心电图机原理与维修

心电图机的原理与维修

结构与原理

1 输入电路由电极板、导联线、导联选择开关、高频滤波电路等组成。作用:减少干扰、选择导联,将人体各部分信号引到前置放大器。

1. 1. 1 导联线作用是将电极板上获得的心电信号送到放大器的输入端，它是一条五芯(或多芯)的带金属屏蔽网的绞合线。要求线柔软、接头处牢靠。屏蔽网的作用是防止外界电磁波的干扰。屏蔽网通常接地 , 导联线常有五芯、七芯和十三芯三种。

1. 1. 2 导联选择开关作用是不改变人体电极连接线 ,用来改变各导联线和心电放大器之间的连接方法,用来记录某一导联的心电图。一般有三种开关: 圆形波段开关,琴键开关 ,触摸开关。

1. 1. 3 高频滤波电路作用是滤去不需要的高频信号,减少高频干扰。一般由RC低通滤波电路组成。

1. 2 心电放大电路这是心电图机的核心作用是放大心电信号推动记录器工作它由前置放大电路电压放大电路和功率放大电路组成。

1. 2. 1 前置放大电路作用是把微弱的变化缓慢的心电信

号放大到足以推动电压放大电路,同时又有足够抑制各种干

扰信号的能力。主要包括前置放大器、1mV定标发生器、时

间常数电路等。

1. 2. 2 电压放大电路作用是将前置放大器放大输出仅

20mV的心电信号进一步放大输送到后置放大器。它由直流

电压放大器、增益调节电路、基线调节电路、封闭电路、双T型

滤波电路及肌电干扰抑制电路组成。

1. 2. 3 功率放大电路作用是将电压信号变换为大的电流

和功率去推动记录器工作。常采用对称式互补射极输出器单

端推挽电路。

1. 3 心电记录器作用是把心电信号转换成机械运动的装

置。它由记录器表头、描笔等组成。心电信号经心电图机导

联选择以及心电放大器放大后,驱动记录器上的转轴,使之转

角随心电信号变化而变化,在转轴上固定一支记录笔,笔也随

之偏转,从而在记录纸上描出随时间变化的心电图曲线。

1. 4 电动机走纸电路它的作用是使记录纸按要求随时间

作“匀速”运动,使记录下来的心电波形的时间呈线性。包括

走纸传动装置(一个微型电动机直流电动机或交流电动

机)、控制电路和走纸机构部分。走纸速度一般为25mm/s 和

50 mm/s 两种。两种速度可以通过倒换快慢齿轮来实现。

国内一般按照记录器同步输出道数分为：单道、三道、六道和十二道心电图机等。[1]组成部分

1、输入部分

2、放大部分

3、控制电路

4、显示部分

5、记录部分

6、电源部分

重要参数

1、输入电阻

即前级放大器的输入电阻。输入电阻越大，因电极接触电阻不同而引起的波形失真越小，共模抑制比越高。一般要求大于2MΩ，国际上大于50MΩ。

2、共模抑制比

心电图机一般采用差动式放大电路，这种电路对于同相（又称共模信号，例如周围的电磁场所产生的干扰信号）有抑制作用，对异相信号（又称差模信号，需采集的心电信号就是差模信号）有放大作用。共模抑制比(CMRR)，指心电图机的差模信号（心电信号）放大倍数Ad与共模信号(干扰和噪声)放大倍数Ac之比，表示抗干扰能力的大小。要求大于80dB，国际上大于100dB。

3、抗极化电压

皮肤和表面电极之间会因极化而产生极化电压。这主要是由于心动电流流过后形成的电压滞留现象，极化电压对心电图测量的影响很大，会产生基线漂移等现象。极化电压最高时时可达数十毫伏乃至上百毫伏。处理不好极化电压，产生的干扰将是很严重的。

尽管心电图机使用的电极已经采用了特殊材料，但是由于温度的变化以及电场和磁场的影响，电极仍产生极化电压，一般为200～300mV，这样就要求心电图机要有一个耐极化电压的放大器和记录装置。要求大于

300mV，国际上大于500mV。

4、灵敏度

是指输入1mV标准电压时，记录波形的幅度。通常用mm/mV表示，它反映了整机放大器放大倍数的大小。心电图机标准灵敏度为10mm/mV。规定标准灵敏度的目的是为了便于对各种心电图进行比较。

5、内部噪声

是指心电图机内部元器件工作时，由于电子热运动产生的噪声，而不是因使用不当外来干扰形成的噪声，这种噪声使心电图机没有输入信号时仍有微小的杂乱波输出，这种噪声如果过大，不但影响图形美观，而且还影响心电波的正常性，因此要求噪声越小越好，在描记曲线中应看不到噪声波形。噪声大小可以用折合到输入端的作用大小来计算，一般要求低于输入端加入几微伏至几十微伏以下信号的作用。国际上规定≤10μV。

6、时间常数

在直流输入时，心电图机描记出的信号幅度将随时间的增加而逐渐减小，输出幅度自100%下降至37%左右所需的时间。一般要求大于3.2s，若过小，幅值下降的过快，甚至会使输入的方波信号变成尖波信号，这就不能反映心电波形的真实情况。

7、频率响应

人体心电波形并不是单一频率的，而是可以分解成不同频率、不同比例的正弦波成分，也就是说心电信号含有丰富的高次谐波。若心电图机对不同频率的信号有相同的增益，则描记出来的波形就不会失真。但是放大器对不同频率的信号的放大能力并不一定完全一样的。心电图机输入相同幅值、不同频率的信号时，其输出信号幅度随频率变化的关系称为频率响应特性。心电图机的频率响应特性主要取决于放大器和记录器的频率响应特性。频率响应越宽越好，一般心电图机的放大器比较容易满足要求，而记录器是决定频率响应的主要因素。一般要求在0.05~150Hz(-3dB)。

8、绝缘性

为了保证医务人员和患者的安全，心电图机应具有良好的绝缘性。绝缘性常用电源对机壳的电阻来表示，有时也用机壳的漏电流表示。一般要求电源对机壳的绝缘电阻不小于20MΩ，或漏电流应小于100μA。为此，心电图机通常采用“浮地技术”。

9、安全性

心电图机是与人体直接连接的电子设备,必须十分注意其对人体的安全性。从安全方面考虑,心电图机可分属三型:B型、BF型和CF型(详见中华人民共和国国家标准GB10793-89心电图机和使用安全要求)。根据国际电工技术委员会(IEC)通则中规定: 医用电器设备与患者直接连接部分叫"应用部分"。为了进一步保证患者安全,医用电器设备的应用部分往往也加有隔离措施、光电偶合、电磁波偶合等。根据应用部分的隔离程度,医用电器设备的应用部分往往也加有隔离措施、光电偶合、电磁波偶合等。

根据应用部分的隔离程度,医用电器设备分为B、BF、和CF型。

B型: 应用部分没有隔离。

BF型: 应用部分浮地隔离,可用于体外和体内,但不能直接用于心脏。

CF型: 应用浮地隔离,对电击有高度防护,可直接用于心脏。

分类

心电图机分类心脏是人体血液循环的动力装置。正是由于心脏自动不断地进行有节奏的收缩和舒张活动，才使得血液在封闭的循环系统中不停地流动，使生命得以维持。心脏在搏动前后，心肌发生激动。在激动过程中，会产生微弱的生物电流。这样，心脏的每一个心动周期均伴随着生物电变化。这种生物电变化可传达到身体表面的各个部位。由于身体各部分