专利名称：多通道生物医学电信号预处理模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多通道生物医学电信号预处理模块。
背景技术：
生物医学电信号是现代医学诊断、治疗和研究的重要依据。医生或者科研工作者 通常采用电子设备从人体或动物体采集生物医学电信号。但是采集现场往往有着众多的医 学设备，它们造成的复杂电磁环境使得采集到的生物医学信号叠加上各种噪声和干扰。其 中最常见的是50赫兹的工频干扰和电刀等电子设备引发的基线漂移。此外，人体或动物体多个部位都会产生电信号。采集者对某个部位进行信号采集 时有可能受到邻近部位所发出信号的干扰。比如检测胎儿心电图时，母亲的心电图会叠加 在测量信号上。最后，当前电信号采集系统的发展有着“高精度，多通道，小体积”的趋势。这使得 采集系统内各通道元器件的物理间距越来越小，因而各通道相互的电磁干扰越来越严重。
发明内容为了解决上述生物医学信号采集过程中存在的噪声和干扰问题，本实用新型的目 的在于提供一种预处理效果显著，配置灵活、适用面广，可实时处理的多通道生物医学信号 预处理模块。本实用新型提出的多通道生物医学电信号预处理模块，由通道间干扰去除模块1、 自适应噪声对消模块2、数字滤波器模块3和总控制单元4组成，其中总控制单元4的输出 端分别连接通道间干扰去除模块1、自适应噪声对消模块2和数字滤波器模块3的输入端， 总控制单元4负责设定通道间干扰去除模块1、自适应噪声对消模块2和数字滤波器模块3 的连接顺序和运行参数；其中所述通道间干扰去除模块1包括采集系统7、减法器8、数学 拟合器9和求解运算器10，干扰信号源5和标准信号源6接入采集系统7输入端的相邻通 道，输出端连接减法器8的输入端，减法器8的输出端连接数学拟合器9的输入端，数学拟 合器9的输出端连接求解运算器10 ；减法器8的输入端连接标准信号源6，数学拟合器9的 输入端分别连接干扰信号源5和标准信号源6 ；所述自适应噪声对消模块2由自适应滤波 器11组成，自适应滤波器11连接参考信号源12 ；数字滤波器模块3由一个或多个数字滤 波器组成。本实用新型中，通道间干扰去除模块1的工作过程如下1.在采集系统7任一通道中接入标准信号源6，再在其相邻通道中接入干扰信号 源5，记录标准信号源6在受相邻通道间干扰后所发生的变化。2.根据标准信号的变化与相邻通道信号的关系建立通道间干扰的数学模型。3.基于这一模型，从采集过程中受通道间干扰影响的信号中解出真实生物医学信 号。通道间干扰的数学模型取决于采集系统自身的物理特性，一旦建立便可以应用在该系统采集的所有信号中。本实用新型设计的自适应噪声对消模块2采用了自适应滤波技术。这项技术的 基本特点是不需要预知待分析信号的统计特性，可以直接利用信号的观察值，根据相关判 据在观察过程中不断地递归更新滤波器的参数，从而使滤波器的输出最大化地逼近期望信 号。具体实施时，在采集系统中预留一个通道用于同步记录来自采集现场或邻近部位的干 扰和噪声。然后将这个通道的信号作为自适应滤波器的输入信号，而将其他通道的信号，即 生物医学信号作为自适应滤波器的期望信号。这样，滤波器的误差信号就是真实的生物医 学信号的最优估计。本实用新型设计的数字滤波器模块3是对通道间干扰去除模块1和自适应噪声对 消模块2的有效补充。该模块包含一个或多个数字滤波器，数字滤波器的参数由总控制单 元依照采集现场的状况和对信号质量的要求进行设定。这个模块通常用于抑制工频干扰及 其谐波分量。本实用新型设计的总控制单元4用于对其他三个模块进行配置。它的具体作用是 设定各模块的参数和调度各模块的运作顺序。本实用新型设计的信号预处理模块可用于心脏电标测，脑电检测等生物医学信号 的采集。根据信号的特点和采集的要求，方案可以对各模块进行灵活地配置。本实用新型的有益效果1.通过建立数学模型的方式消除通道间干扰可以最大化地消除通道间的干扰，并 具有一劳永逸的效果。2.自适应滤波技术对来自采集现场或其他部位的非平稳干扰有着显著的消除效
^ ο3.本实用新型设计的方案可以灵活地运用于各种生物医学信号的采集。4.建立通道间干扰的数学模型后，本实用新型设计的方案可以在信号采集的同时 进行预处理，也即具有实时运算的能力。 5.本实用新型设计的方案可以PC机或DSP上实现，因而可以集成到信号采集系统中。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型实施例1结构图示。图中标号1为通道间干扰去除模块，2为自适应噪声对消模块，3为数字滤波器模 块，4为总控制单元，5为干扰信号源，6为标准信号源，7为采集系统，8为减法器，9为数学 拟合器，10为求解运算器，11为自适应滤波器，12为自适应滤波器的参考信号源，13为实际 采集到的生物医学信号。此外，空心箭头表示数据流。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。实施例1 参见图2，本实施例运用于128通道心外膜(心脏外表面)标测系统。在 使用该系统进行数据采集时，我们所遇到的噪声和干扰主要有以下三个方面1.标测系统
权利要求一种多通道生物医学电信号预处理模块，由通道间干扰去除模块(1)、自适应噪声对消模块(2)、数字滤波器模块(3)和总控制单元(4)组成，其特征在于总控制单元(4)的输出端分别连接通道间干扰去除模块(1)、自适应噪声对消模块(2)和数字滤波器模块(3)的输入端，总控制单元(4)负责设定通道间干扰去除模块(1)、自适应噪声对消模块(2)和数字滤波器模块(3)的连接顺序和运行参数；其中所述通道间干扰去除模块(1)包括采集系统(7)、减法器(8)、数学拟合器(9)和求解运算器(10)，干扰信号源(5)和标准信号源(6)接入采集系统(7)输入端的相邻通道，输出端连接减法器(8)的输入端，减法器(8)的输出端连接数学拟合器(9)的输入端，数学拟合器(9)的输出端连接求解运算器(10)；减法器(8)的输入端连接标准信号源(6)，数学拟合器(9)的输入端分别连接干扰信号源(5)和标准信号源(6)；所述自适应噪声对消模块2由自适应滤波器(11)组成，自适应滤波器(11)连接参考信号源(12)；数字滤波器模块(3)由一个或多个数字滤波器组成。
专利摘要本实用新型涉及一种多通道生物医学电信号预处理模块，由通道间干扰去除模块、自适应噪声对消模块、数字滤波器模块和总控制单元组成，总控制单元负责设定通道间干扰去除模块、自适应噪声对消模块和数字滤波器模块的连接顺序和运行参数；通道间干扰去除模块包括采集系统、减法器、数学拟合器和求解运算器，干扰信号源和标准信号源接入采集系统输入端的相邻通道中，其输出端连接减法器，减法器的输出端连接数学拟合器，数学拟合器的输出端连接求解运算器；减法器连接标准信号源，数学拟合器分别连接干扰信号源和标准信号源；自适应噪声对消模块由自适应滤波器组成，数字滤波器模块由一个或多个数字滤波器组成。本实用新型具有预处理效果显著，配置灵活，适用面广，实时处理特点。
文档编号A61B5/0402GK201631188SQ201020135620
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月18日 优先权日2010年3月18日
发明者刘梁, 周拓, 方祖祥, 杨翠微, 林都督 申请人:复旦大学