如何测量心电图 - 起搏检测
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大家好，欢迎观看 “如何测量 ECG”培训 系列的后续视频。 我们在上一视频中介绍了 ECG 应用中的 TI ADS129x 系列 Δ-Σ ADC。 本后续视频将 重点介绍采用 ADS129x 系列的 两种 TI 参考设计， 并说明在 ECG 波形中 检测起搏器的两种方法。 我们首先简要 介绍起搏器信号。 请回忆上一个 视频中的内容， 起搏器是心率异常或 心律不齐的患者使用的 电子医疗器件。 这些器件启动 良好控制的心动 周期，以使心脏维持 较为正常的功能水平。 许多 ECG 系统都必须 检测 ECG 数据中 是否存在起搏工件。 这有助于医生确定 如何治疗这些患者， 并了解是否 可以实施电击 除颤。 起搏器信号 在 ECG 波形之前 显示为高频脉冲。 由于起搏信号的 脉冲宽度很窄， 因此其频率成分远 高于其他生物电位 信号。 当我们试图检测 它们时，可以利用 这一特征。 第一个 TI 设计 采用硬件方法， 直接检测是否 存在起搏器工件。 究其根本，这种电路 分析输入波形的斜率， 以确定是否 存在起搏器脉冲。 这种设计的好处 在于，通过一个简单的 逻辑电路输出 指示起搏器的存在， 只需要一个 单极电源中的 几个元件。 右侧的 PCB 旨在 配合现有的 ADS1298 ECG FE 板， 以收集和验证数据。 我们来详细看一看 设计中使用的元件。 此图显示电路如何 与 ADS1294、6 和 8 配合工作。 用户首先需要 选择他们要用 哪些导联来检查 起搏器工件是否存在。 然后，选定的 导联连接到 ADS129x 器件中的 内部起搏信号放大器。 这些放大器将 PGA 级的差分输出 转换为器件的 起搏输出引脚上 可用的单端信号。 起搏输出引脚 上的输出信号 连接到使用 OPA348 创建的微分器电路。 每当输入端快速转换， 微分器电路的 输出就会很大。 相反，当输入端 缓慢转换时， 微分器电路的 输出就会很小。 两个 TLV2401 放大器 构成一个窗口比较器， 在每个非反相 输入端通过成对的 电阻分压器设置阈值。 如果差分电路的输出 足够大，我们就 可以说输入脉冲是 起搏器工件导致的。 比较器触发时， 使用 SN74LVC2G00 将输出 状态保存在 S-R 锁存器电路中。 S-R 锁存器的输出连接 到 ADS129x 器件上的 GPIO 引脚。 ADS129x 的输出数据字 包括 GPIO 的 状态以及通道 转换数据。 因此，微处理器每次 采样均可读取 S-R 锁存器。 S-R 锁存器将保存 比较器电路的值， 直到外部复位 脉冲将其清除。 此示波器屏幕截图 显示了实际应用的 TI 设计。 顶部的蓝色信号 显示 ADS129x 器件上的 该起搏输出引脚 传出的起搏器脉冲。 绿色信号显示微分器 电路的输出。 请注意，当 起搏器脉冲到达时， 差分输出显示 出大幅转换。 红色信号显示 窗口比较器触发， 粉色信号显示 S-R 锁存器，其中存储 窗口比较器的状态。 此电压将出现在 ADS129x GPIO 引脚上， 直到复位脉冲将其清除。 更多有关此 设计的信息， 请查看 TI.com 上的 设计参考指南 TIPD111。 执行起搏器检测的 另一种传统方式是 软件检测。 软件起搏器检测 需要可转换起搏器 脉冲高频成分的 高速信号路径。 此 TI 设计使用高速 SAR ADC 对 ADS129x 起搏 输出信号采样， 速度比其他 ECG 通道更快。 SAR ADC 的宽带很宽， 因此可以在 数字域中转换 和分析整个 起搏器脉冲波形。 然后，客户可以 分析原始数据， 并应用他们 自己的专有算法。 ADS129x 的起搏输出引脚 后面是增益级中的 一些低通滤波元件， 二者均可根据 特定的应用需求 调整。 我们来仔细 看一看选定元件。 这是该设计的方框图。 我们仍然可以看到起搏器 信号是从 ADS129x 器件的 起搏输出引脚获得的。 第一级，交流耦合 起搏输出信号， 以消除任何 直流失调电压。 然后是一个双极 低通抗混叠滤波器， 用于尽可能 多地滤除噪声， 同时保持必要的带宽 以测量起搏器信号。 低通滤波器之后 是使用 OPA320 的增益级。 选择此放大器是 因为它的宽带噪声大 而且输入偏置电流低。 此外，OPA320 还提供 20 兆赫的增益带宽积， 这是驱动 SAR ADC 开关电容采样网络 输入的必要条件。 最后是第二个低通 抗混叠滤波器级， 还有 ADS7042，它是一个 12 位每秒 1 兆次采样的 SAR ADC。 此设计采用 Fluke 患者模拟器测试， 该模拟器可 同时产生 ECG 和 起搏器信号。 此幻灯片显示 从 ADS7042 输出 读取的最终波形。 我们可以看到含 起搏器脉冲的原始数据， 后面是 Fluke 模拟器 提供的 ECG 波形。 在我们实施的算法中， 数据通过高通滤波器 以去除 ECG 成分， 但保留起搏器脉冲。 右侧显示了结果。 最后，检测方法取决于 这些应用的终端客户。 但是，这种简单的 滤波算法证明了 该设计理念有效。 过滤数据后， 我们可以设置 一个阈值点， 右图中通过虚线表示。 只要波形 超过这些阈值， 就表示存在 起搏器信号。 更多有关此 设计的信息， 请查看 TI.com 上的 设计参考指南 TIPD197。 好了，今天就介绍到这里。 敬请关注关于 如何测量 ECG 的 更多同系列视频。
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大家好，欢迎观看
“如何测量 ECG”培训 系列的后续视频。
我们在上一视频中介绍了 ECG 应用中的 TI ADS129x
系列 Δ-Σ ADC。
本后续视频将 重点介绍采用
ADS129x 系列的 两种 TI 参考设计，
并说明在 ECG 波形中 检测起搏器的两种方法。
我们首先简要 介绍起搏器信号。
请回忆上一个 视频中的内容，
起搏器是心率异常或 心律不齐的患者使用的
电子医疗器件。
这些器件启动 良好控制的心动
周期，以使心脏维持
较为正常的功能水平。
许多 ECG 系统都必须
检测 ECG 数据中 是否存在起搏工件。
这有助于医生确定 如何治疗这些患者，
并了解是否 可以实施电击
除颤。
起搏器信号 在 ECG 波形之前
显示为高频脉冲。
由于起搏信号的 脉冲宽度很窄，
因此其频率成分远 高于其他生物电位
信号。
当我们试图检测 它们时，可以利用
这一特征。
第一个 TI 设计 采用硬件方法，
直接检测是否 存在起搏器工件。
究其根本，这种电路
分析输入波形的斜率，
以确定是否 存在起搏器脉冲。
这种设计的好处 在于，通过一个简单的
逻辑电路输出 指示起搏器的存在，
只需要一个 单极电源中的
几个元件。
右侧的 PCB 旨在
配合现有的 ADS1298 ECG FE 板，
以收集和验证数据。
我们来详细看一看 设计中使用的元件。
此图显示电路如何
与 ADS1294、6 和 8 配合工作。
用户首先需要 选择他们要用
哪些导联来检查 起搏器工件是否存在。
然后，选定的 导联连接到
ADS129x 器件中的 内部起搏信号放大器。
这些放大器将 PGA 级的差分输出
转换为器件的 起搏输出引脚上
可用的单端信号。
起搏输出引脚 上的输出信号
连接到使用
OPA348 创建的微分器电路。
每当输入端快速转换，
微分器电路的 输出就会很大。
相反，当输入端 缓慢转换时，
微分器电路的 输出就会很小。
两个 TLV2401 放大器 构成一个窗口比较器，
在每个非反相 输入端通过成对的
电阻分压器设置阈值。
如果差分电路的输出
足够大，我们就 可以说输入脉冲是
起搏器工件导致的。
比较器触发时，
使用 SN74LVC2G00 将输出 状态保存在 S-R 锁存器电路中。
S-R 锁存器的输出连接 到 ADS129x 器件上的
GPIO 引脚。
ADS129x 的输出数据字
包括 GPIO 的 状态以及通道
转换数据。
因此，微处理器每次 采样均可读取 S-R
锁存器。
S-R 锁存器将保存 比较器电路的值，
直到外部复位 脉冲将其清除。
此示波器屏幕截图
显示了实际应用的 TI 设计。
顶部的蓝色信号 显示 ADS129x 器件上的
该起搏输出引脚 传出的起搏器脉冲。
绿色信号显示微分器
电路的输出。
请注意，当 起搏器脉冲到达时，
差分输出显示 出大幅转换。
红色信号显示 窗口比较器触发，
粉色信号显示 S-R
锁存器，其中存储 窗口比较器的状态。
此电压将出现在 ADS129x GPIO 引脚上，
直到复位脉冲将其清除。
更多有关此 设计的信息，
请查看 TI.com 上的 设计参考指南 TIPD111。
执行起搏器检测的 另一种传统方式是
软件检测。
软件起搏器检测 需要可转换起搏器
脉冲高频成分的
高速信号路径。
此 TI 设计使用高速 SAR ADC 对 ADS129x 起搏
输出信号采样， 速度比其他 ECG
通道更快。
SAR ADC 的宽带很宽，
因此可以在 数字域中转换
和分析整个 起搏器脉冲波形。
然后，客户可以 分析原始数据，
并应用他们 自己的专有算法。
ADS129x 的起搏输出引脚
后面是增益级中的 一些低通滤波元件，
二者均可根据 特定的应用需求
调整。
我们来仔细 看一看选定元件。
这是该设计的方框图。
我们仍然可以看到起搏器 信号是从 ADS129x 器件的
起搏输出引脚获得的。
第一级，交流耦合 起搏输出信号，
以消除任何 直流失调电压。
然后是一个双极 低通抗混叠滤波器，
用于尽可能 多地滤除噪声，
同时保持必要的带宽
以测量起搏器信号。
低通滤波器之后
是使用 OPA320 的增益级。
选择此放大器是 因为它的宽带噪声大
而且输入偏置电流低。
此外，OPA320 还提供 20 兆赫的增益带宽积，
这是驱动 SAR ADC 开关电容采样网络
输入的必要条件。
最后是第二个低通 抗混叠滤波器级，
还有 ADS7042，它是一个 12 位每秒 1 兆次采样的
SAR ADC。
此设计采用 Fluke 患者模拟器测试，
该模拟器可 同时产生 ECG 和
起搏器信号。
此幻灯片显示
从 ADS7042 输出 读取的最终波形。
我们可以看到含 起搏器脉冲的原始数据，
后面是 Fluke 模拟器 提供的 ECG 波形。
在我们实施的算法中，
数据通过高通滤波器
以去除 ECG 成分， 但保留起搏器脉冲。
右侧显示了结果。
最后，检测方法取决于
这些应用的终端客户。
但是，这种简单的 滤波算法证明了
该设计理念有效。
过滤数据后，
我们可以设置 一个阈值点，
右图中通过虚线表示。
只要波形 超过这些阈值，
就表示存在 起搏器信号。
更多有关此 设计的信息，
请查看 TI.com 上的 设计参考指南 TIPD197。
好了，今天就介绍到这里。
敬请关注关于 如何测量 ECG 的
更多同系列视频。
大家好，欢迎观看 “如何测量 ECG”培训 系列的后续视频。 我们在上一视频中介绍了 ECG 应用中的 TI ADS129x 系列 Δ-Σ ADC。 本后续视频将 重点介绍采用 ADS129x 系列的 两种 TI 参考设计， 并说明在 ECG 波形中 检测起搏器的两种方法。 我们首先简要 介绍起搏器信号。 请回忆上一个 视频中的内容， 起搏器是心率异常或 心律不齐的患者使用的 电子医疗器件。 这些器件启动 良好控制的心动 周期，以使心脏维持 较为正常的功能水平。 许多 ECG 系统都必须 检测 ECG 数据中 是否存在起搏工件。 这有助于医生确定 如何治疗这些患者， 并了解是否 可以实施电击 除颤。 起搏器信号 在 ECG 波形之前 显示为高频脉冲。 由于起搏信号的 脉冲宽度很窄， 因此其频率成分远 高于其他生物电位 信号。 当我们试图检测 它们时，可以利用 这一特征。 第一个 TI 设计 采用硬件方法， 直接检测是否 存在起搏器工件。 究其根本，这种电路 分析输入波形的斜率， 以确定是否 存在起搏器脉冲。 这种设计的好处 在于，通过一个简单的 逻辑电路输出 指示起搏器的存在， 只需要一个 单极电源中的 几个元件。 右侧的 PCB 旨在 配合现有的 ADS1298 ECG FE 板， 以收集和验证数据。 我们来详细看一看 设计中使用的元件。 此图显示电路如何 与 ADS1294、6 和 8 配合工作。 用户首先需要 选择他们要用 哪些导联来检查 起搏器工件是否存在。 然后，选定的 导联连接到 ADS129x 器件中的 内部起搏信号放大器。 这些放大器将 PGA 级的差分输出 转换为器件的 起搏输出引脚上 可用的单端信号。 起搏输出引脚 上的输出信号 连接到使用 OPA348 创建的微分器电路。 每当输入端快速转换， 微分器电路的 输出就会很大。 相反，当输入端 缓慢转换时， 微分器电路的 输出就会很小。 两个 TLV2401 放大器 构成一个窗口比较器， 在每个非反相 输入端通过成对的 电阻分压器设置阈值。 如果差分电路的输出 足够大，我们就 可以说输入脉冲是 起搏器工件导致的。 比较器触发时， 使用 SN74LVC2G00 将输出 状态保存在 S-R 锁存器电路中。 S-R 锁存器的输出连接 到 ADS129x 器件上的 GPIO 引脚。 ADS129x 的输出数据字 包括 GPIO 的 状态以及通道 转换数据。 因此，微处理器每次 采样均可读取 S-R 锁存器。 S-R 锁存器将保存 比较器电路的值， 直到外部复位 脉冲将其清除。 此示波器屏幕截图 显示了实际应用的 TI 设计。 顶部的蓝色信号 显示 ADS129x 器件上的 该起搏输出引脚 传出的起搏器脉冲。 绿色信号显示微分器 电路的输出。 请注意，当 起搏器脉冲到达时， 差分输出显示 出大幅转换。 红色信号显示 窗口比较器触发， 粉色信号显示 S-R 锁存器，其中存储 窗口比较器的状态。 此电压将出现在 ADS129x GPIO 引脚上， 直到复位脉冲将其清除。 更多有关此 设计的信息， 请查看 TI.com 上的 设计参考指南 TIPD111。 执行起搏器检测的 另一种传统方式是 软件检测。 软件起搏器检测 需要可转换起搏器 脉冲高频成分的 高速信号路径。 此 TI 设计使用高速 SAR ADC 对 ADS129x 起搏 输出信号采样， 速度比其他 ECG 通道更快。 SAR ADC 的宽带很宽， 因此可以在 数字域中转换 和分析整个 起搏器脉冲波形。 然后，客户可以 分析原始数据， 并应用他们 自己的专有算法。 ADS129x 的起搏输出引脚 后面是增益级中的 一些低通滤波元件， 二者均可根据 特定的应用需求 调整。 我们来仔细 看一看选定元件。 这是该设计的方框图。 我们仍然可以看到起搏器 信号是从 ADS129x 器件的 起搏输出引脚获得的。 第一级，交流耦合 起搏输出信号， 以消除任何 直流失调电压。 然后是一个双极 低通抗混叠滤波器， 用于尽可能 多地滤除噪声， 同时保持必要的带宽 以测量起搏器信号。 低通滤波器之后 是使用 OPA320 的增益级。 选择此放大器是 因为它的宽带噪声大 而且输入偏置电流低。 此外，OPA320 还提供 20 兆赫的增益带宽积， 这是驱动 SAR ADC 开关电容采样网络 输入的必要条件。 最后是第二个低通 抗混叠滤波器级， 还有 ADS7042，它是一个 12 位每秒 1 兆次采样的 SAR ADC。 此设计采用 Fluke 患者模拟器测试， 该模拟器可 同时产生 ECG 和 起搏器信号。 此幻灯片显示 从 ADS7042 输出 读取的最终波形。 我们可以看到含 起搏器脉冲的原始数据， 后面是 Fluke 模拟器 提供的 ECG 波形。 在我们实施的算法中， 数据通过高通滤波器 以去除 ECG 成分， 但保留起搏器脉冲。 右侧显示了结果。 最后，检测方法取决于 这些应用的终端客户。 但是，这种简单的 滤波算法证明了 该设计理念有效。 过滤数据后， 我们可以设置 一个阈值点， 右图中通过虚线表示。 只要波形 超过这些阈值， 就表示存在 起搏器信号。 更多有关此 设计的信息， 请查看 TI.com 上的 设计参考指南 TIPD197。 好了，今天就介绍到这里。 敬请关注关于 如何测量 ECG 的 更多同系列视频。
大家好，欢迎观看
“如何测量 ECG”培训 系列的后续视频。
我们在上一视频中介绍了 ECG 应用中的 TI ADS129x
系列 Δ-Σ ADC。
本后续视频将 重点介绍采用
ADS129x 系列的 两种 TI 参考设计，
并说明在 ECG 波形中 检测起搏器的两种方法。
我们首先简要 介绍起搏器信号。
请回忆上一个 视频中的内容，
起搏器是心率异常或 心律不齐的患者使用的
电子医疗器件。
这些器件启动 良好控制的心动
周期，以使心脏维持
较为正常的功能水平。
许多 ECG 系统都必须
检测 ECG 数据中 是否存在起搏工件。
这有助于医生确定 如何治疗这些患者，
并了解是否 可以实施电击
除颤。
起搏器信号 在 ECG 波形之前
显示为高频脉冲。
由于起搏信号的 脉冲宽度很窄，
因此其频率成分远 高于其他生物电位
信号。
当我们试图检测 它们时，可以利用
这一特征。
第一个 TI 设计 采用硬件方法，
直接检测是否 存在起搏器工件。
究其根本，这种电路
分析输入波形的斜率，
以确定是否 存在起搏器脉冲。
这种设计的好处 在于，通过一个简单的
逻辑电路输出 指示起搏器的存在，
只需要一个 单极电源中的
几个元件。
右侧的 PCB 旨在
配合现有的 ADS1298 ECG FE 板，
以收集和验证数据。
我们来详细看一看 设计中使用的元件。
此图显示电路如何
与 ADS1294、6 和 8 配合工作。
用户首先需要 选择他们要用
哪些导联来检查 起搏器工件是否存在。
然后，选定的 导联连接到
ADS129x 器件中的 内部起搏信号放大器。
这些放大器将 PGA 级的差分输出
转换为器件的 起搏输出引脚上
可用的单端信号。
起搏输出引脚 上的输出信号
连接到使用
OPA348 创建的微分器电路。
每当输入端快速转换，
微分器电路的 输出就会很大。
相反，当输入端 缓慢转换时，
微分器电路的 输出就会很小。
两个 TLV2401 放大器 构成一个窗口比较器，
在每个非反相 输入端通过成对的
电阻分压器设置阈值。
如果差分电路的输出
足够大，我们就 可以说输入脉冲是
起搏器工件导致的。
比较器触发时，
使用 SN74LVC2G00 将输出 状态保存在 S-R 锁存器电路中。
S-R 锁存器的输出连接 到 ADS129x 器件上的
GPIO 引脚。
ADS129x 的输出数据字
包括 GPIO 的 状态以及通道
转换数据。
因此，微处理器每次 采样均可读取 S-R
锁存器。
S-R 锁存器将保存 比较器电路的值，
直到外部复位 脉冲将其清除。
此示波器屏幕截图
显示了实际应用的 TI 设计。
顶部的蓝色信号 显示 ADS129x 器件上的
该起搏输出引脚 传出的起搏器脉冲。
绿色信号显示微分器
电路的输出。
请注意，当 起搏器脉冲到达时，
差分输出显示 出大幅转换。
红色信号显示 窗口比较器触发，
粉色信号显示 S-R
锁存器，其中存储 窗口比较器的状态。
此电压将出现在 ADS129x GPIO 引脚上，
直到复位脉冲将其清除。
更多有关此 设计的信息，
请查看 TI.com 上的 设计参考指南 TIPD111。
执行起搏器检测的 另一种传统方式是
软件检测。
软件起搏器检测 需要可转换起搏器
脉冲高频成分的
高速信号路径。
此 TI 设计使用高速 SAR ADC 对 ADS129x 起搏
输出信号采样， 速度比其他 ECG
通道更快。
SAR ADC 的宽带很宽，
因此可以在 数字域中转换
和分析整个 起搏器脉冲波形。
然后，客户可以 分析原始数据，
并应用他们 自己的专有算法。
ADS129x 的起搏输出引脚
后面是增益级中的 一些低通滤波元件，
二者均可根据 特定的应用需求
调整。
我们来仔细 看一看选定元件。
这是该设计的方框图。
我们仍然可以看到起搏器 信号是从 ADS129x 器件的
起搏输出引脚获得的。
第一级，交流耦合 起搏输出信号，
以消除任何 直流失调电压。
然后是一个双极 低通抗混叠滤波器，
用于尽可能 多地滤除噪声，
同时保持必要的带宽
以测量起搏器信号。
低通滤波器之后
是使用 OPA320 的增益级。
选择此放大器是 因为它的宽带噪声大
而且输入偏置电流低。
此外，OPA320 还提供 20 兆赫的增益带宽积，
这是驱动 SAR ADC 开关电容采样网络
输入的必要条件。
最后是第二个低通 抗混叠滤波器级，
还有 ADS7042，它是一个 12 位每秒 1 兆次采样的
SAR ADC。
此设计采用 Fluke 患者模拟器测试，
该模拟器可 同时产生 ECG 和
起搏器信号。
此幻灯片显示
从 ADS7042 输出 读取的最终波形。
我们可以看到含 起搏器脉冲的原始数据，
后面是 Fluke 模拟器 提供的 ECG 波形。
在我们实施的算法中，
数据通过高通滤波器
以去除 ECG 成分， 但保留起搏器脉冲。
右侧显示了结果。
最后，检测方法取决于
这些应用的终端客户。
但是，这种简单的 滤波算法证明了
该设计理念有效。
过滤数据后，
我们可以设置 一个阈值点，
右图中通过虚线表示。
只要波形 超过这些阈值，
就表示存在 起搏器信号。
更多有关此 设计的信息，
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好了，今天就介绍到这里。
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视频简介
如何测量心电图 - 起搏检测
所属课程：如何测量心电图：信号、系统模块和解决方案指南
发布时间：2022.09.02
视频集数：6
本节视频时长：00:06:46
心电图测量在传统医院环境以及可穿戴和移动系统中都是一个不断增长的应用空间。本培训系列解释了心电图的临床基础、信号背后的生理学以及如何使用理想的电子元件对身体进行建模。然后，我们深入了解测量 ECG 所需的电路，并了解我们的 ADS129x 系列 delta-sigma ADC 如何集成许多信号链要求以简化客户设计。
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