[发明专利]一种基于光电传感的心电监测系统

说明书

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种基于光电传感的心电监测系统。

背景技术

心电信息为人们全面了解人体心脏生理和病理状态提供了重要的依据。在临床，心电图的记录分析，对于日常健康检查，心脏疾病的早期预防，以及疑难疾病的诊治都提供重要帮助。

人体心电信号的主要频率范围为0.05～100Hz，幅度约为0～4mV，信号十分微弱。由于心电信号中通常混杂有其它生物电信号，加之体外以50Hz工频干扰为主的电磁场的干扰，使得心电噪声背景较强，测量条件比较复杂。为了不失真地检出有临床价值的干净心电信号，往往要求心电数据采集系统具有高精度、高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能。

在心电测量装置使用期间，为了不影响用户从事正常的工作和生活，心电装置需要微型化、便携化、舒适化。传统心电检测装置采用Ag-AgCl电极（中心部分的泡沫材料吸有电解液），这种电极要求很低的接触阻抗，因而通常粘贴在人体特征部位。虽然Ag-AgCl电极在进行心电测量时具有信号性能较高的优点，但这种电极属一次性使用的产品，不能重复使用难于实现对身处社区和家庭条件下的病人和老人的监护，因为在未发病时他们大多数情况是处于自由活动的状态且电极内置电解液，引起皮肤过敏甚至溃烂，因此并不适用于长时间心电测量。

在人口老龄化与亚健康年轻化的大背景下，发展以社区与家庭为主的心脏健康监护是大势所趋。研发新型非接触式心电检测装置，是实现社区与家庭环境下心电信号长时间连续监护的途径之一。近年来，基于容性耦合原理的非接触式心电测量是新型心电测量技术研究的重要分支与研究热点。公开号为CN102657524A的中国专利公开了一种非接触式心电传感器，该传感器基于容性耦合原理，采用圆形双面PCB板电极，一个面上设有三个区，三个区之间电绝缘，中心圆区为感应片，依次向外设有环形屏蔽区及环形地线区，另一个面上也设有三个区，中心圆为敷铜区，敷铜区中心设有包括前置运算放大器、前端滤波器的贴片焊接区，敷铜区外围为环形地线区，感应片和相邻环形屏蔽区共同所占的区域与另一个面上的敷铜区相对称，两个面上的环形地线区相对称，前置运算放大器的输出端分别与环形屏蔽区及敷铜区连接，前置运算放大器的地端分别与两个面上的环形地线区连接，前置运算放大器的输入连接感应片的输出。双面PCB板电极定位在圆形金属屏蔽盒的敞口端，设有感应片的一面朝向敞口，设有敷铜区的一面朝向屏蔽盒内腔。

然而，该类非接触心电传感器应用的主要问题在于其对噪声非常敏感。对此，不少研究人员提出了一系列的抑制噪声的方法，在一定程度上提高了心电信号的检测质量。但是这些方法对于不同的噪声特性和频谱特性，影响不一，特别是在较大的运动情况下，去噪效果难以满足临床需求。另外，通常的心电传感器（粘贴式或非接触式）都有一个电流回路并且有前置放大电路，有可能造成人体伤害，特别是在有些要求无电的环境中是不允许的。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于光电传感的心电监测系统，既可以用于接触性测量也可以用于非接触性测量，抗干扰性能佳。

一种基于光电传感的心电监测系统，包括：

光电传感单元，用于采集人体的心电电压并将该电压信号转化为光信号，进而将所述的光信号转化为反映人体心电信息的心电信号；

信号处理单元，用于对所述的心电信号进行放大滤波以及信号处理；

显示单元，用于对处理后的心电信号进行显示。

所述的光电传感单元包括：

激光器，用于发射激光，并将激光耦合至输入光纤上；

心电采集电极，用于采集人体的心电电压；

马赫曾德干涉检测模块，基于所述的心电电压对输入光纤上的激光进行调制，并将调制后的激光耦合至输出光纤上；

光接收器，用于将输出光纤上的激光转化为反映人体心电信息的心电信号。

所述的马赫曾德干涉检测模块包括：

晶体基底；

薄膜电极组件，镀于晶体基底外表面且通过导线与心电采集电极连接；

光导元件，嵌于晶体基底内部，其一端与输入光纤连接，另一端与输出光纤连接。

所述的光导元件由两支并行的光波导组成，所述的输入光纤在晶体基底入口处被分叉成所述的两支并行的光波导，两支光波导又重新在晶体基底出口处汇聚耦合且与输出光纤连接。

所述的薄膜电极组件由三块薄膜金电极组成，其中一块薄膜金电极布置于两支并行的光波导之间，另外两块薄膜金电极分别布置于两支光波导外侧。