基于STM32的便携式心电图仪设计

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电极和导联体系的选择

1.电极选择心电信号检测一般采用体表电极，随着时代的发展金属电极己经成为了体表的连接器。一个由盐溶液和胶组成的电极层成为了金属电极和皮肤的接触面。身体内部电流是由离子运动产生的，而在导线中的电流是由电子的运动产生的。完成了离子电流到电子电流的转换。体表生物电极通过与皮肤接触，致使接界处的离子浓度发生变化而形成一个电偶层，因此产生了电势差(电极电位)其理论值用内斯特[1]公式表示为：
                                             

     式中，E0- 标准电极电势；R- 气体常数；N- 正离子价；F- 法拉第常数；a- 正离子浓度。
病人身体的运动会导致电极电位的变化，当用两个电极分别引导生物体两点的电位时，
如果两个电极本身的电位不同则会造成记录中的伪差(又称极化电压)。这个小失调电压会随
心电信号放大 1000 倍，因此小信号的变化也会导致信号的基线漂移。极化电压在心电信号检
测系统中属于干扰因素，应尽量避免极化噪声的影响。因此在心电测量系统中要求采用非极
化或极化电压微弱的电极。
        本系统采用表面镀有 Ag～AgCl 的可拆卸的一次性软电极，并在电极上涂有优质导电膏，
使它更接近非极化电极，有效地抵消极化电压引起的干扰。图 1 所示为电极实物图。
                        

                                                        图1
          该电极漂移电位非常小，它在 Ag 层上镀了一层 AgC l 。氯离子将在体内、电极内以及在
AgC l 层内运动，这里转换成在 Ag 中的电子运动并传导到导线中。这种方法把直流漂移电位
减小到与峰值相比非常小的程度。因此，这种电极移动导致的基线漂移比其他极化电极要
小很多。
         (2)   导联体系选择
        心电信号是典型的人体电信号，人体电信号本质是两点的电位差信号，直接加电极于身
体并且通过一定的导联方式就可以观察到心电信号。导联方式即输入导线与电极放置在机体
特定的测试部位(正输入端)、参比部位(负输入端)和接地部位的连接方式。在心电图学中有三
种基本的导联系统。
        第一个导联系统具有最普遍的 12 导联，它定义了一组 12 个电位差，用他们来形成标准
临床 ECG。Elnthoven 于 1903 年提出双极肢体 I、 II、 III， 1930 年 Wilson 提出 V1-- V6 单极胸
导联，40 年代 Goldberger 改良了中心电端提出 aVR、aVL 、aVF 单极加压肢体导联。这就是
临床上采用的 Einihoven -- Wilson12 标准导联体系。
        第二个导联系统规定记录 VCG 的电极的位置，Frank 正交校正导联系统：正交导联指与
该导联系统相伴随的导联向量是正交的，1956 年 Frank 提出了三个正交导联 X、Y、Z，精确
测量了相互垂直方向上模拟心脏电活动的各分量。
第三导联系统为监测系统，典型的只分析一个或两个导联。该系统的主要目的是可靠地
识别每次心跳并进行节律分析，所以电极的配置应以获得在基本的 ECG 中有较大的 R 波为
原则。如 I、II、III 导联系统本系统是单通道的心电监测系统，主要是为了满足家庭使用，许多变化不是很强烈的心
电图信号对于患者来说没有太大用处，所以本系统采用了 I 导联方式。图2为典型的 I、III
导联方式。其中，RA：右臂；LA：左臂；RL：右腿；LL：左腿：+ ：表示接运放的正输入
端；—：表示接运放的负输入端。
                              

                                                          图2     I和III联导

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