基于电容耦合式电极的非接触式 ECG 采集方法研究
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TH776

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陕西省重点研发计划(2021GXLHZ091)项目资助


A non-contact ECG measurement method based on capacitance coupling electrodes
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    摘要:

    目前心电图(ECG)采集主要使用湿式 Ag / AgCl 电极,这种电极需要与皮肤紧密贴合以获取高质量的信号,然而导电胶 硬化,电极可能对皮肤造成刺激或损伤以及使用过程中的不适感使得 Ag / AgCl 电极不适合用于长期 ECG 监测。 提出了一种搭 载交流自举缓冲电路的电容耦合式 PCB 电极,具有约 100 GΩ 的超高输入阻抗。 实验测试结果表明,该 PCB 电极可以隔着多 层绝缘介质对不同频率的信号保持较高的耦合率,实际的输入阻抗为 87. 26 GΩ,与 Ag / AgCl 电极的同步采集结果相似度高达 91% 以上。 最后就导联位置,耦合介质参数和被试者运动状态等因素对非接触式 ECG 采集效果的影响进行实验研究。 结果表 明,提出的非接触 ECG 采集方法可以在多种情况下有效采集 ECG 信号的主要成分和心跳节律。

    Abstract:

    The current electrocardiogram (ECG) collection mainly uses wet Ag / AgCl electrodes, which need to be closely attached to the skin surface to obtain high quality signal. However, the hardening of conductive gel, irritation or damage of electrodes may cause to skin and the discomfort during utilization, which make Ag / AgCl electrodes not suitable for long term ECG monitoring. The capacitance coupling PCB electrode presented in this article is equipped with an AC bootstrap circuit and has a super high input impedance about 100 GΩ. Experimental results show that the PCB electrode can maintain a high coupling ratio for signals of different frequencies through multilayer insulating medium, and the actual input impedance is about 87. 26 GΩ. The similarity between the ECG signals simultaneously measured by PCB electrodes and Ag / AgCl electrodes is more than 91% . Finally, the influence of the lead position of electrodes, the parameters of the coupling medium and the motion state of the body on non-contact ECG measuring is experimentally studied. The measurement results demonstrates the proposed non-contact ECG measurement method based on capacitance coupling electrodes can effectively detect the main components of ECG signal and heartbeat rhythm under various situation.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

汪毅峰,李江涛,徐峥一,田星辰,李晨颉.基于电容耦合式电极的非接触式 ECG 采集方法研究[J].仪器仪表学报,2022,43(2):138-147

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  • 在线发布日期: 2023-02-06
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