一種低成本的pace波檢測裝置及方法
【專利摘要】本發明提供了一種低成本的PACE波檢測裝置及方法，該PACE波檢測裝置包括信號采集單元（201）、信號放大單元（202）、直流抵消及放大單元（203）、PACE波智能檢測單元（204），所述信號采集單元（201）用于從人體獲取心電和PACE波混合信號；所述PACE波智能檢測單元（204）包括模數轉換模塊（2041），該模數轉換模塊（2041）具有低位數和高采樣率。本發明的有益效果是本發明所使用的兩級放大電路以及直流抵消電路配合軟件巧妙的實現了低位數模數轉換器對PACE波的檢測，極大程度的降低了硬件成本，同時保證了高可靠性的PACE波檢測。
【專利說明】—種低成本的PACE波檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療設備領域，尤其涉及一種低成本的PACE波檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]某些心臟病患者體內植入了心臟起搏器，心臟起搏器產生電脈沖觸發心臟搏動，維持患者血液流動，以維持生命，心臟起搏器產生電脈沖在醫學上稱之為PACE波。PACE波與生理電信號被測量電路同時檢測，若無法將PACE準確識別出來，將導致心電測量錯誤；當PACE波幅度較大時，PACE波還會被調制到呼吸波上，影響呼吸波形。
[0003]根據ANSI/AAMI EC13:2002標準，監護儀PACE波幅度為±2mV~±700mV，極化電壓輸入范圍為±300mV,心電信號幅度為±5mV。三者相加信號幅度最大超過± IV,如此寬的信號幅度范圍，若硬件電路對信號進行高倍數放大，那么當PACE幅度較大時，電路就會出現飽和，導致PACE波檢測失敗。因此若采用低倍數放大的方式對PACE波進行檢測，就要提高模數轉換器(ADC)的位數，那么勢必提高了模數轉換器的成本。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種低成本的PACE波檢測裝置。
[0005]本發明提供了一種低成本的PACE波檢測裝置，包括信號采集單元、信號放大單元、直流抵消及放大單 元、PACE波智能檢測單元，所述信號采集單元用于從人體獲取具有PACE波的生理信號；
[0006]所述信號放大單元與所述信號采集單元相連，所述信號放大單元用于對生理信號進行一級放大；
[0007]所述直流抵消及放大單元與所述信號放大單元相連，用于接收經一級放大的生理信號;
[0008]所述PACE波智能檢測單元包括模數轉換模塊、數模轉換模塊、控制與數字信號處理模塊，所述模數轉換模塊分別與所述信號放大單元及所述直流抵消及放大單元相連，用于分別將所述信號放大單元和所述直流抵消及放大單元傳輸的模擬的生理信號轉換為數字信號；所述模數轉換模塊位數為小于等于12位，所述模數轉換模塊采樣率為大于等于4KHz ;所述控制與數字信號處理模塊與所述模數轉換模塊相連，用于接收所述模數轉換模塊輸出的數字信號；
[0009]所述數模轉換模塊分別與所述控制與數字信號處理模塊及所述直流抵消及放大單元相連，用于接收控制與數字信號處理模塊輸出的具有直流偏置信號的數字信號，并將該數字信號轉換為具有直流偏置信號的模擬信號，且將該模擬信號傳輸給所述直流抵消及放大單元；
[0010]所述控制與數字信號處理模塊用于獲取信號放大單元傳輸的模擬生理信號經模數轉換單元轉換的數字信號，并提取該數字信號中的PACE波信號，并判斷PACE波信號強弱，若是強PACE波信號，則直接對該數字信號進行數據處理；若是弱PACE波信號，則控制與數字信號處理模塊從該數字信號中提取直流偏置信號，并控制該直流偏置信號經數模轉換模塊轉換為的模擬信號、且將該模擬信號輸出給直流抵消及放大單元；所述直流抵消及放大單元用于將該經一級放大的生理信號與所述具有直流偏置信號的模擬信號做差進行直流抵消，獲得直流抵消信號，再對抵消后的信號進行二級放大，控制與數字信號處理模塊從二級放大后的直流抵消信號中的檢測PACE波信號；
[0011]在輸入信號PACE的幅度[2mV，700mV]范圍內設定一個幅度中間值y，y e [2，700]mV,在[2，y]mV范圍內的PACE波信號為弱PACE波信號，在[y，700]mV范圍內的PACE波信號為強PACE波信號。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述信號放大單元包括第一差分信號放大模塊、第一差分轉單端電路模塊，所述第一差分信號放大模塊與所述信號采集單元相連，所述第一差分信號放大模塊用于對具有PACE波的生理信號進行放大為差分信號；所述第一差分轉單端電路模塊分別與所述第一差分信號放大模塊、所述模數轉換模塊和所述直流抵消及放大單元相連，所述第一差分轉單端電路模塊用于將差分信號轉換為單端信號輸出給所述模數轉換模塊和所述直流抵消及放大單元。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述信號放大單元還包括通道選擇模塊，所述通道選擇模塊分別與所述信號采集單元、所述第一差分信號放大模塊相連，所述通道選擇模塊用于進行心電通道的切換，并將生理信號通過心電通道傳輸給所述第一差分信號放大模塊。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述通道選擇模塊包括模擬開關，所述模擬開關用于對各個心電通道進行切換 。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述直流抵消及放大單元包括減法器、第二差分信號放大模塊、第二差分轉單端電路模塊，所述減法器分別與所述數模轉換模塊和所述信號放大單元相連，所述減法器用于將經一級放大的生理信號與所述具有直流偏置信號的模擬信號做差進行直流抵消，獲得直流抵消信號；所述第二差分信號放大模塊與所述減法器相連，用于對直流抵消信號進行二級放大；所述第二差分轉單端電路模塊分別與所述信號放大單元和所述模數轉換模塊相連，所述第二差分轉單端電路模塊用于將二級放大后的差分信號轉換為單端信號輸出給所述模數轉換模塊。
[0016]作為本發明的進一步改進，所述控制與數字信號處理單元包括PACE通道控制模塊，所述PACE通道控制模塊與所述通道選擇模塊相連，所述PACE通道控制模塊用于輸出PACE通道的開關選擇。
[0017]作為本發明的進一步改進，所述控制與數字信號處理模塊包括帶通濾波模塊、PACE特征參數提取模塊，所述帶通濾波模塊與所述模數轉換模塊相連，所述帶通濾波模塊用于對模數轉換模塊輸出的數字信號進行數字濾波，提取數字信號中的PACE波信號；所述PACE特征參數提取模塊分別與所述帶通濾波模塊和所述數模轉換模塊相連，所述PACE特征參數提取模塊用于對PACE波信號進行提取PACE特征參數，并將提取的PACE特征參數傳輸給所述數模轉換模塊。
[0018]本發明還提供了一種使用所述PACE波檢測裝置進行檢測的方法，包括如下步驟:
[0019]A.信號采集，通過信號采集單元從人體獲取具有PACE波的生理信號；
[0020]B.一級差分放大，通過信號放大單元對所述信號采集單元輸出的模擬的生理信號進行一級放大；[0021]C.模數轉換，通過模數轉換模塊將所述信號放大單元輸出的模擬信號轉換為數字信號;
[0022]D.判斷PACE波信號強弱，若是強PACE波信號，那么通過所述控制與數字信號處理模塊進行數據處理；若是弱PACE波信號，那么進行二級放大步驟；
[0023]所述二級放大步驟包括如下步驟:
[0024]第一步:直流抵消及二級放大，所述控制與數字信號處理模塊將弱PACE波信號中的直流偏置值信號經數模轉換模塊轉換為模擬信號、且將該模擬信號輸出給直流抵消及放大單元，并且控制與數字信號處理模塊控制所述信號放大單元將一級放大后的生理信號輸出給所述直流抵消及放大單元，所述直流抵消及放大單元用信號放大單元輸出的一級放大后的生理信號減去所述數模轉換模塊輸出的直流偏置值進行直流抵消，獲得直流抵消信號，再對抵消后的信號進行二級放大；
[0025]第二步:模數轉換，通過模數轉換模塊將所述直流抵消及放大單元輸出的經二級放大的模擬信號轉換為數字信號；
[0026]第三步:數字信號處理，通過所述控制與數字信號處理模塊對所述模數轉換模塊輸出的數字信號進行檢測PACE波信號；
[0027]在輸入信號PACE的幅度[2mV，700mV]范圍內設定一個幅度中間值y，y e [2，700]mV,在[2，y]mV范圍內的PACE波信號為弱PACE波信號，在[y，700]mV范圍內的PACE波信號為強PACE波信號。
[0028]作為本發明的進一步改進，所述數據處理包括數字濾波，濾掉高低頻噪聲，濾除掉心電信號，實現對PACE波信號的提取，對提取的PACE波信號進一步提取PACE特征參數。
[0029]作為本發明的進一步改進，所述PACE特征參數包括上升/下降沿、脈沖寬度、PACE幅度、以及信號直流偏置。
[0030]本發明的有益效果是:本發明所使用的兩級放大電路以及直流抵消電路配合軟件巧妙的實現了低位數模數轉換器對PACE波的檢測，極大程度的降低了硬件成本，同時保證了高可靠性的PACE波檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031 ] 圖1是本發明的PACE波檢測裝置原理框圖。
[0032]圖2是本發明的信號放大單元原理框圖。
[0033]圖3是本發明的直流抵消及放大單元原理框圖。
[0034]圖4是本發明的控制與數字信號處理單元原理框圖。
[0035]圖5是本發明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0036]如圖1所示，本發明公開了一種低成本的PACE波檢測裝置，包括信號采集單元201、信號放大單元202、直流抵消及放大單元203、PACE波智能檢測單元204，所述信號采集單元201用于從人體獲取具有PACE波的生理信號；
[0037]所述信號放大單元202與所述信號采集單元201相連，所述信號放大單元202用于對生理信號進行一級放大；[0038]所述直流抵消及放大單元203與所述信號放大單元202相連，用于接收經一級放大的生理信號；
[0039]所述PACE波智能檢測單元204包括模數轉換模塊2041、數模轉換模塊2042、控制與數字信號處理模塊2043，所述模數轉換模塊2041分別與所述信號放大單元202及所述直流抵消及放大單元203相連，用于分別將所述信號放大單元202和所述直流抵消及放大單元203傳輸的模擬的生理信號轉換為數字信號；所述模數轉換模塊2041位數為小于等于12位，所述模數轉換 模塊2041采樣率為大于等于4KHz ;所述控制與數字信號處理模塊2043與所述模數轉換模塊2041相連，用于接收所述模數轉換模塊2041輸出的數字信號；
[0040]所述數模轉換模塊2042分別與所述控制與數字信號處理模塊2043及所述直流抵消及放大單元203相連，用于接收控制與數字信號處理模塊2043輸出的具有直流偏置信號的數字信號，并將該數字信號轉換為具有直流偏置信號的模擬信號，且將該模擬信號傳輸給所述直流抵消及放大單元203 ；
[0041]所述控制與數字信號處理模塊2043用于獲取信號放大單兀202傳輸的模擬生理信號經模數轉換單元轉換的數字信號，并提取該數字信號中的PACE波信號，并判斷PACE波信號強弱，若是強PACE波信號，則直接對該數字信號進行數據處理；若是弱PACE波信號，則控制與數字信號處理模塊2043從該數字信號中提取直流偏置信號，并控制該直流偏置信號經數模轉換模塊2042轉換為的模擬信號、且將該模擬信號輸出給直流抵消及放大單元203 ;所述直流抵消及放大單元203用于將該經一級放大的生理信號與所述具有直流偏置信號的模擬信號做差進行直流抵消，獲得直流抵消信號，再對抵消后的信號進行二級放大，控制與數字信號處理模塊2043從二級放大后的直流抵消信號中的檢測PACE波信號；
[0042]在輸入信號PACE的幅度[2mV，700mV]范圍內設定一個幅度中間值y，y e [2，700]mV,在[2，y]mV范圍內的PACE波信號為弱PACE波信號，在[y，700]mV范圍內的PACE波信號為強PACE波信號。
[0043]信號采集單元201從人體獲取具有PACE波的生理信號，該生理信號包括心電和PACE波混合信號。
[0044]因PACE波信號和心電信號同屬電信號，兩者混疊，可以從原始的心電信號中采集PACE波信號，信號采集單元201用于從人體獲取心電和PACE混合信號。
[0045]信號放大單元202把PACE波信號放大到合適的范圍內，保證強PACE波信號幅度全范圍可檢測。
[0046]模數轉換模塊2041輸入端分別連接信號放大單元202和直流抵消及放大單元203，該模數轉換模塊2041用于把2路模擬信號分別轉換為數字信號，具體使用哪一路信號進行數字信號處理由控制與數字信號處理模塊2043確定。
[0047]模數轉換模塊2041使用低位數ADC，以降低電路的成本。ANSI/AAMIEC13:2002規定需要檢測的PACE波信號寬度為0.1ms~2ms，因此必須盡可能地提高采樣率。
[0048]數模轉換模塊2042用于把控制與數字信號處理模塊2043輸出的直流偏置數字信號轉換為模擬信號。
[0049]控制與數字信號處理模塊2043對模數轉換后的信號進行數字信號處理，并實現電路的控制。
[0050]如圖2所示，所述信號放大單元202包括第一差分信號放大模塊2022、第一差分轉單端電路模塊2023，所述第一差分信號放大模塊2022與所述信號采集單元201相連，所述第一差分信號放大模塊2022用于對具有PACE波的生理信號進行放大為差分信號；所述第一差分轉單端電路模塊2023分別與所述第一差分信號放大模塊2022、所述模數轉換模塊2041和所述直流抵消及放大單元203相連，所述第一差分轉單端電路模塊2023用于將差分信號轉換為單端信號輸出給所述模數轉換模塊2041和所述直流抵消及放大單元203。
[0051]所述信號放大單元202還包括通道選擇模塊2021，所述通道選擇模塊2021分別與所述信號采集單元201、所述第一差分信號放大模塊2022相連，所述通道選擇模塊2021用于進行心電通道的切換，并將生理信號通過心電通道傳輸給所述第一差分信號放大模塊2022 ;所述通道選擇模塊2021與所述控制與數字信號處理單元2043相連，所述控制與數字信號處理單元2043控制心電通道的切換。
[0052]所述通道選擇模塊2021包括模擬開關，所述模擬開關用于對各個心電通道進行切換。
[0053]通道選擇模塊2021，為減小硬件電路的復雜程度和降低硬件成本，通過使用模擬開關對各個心電通道進行切換，實現了一個電路完成多通道檢測的任務。
[0054]第一差分信號放大模塊2022是一個差分放大器,該差分放大器對PACE波信號和心電信號進行同步放大，不進行濾波器處理，PACE波信號和心電信號的分離完全由軟件實現，進一步節省電路結構降低成本；該差分放大器的增益為xl。
[0055]考慮到MCU芯片一般沒有信號差分輸入，所以通過第一差分轉單端電路模塊2023把差分信號轉為單端輸入信號。
[0056]如圖3所示 ，所述直流抵消及放大單元203包括減法器2031、第二差分信號放大模塊2032、第二差分轉單端電路模塊2033，所述減法器分別與所述數模轉換模塊2042和所述信號放大單元202相連，所述減法器用于將經一級放大的生理信號與所述具有直流偏置信號的模擬信號做差進行直流抵消，獲得直流抵消信號；所述第二差分信號放大模塊2032與所述減法器2031相連，用于對直流抵消信號進行二級放大；所述第二差分轉單端電路模塊2033分別與所述信號放大單元202和所述模數轉換模塊2041相連，所述第二差分轉單端電路模塊2033用于將二級放大后的差分信號轉換為單端信號輸出給所述模數轉換模塊2041。
[0057]直流抵消及放大單元203的主要作用是把弱PACE波信號進行二級放大到合適的范圍內，保證弱PACE波信號大幅度全范圍可檢測。
[0058]減法器2031用于減掉數模轉換模塊2042輸出的直流值，抵消電路中的直流分量，防止由于直流分量放大引起的電路飽和，擴大電路的動態范圍。
[0059]第二差分信號放大模塊2032是一個差分放大器,該差分放大器對弱PACE波信號和心電信號進行同步放大，不進行濾波器處理，PACE波信號和心電信號的后續分離完全仍舊由軟件實現；該差分放大器的增益為x2。
[0060]第二差分轉單端電路模塊2033用于把差分信號轉為單端信號。
[0061]如圖4所示，所述控制與數字信號處理模塊2043包括PACE通道控制模塊20433，所述PACE通道控制模塊20433與所述通道選擇模塊2021相連，所述PACE通道控制模塊20433用于輸出PACE通道的開關選擇。
[0062]所述控制與數字信號處理模塊2043包括帶通濾波模塊20431、PACE特征參數提取模塊20432，所述帶通濾波模塊20431與所述模數轉換模塊2041相連，所述帶通濾波模塊20431用于對模數轉換模塊2041輸出的數字信號進行數字濾波，濾掉高低頻噪聲，濾除掉心電信號，實現對PACE波信號的提取；所述PACE特征參數提取模塊20432分別與所述帶通濾波模塊20431和所述數模轉換模塊2042相連，所述PACE特征參數提取模塊20432用于對PACE波信號進行提取PACE特征參數，并將提取的PACE特征參數傳輸給所述數模轉換模塊2042 ;所述PACE特征參數包括上升/下降沿、脈沖寬度、PACE幅度、以及信號直流偏置。
[0063]直流偏置獲取方法為:模數轉換模塊2041進行模數轉換后的原始數據減掉PACE波信號后，計算一段時間內信號的平均值。
[0064]如圖5所示，本發明還公開了一種使用所述PACE波檢測裝置進行檢測的方法，包括如下步驟:
[0065]在步驟SI中，信號采集，通過信號采集單元201從人體獲取具有PACE波的生理信號;
[0066]PACE波信號檢測的輸入波幅度為±2mV~±700mV,范圍非常的廣,本發明的方法中，在輸入信號PACE的幅度[2mV，700mV]范圍內設定一個的幅度中間值y，y e [2, 700]mV,在[2，y]mV范圍內的PACE波信號為弱PACE波信號；在[y, 700]mV范圍內的PACE波信號為強PACE波信號。
[0067]下文所提到的強PACE波 信號，弱PACE波信號特指以上范圍內的特定PACE波信號。
[0068]在步驟S2中，一級差分放大，通過信號放大單元202對所述信號采集單元201輸出的生理信號進行一級放大；
[0069]在步驟S2中，進行一級放大倍數為Xl，經過一級放大后，強PACE波信號疊加電路直流分量的混合信號既不會飽和(表現為電壓幅度超過電路的最大輸出范圍)，又全范圍獲得了更大的幅度，經過模數轉換后可以獲得非常好的信號精度，直接進行數字信號處理。經過一級放大后，可以保證強PACE波信號全范圍可檢測。
[0070]在步驟S3中，模數轉換，通過模數轉換模塊2041將所述信號放大單元202輸出的模擬信號轉換為數字信號；
[0071 ] 在步驟S4中，判斷PACE波信號強弱，若是強PACE波信號，那么通過所述控制與數字信號處理模塊2043進行數據處理；若是弱PACE波信號，那么進行二級放大步驟。
[0072]在步驟S4中，軟件對經過一級放大后采集到的數字信號幅度判斷，如果幅度在[2，y]內，則判斷為弱PACE波信號，需要進行進一步的放大，執行二級放大步驟；如果幅度在[y，700mV]范圍內則判斷為強PACE波信號，可以直接進行數據處理。
[0073]二級放大步驟包括如下步驟:
[0074]在步驟Wl中:直流抵消及二級放大，所述控制與數字信號處理模塊2043將弱PACE波信號中的直流偏置值信號經數模轉換模塊2042轉換為模擬信號、且將該模擬信號輸出給直流抵消及放大單元203，并且控制與數字信號處理模塊2043控制所述信號放大單元202將一級放大后的生理信號輸出給所述直流抵消及放大單元203，所述直流抵消及放大單元203用信號放大單元202輸出的一級放大后的生理信號減去所述數模轉換模塊2042輸出的直流偏置值進行直流抵消，獲得直流抵消信號，再對抵消后的信號進行二級放大；
[0075]在步驟W2中:模數轉換，通過模數轉換模塊2041將所述直流抵消及放大單元203輸出的經二級放大的模擬信號轉換為數字信號；
[0076]在步驟W3中:數字信號處理，通過所述控制與數字信號處理模塊2043對所述模數轉換模塊2041輸出的數字信號進行檢測PACE波信號。
[0077]在輸入信號PACE的幅度[2mV，700mV]范圍內設定一個幅度中間值y，y e [2，700]mV,在[2，y]mV范圍內的PACE波信號為弱PACE波信號，在[y，700]mV范圍內的PACE波信號為強PACE波信號。
[0078]所述數據處理包括數字濾波，濾掉高低頻噪聲，濾除掉心電信號，實現對PACE波信號的提取，對提取的PACE波信號進一步提取PACE特征參數。
[0079]所述PACE特征參數包括上升/下降沿、脈沖寬度、PACE幅度、以及信號直流偏置。
[0080]在二級放大步驟中，對采集到的弱PACE波信號進行第二級放大，放大倍數為X2，對于弱PACE波信號，由于幅度過小，即使經過一級放大，使用低位數的模數轉換器采集的信號精度仍舊不夠，無法直接進行數字信號處理；弱PACE波信號需要的二級放大倍數較大，因此在放大之前，需要把系統的直流分量抵消掉，以提高電路的動態范圍；二級放大的倍數為X2，X2的選取需要保證y*Xl*X2的幅度不大于電路的最大輸出范圍，并且對弱PACE波信號經過xl*x2倍放大后，輸入到低位數模數轉換器后可以獲得很好的信號精度，經過二級放大后可以保證弱PACE波信號全范圍可檢測。
[0081]有益效果:本發明采用軟硬件結合的方式對PACE波進行檢測，軟件通過多路模擬開關切換至需要檢測PACE的心電通道，隨之通過低倍數信號放大單元202將信號放大(稱之為第一級放大電路 )，放大之后通過低位數、高采樣率的模數轉換模塊2041進行采集，軟件對采集到的信號進行處理，并對比PACE波特征，若符合PACE波特征，那么PACE波在第一級放大電路便檢測出來，此級僅可以采集到大幅度的PACE波。若PACE波在第一級放大電路未被檢測出來，可判斷PACE波幅度較小，那么第一級放大電路輸出的信號將通過由軟件控制抵消量的直流抵消及放大單元203抵消信號中的直流分量(即極化電壓)，并通過高倍數放大電路對信號進行放大(稱之為第二級放大電路)，最后通過低位數、高采樣率的模數轉換模塊2041進行采集，軟件對采集到的信號進行處理，并對比PACE波特征，即可獲得低幅度的PACE波。第一級放大電路和第二級放大電路以及軟件的配合使用保證了 PACE波在全范圍內可以被檢測。
[0082]本發明所使用的兩級放大電路以及直流抵消電路配合軟件巧妙的實現了低位數模數轉換器對PACE波的檢測，極大程度的降低了硬件成本，同時保證了高可靠性的PACE波檢測。
[0083]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種低成本的PACE波檢測裝置，其特征在于:包括信號采集單元(201)、信號放大單元(202)、直流抵消及放大單元(203)、PACE波智能檢測單元(204)，所述信號采集單元(201)用于從人體獲取具有PACE波的生理信號； 所述信號放大單元(202)與所述信號采集單元(201)相連，所述信號放大單元(202)用于對生理信號進行一級放大； 所述直流抵消及放大單元(203)與所述信號放大單元(202)相連，用于接收經一級放大的生理信號； 所述PACE波智能檢測單元(204)包括模數轉換模塊(2041)、數模轉換模塊(2042)、控制與數字信號處理模塊(2043)，所述模數轉換模塊(2041)分別與所述信號放大單元(202)及所述直流抵消及放大單元(203)相連，用于分別將所述信號放大單元(202)和所述直流抵消及放大單元(203)傳輸的模擬的生理信號轉換為數字信號；所述模數轉換模塊(2041)位數為小于等于12位，所述模數轉換模塊(2041)采樣率為大于等于4KHz ;所述控制與數字信號處理模塊(2043)與所述模數轉換模塊(2041)相連，用于接收所述模數轉換模塊(2041)輸出的數字信號； 所述數模轉換模塊(2042)分別與所述控制與數字信號處理模塊(2043)及所述直流抵消及放大單元(203)相連，用于接收控制與數字信號處理模塊(2043)輸出的具有直流偏置信號的數字信號，并將該數字信號轉換為具有直流偏置信號的模擬信號，且將該模擬信號傳輸給所述直流抵消及放大單元(203)； 所述控制與數字信號處理模塊(2043)用于獲取信號放大單元(202)傳輸的模擬生理信號經模數轉換單元轉 換的數字信號，并提取該數字信號中的PACE波信號，并判斷PACE波信號強弱，若是強PACE波信號，則直接對該數字信號進行數據處理；若是弱PACE波信號，則控制與數字信號處理模塊(2043)從該數字信號中提取直流偏置信號，并控制該直流偏置信號經數模轉換模塊(2042)轉換為的模擬信號、且將該模擬信號輸出給直流抵消及放大單元(203);所述直流抵消及放大單元(203)用于將該經一級放大的生理信號與所述具有直流偏置信號的模擬信號做差進行直流抵消，獲得直流抵消信號，再對抵消后的信號進行二級放大，控制與數字信號處理模塊(2043)從二級放大后的直流抵消信號中的檢測PACE波信號；在輸入信號PACE的幅度[2mV，700mV]范圍內設定一個幅度中間值y，y e [2，700]mV,在[2，y]mV范圍內的PACE波信號為弱PACE波信號，在[y，700]mV范圍內的PACE波信號為強PACE波信號。
2.根據權利要求1所述的PACE波檢測裝置，其特征在于:所述信號放大單元(202)包括第一差分信號放大模塊(2022)、第一差分轉單端電路模塊(2023)，所述第一差分信號放大模塊(2022)與所述信號采集單元(201)相連，所述第一差分信號放大模塊(2022)用于對具有PACE波的生理信號進行放大為差分信號；所述第一差分轉單端電路模塊(2023)分別與所述第一差分信號放大模塊(2022)、所述模數轉換模塊(2041)和所述直流抵消及放大單元(203)相連，所述第一差分轉單端電路模塊(2023)用于將差分信號轉換為單端信號輸出給所述模數轉換模塊(2041)和所述直流抵消及放大單元(203)。
3.根據權利要求2所述的PACE波檢測裝置，其特征在于:所述信號放大單元(202)還包括通道選擇模塊(2021)，所述通道選擇模塊(2021)分別與所述信號采集單元(201)、所述第一差分信號放大模塊(2022)相連，所述通道選擇模塊(2021)用于進行心電通道的切換，并將生理信號通過心電通道傳輸給所述第一差分信號放大模塊(2022)。
4.根據權利要求3所述的PACE波檢測裝置，其特征在于:所述通道選擇模塊(2021)包括模擬開關，所述模擬開關用于對各個心電通道進行切換。
5.根據權利要求1所述的PACE波檢測裝置，其特征在于:所述直流抵消及放大單元(203)包括減法器(2031)、第二差分信號放大模塊(2032)、第二差分轉單端電路模塊(2033)，所述減法器分別與所述數模轉換模塊(2042)和所述信號放大單元(202)相連，所述減法器用于將經一級放大的生理信號與所述具有直流偏置信號的模擬信號做差進行直流抵消，獲得直流抵消信號；所述第二差分信號放大模塊(2032)與所述減法器(2031)相連，用于對直流抵消信號進行二級放大；所述第二差分轉單端電路模塊(2033)分別與所述信號放大單元(202)和所述模數轉換模塊(2041)相連，所述第二差分轉單端電路模塊(2033)用于將二級放大后的差分信號轉換為單端信號輸出給所述模數轉換模塊(2041)。
6.根據權利要求3所述的PACE波檢測裝置，其特征在于:所述控制與數字信號處理模塊(2043)包括PACE通道控制模塊(20433)，所述PACE通道控制模塊(20433)與所述通道選擇模塊(2021)相連，所述PACE通道控制模塊(20433)用于輸出PACE通道的開關選擇。
7.根據權利要求1至6任一項所述的PACE波檢測裝置，其特征在于:所述控制與數字信號處理模塊(2043)包括帶通濾波模塊(20431)、PACE特征參數提取模塊(20432)，所述帶通濾波模塊(20431)與所述模數轉換模塊(2041)相連，所述帶通濾波模塊(20431)用于對模數轉換模塊(2041)輸出的數字信號進行數字濾波，提取數字信號中的PACE波信號；所述PACE特征參數提 取模塊(20432)分別與所述帶通濾波模塊(20431)和所述數模轉換模塊(2042)相連，所述PACE特征參數提取模塊(20432)用于對PACE波信號進行提取PACE特征參數，并將提取的PACE特征參數傳輸給所述數模轉換模塊(2042)。
8.一種使用權利要求1至7任一項所述PACE波檢測裝置進行檢測的方法，其特征在于，包括如下步驟: A.信號采集，通過信號采集單元(201)從人體獲取具有PACE波的生理信號； B.一級差分放大，通過信號放大單元(202)對所述信號采集單元(201)輸出的模擬的生理信號進行一級放大； C.模數轉換，通過模數轉換模塊(2041)將所述信號放大單元(202)輸出的模擬信號轉換為數字信號； D.判斷PACE波信號強弱，若是強PACE波信號，那么通過所述控制與數字信號處理模塊(2043)進行數據處理；若是弱PACE波信號，那么進行二級放大步驟； 所述二級放大步驟包括如下步驟: 第一步:直流抵消及二級放大，所述控制與數字信號處理模塊(2043)將弱PACE波信號中的直流偏置值信號經數模轉換模塊(2042)轉換為模擬信號、且將該模擬信號輸出給直流抵消及放大單元(203)，并且控制與數字信號處理模塊(2043)控制所述信號放大單元(202)將一級放大后的生理信號輸出給所述直流抵消及放大單元(203)，所述直流抵消及放大單元(203)用信號放大單元(202)輸出的一級放大后的生理信號減去所述數模轉換模塊(2042)輸出的直流偏置值進行直流抵消，獲得直流抵消信號，再對抵消后的信號進行二級放大； 第二步:模數轉換，通過模數轉換模塊(2041)將所述直流抵消及放大單元(203)輸出的經二級放大的模擬信號轉換為數字信號； 第三步:數字信號處理，通過所述控制與數字信號處理模塊(2043)對所述模數轉換模塊(2041)輸出的數字信號進行檢測PACE波信號； 在輸入信號PACE的幅度[2mV，700mV]范圍內設定一個幅度中間值y，y e [2, 700]mV,在[2，y]mV范圍內的PACE波信號為弱PACE波信號，在[y，700]mV范圍內的PACE波信號為強PACE波信號。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于:所述數據處理包括數字濾波，濾掉高低頻噪聲，濾除掉心電信號，實現對PACE波信號的提取，對提取的PACE波信號進一步提取PACE特征參數。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于:所述PACE特征參數包括上升/下降沿、脈沖寬度、PACE幅度、 以及信號直流偏置。
【文檔編號】A61N1/37GK103977503SQ201410208947
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】陳鎏, 劉曼 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司