[发明专利]一种低功耗心电信号采集电路

说明书

技术领域

本发明涉及数据传输领域，尤其涉及一种低功耗心电信号采集的硬件电路。

背景技术

心电图反应人体心脏生物电放电状态，异常的心肌放电代表心脏的机械运动也存在一定异常，故心电图机广泛应用于医院的临床诊断，能够低成本、快速、准确的用于心血管相关疾病的筛查、诊断及术后、用药评估。随物联网技术的发展，心电信号采集电路逐步往高集成、低功耗方向发展，各类可穿戴的心电信号采集装置应运而生，使心电图装置更多适用于日常生活场景，更为心血管相关疾病术后病人，提供长期心电图监测机会。

适用日常生活的便携式心电信号采集装置，对设备低功耗要求高，并要求设备采集过程尽可能的智能化，使用方便才能为人们所接受。而当前常见的便携式心电信号采集装置使用流程繁琐，续航时间短，存在信号干扰，对于心血管疾病高发的中老年人来说操作十分困难，影响心电数据的使用。

专利CN105266796A心电信号采集装置及心电设备所公开的自动唤醒电路中，唤醒电路与心电信号的采集子电路直接连接，实际的心电信号采集过程，唤醒电路所产生的微弱电流会对采集子电路造成干扰，致使心电信号波形存在更多噪音。

发明内容

为解决以上问题，本发明公开一种低功耗心电信号采集电路，提供高智能化的控制电路以方便使用者操作，通过降低心电信号采集装置的能耗以提高装置的持续工作能力。

本发明采用以下技术方案：一种低功耗心电信号采集电路，包括采集子电路及控制电路，所述控制电路与采集子电路相互通讯。

所述采集子电路包括阴、阳接触电极，用以与人体接触并采集人体生物电信号；以及依次连接的硬件滤波子电路、心电信号处理芯片；所述硬件滤波子电路将人体生物电信号进行滤波后，发送至心电信号处理芯片，电信号处理芯片完成对人体生物电信号的滤波、放大、模数转换，并将转换完成的数字信号发送到控制电路的CPU主控芯片；

所述控制电路包括：依次连接的感应电容、信号放大子电路、信号比较电路、CPU控制芯片；所述感应电容与阳接触电极平行安装，用于采集人体接触心电信号采集电路时发生的电压变化，并发送至信号放大电路，经过信号放大电路放大，发送到信号比较单路进行电压比对，当电压值高于比较器阈值时，进一步将该信号调频发送到CPU控制芯片。

该结构中，平行安装的感应电容与阳接触电极间，填充有空气或其他高阻抗介质，使控制电路与采集子电路的前端形成物理隔离，避免控制电路所产生为微弱电流对采集子电路的心电信号产生噪声影响。

本发明还公开了心电信号采集过程：人体接触阴、阳接触电极，由采集子电路对人体生物电信号进行采集，完成对生物电信号的滤波、放大、模数转换，并将转换完成的数字信号发送到控制电路的CPU主控芯片，由CPU进行下一步处理，此时控制电路中仅有CPU处于工作状态；

CPU超过一定时长未收到来自采集子电路的正常心电数字信号，将发出指令使采集子电路进入休眠，同时唤醒信号控制电路进入监听状态，此时设备将进入低功耗休眠状态，模块中仅控制电路处于工作状态；

人体再次接触两端接触电极时，生物电信号将对感应电容进行充电，引起控制电路前端电压值变化，变化的电压值超过信号比较电路内比较器阈值时，经比较器调频后向CPU发送电信号；CPU持续接收超过指定时长接收到由控制电路发送的信号后，发送指令唤醒采集子电路开始心电信号采集记录，同时关闭控制电路降低采集装置整体能耗，并避免持续工作的控制电路对心电信号产生信号干扰；

完成一个指定周期的心电信号采集后，CPU发送控制命令，完成本次心电信号采集，关闭采集子电路，命令控制电路进入监听状态。

与常规心电采集电路相比，本发明心电信号采集电路在进行心电信号采集过程，采集子电路处于工作状态，控制电路处于休眠状态，减少了控制电路的能耗及放电干扰；心电信号采集过程，通过CPU指令判断是否发生电极脱落或其他干扰，并自动关闭采集子电路以降低能耗；用户再次使用心电信号采集电路时，通过控制电路能快速唤醒采集子电路，智能化的控制方式减少用户的操作流程，方便非专业人员的心电信号采集；最后在控制电路与采集子电路的前端，通过感应电容的特殊结构，将控制电路与采集子电路进行物理隔离，减少控制电路对采集子电路的信号干扰。

本发明所公开的低功耗心电信号采集电路，特别适用于具有心电信号采集功能的智能腕表，其控制方式能使智能腕表的结构不需要任何按键即可完成心电信号采集工作，同时使智能腕表的操作变得简单，电池续航时间变长。

附图说明