基于MXT8051的便攜式脈搏&心電監(jiān)測(cè)儀

　　脈搏探測(cè)

　　系統(tǒng)采用紅外對(duì)管ST168(成本1元)作為光電探測(cè)器，探測(cè)器在驅(qū)動(dòng)電路下工作如圖3所示。發(fā)光LED用1KΩ電阻限流，工作電流在2.5mA左右。接收端為光電三極管，在射極加上偏置電阻為150KΩ，組成共集電極放大電路，光電三極管發(fā)射極輸出的信號(hào)即為被脈搏信號(hào)調(diào)制過的微弱電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)過MXT8051片上運(yùn)放OP0放大后;輸送給MXT8051片上的AD進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，成為數(shù)字信號(hào);數(shù)字信號(hào)再經(jīng)MXT8051進(jìn)行數(shù)字濾波后存放顯存區(qū)以便TFT-LCD顯示。

　　心電采集

　　生物學(xué)原理：心臟位于體液之中，如同一個(gè)電池放在含鹽溶液中一樣，心臟相當(dāng)于一對(duì)電偶，每次激動(dòng)所產(chǎn)生的電流，必然通過體液傳導(dǎo)，在其周圍形成一個(gè)心電場(chǎng)。心電場(chǎng)可以在體表各點(diǎn)形成電位差，因此通過測(cè)量體表電位差即可測(cè)量出心電信號(hào)。由于體表所記錄到的電位強(qiáng)度與下列因素有關(guān)：

　　1.與心肌細(xì)胞的數(shù)量成正比;

　　2.與探測(cè)電極的位置和心肌細(xì)胞的距離的平方成反比;

　　3.與探測(cè)電極的方位和心臟去極的方向所構(gòu)成的角度有關(guān)，角度越大電位越小。

　　心電信號(hào)反映了心臟興奮(除極)的產(chǎn)生，傳導(dǎo)和恢復(fù)過程中的生物電變化。標(biāo)準(zhǔn)的心電圖模型如圖4所示。心電信號(hào)各個(gè)波段代表不同信息，具體如下：

　　P波：代表心房除極過程：故P波的異常常是代表心房的問題 ;

　　PR間期：代表心房除極開始至心室開始除極，故其時(shí)間延長(zhǎng)可見于房室傳導(dǎo)阻滯;

　　QRS波群：心室除極全過程。若出現(xiàn)寬大畸形QRS波群，常代表心室出問題;

　　ST-T：心室復(fù)極全過程。故其異常亦多為心室的問題;

　　QT間期：整個(gè)心室活動(dòng)過程。

　　電路原理：心電是體表的弱信號(hào)，大概在0.1mV~5mV之間，頻率范圍大概在0.1Hz-100Hz之間。信號(hào)采集首先需要將心電放大到CMOS電平。由于心電信號(hào)被深埋在強(qiáng)度高于其幾十個(gè)dB的共模50Hz工頻信號(hào)中，因此，心電信號(hào)的前置放大器需要使用共模抑制比非常高的儀表放大器。

　　本文選用TI公司的INA331單電源儀表放大器作為前置放大器，INA331是一款超低功耗儀表放大器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考INA331說(shuō)明書中的推薦電路，如圖5所示，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，對(duì)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行了少許調(diào)整。將來(lái)自兩手拇指端的心電信號(hào)經(jīng)INA331放大15倍后，送入中間級(jí)放大器再放大100倍，這樣即可得到幅值大于1V心電信號(hào)。為濾除信號(hào)中的噪聲，在中間級(jí)放大器上集成了一個(gè)二階低通濾波器，濾除信號(hào)中的高頻噪聲。但此時(shí)的心電信號(hào)仍含有非常強(qiáng)的50Hz工頻干擾，需要進(jìn)一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行50Hz陷波處理。