专利名称：便携式多功能生理电信号采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采集人体生理电信号的装置，是一种能高精度采集人体脑电、心电、肌电等多种生理电信号的便携式采集系统。
背景技术：
目前，公知的生理电信号采集装置是由采集电极、模拟预放模块、模拟滤波模块、 模拟放大模块、模数转换模块和数字处理模块组合而成。生理电信号由电极引入系统，经信号放大和滤波后，将其转换为数字信号，用于显示或存储。现有的生理电信号采集装置(如脑电图机、心电图机)由于每个通道都须包含模拟滤波和放大模块，使得信号不可避免地产生畸变失真；当采集通道的数量较大时，相应地，整个系统的体积会更加庞大，不利于便携使用；由于各种生理电信号之间的幅度和频率差异，大多数采集装置仅能采集一种生理电信号，而可采集多种生理电信号的装置往往系统结构复杂、体积较大，且其采集通道无法灵活配置，以适应采集多种生理信号。
发明内容本实用新型提供一种生理电信号采集装置，该装置精度高、体积小，便于携带，通过简单配置，各个通道均能够采集脑电、心电等多种生理电信号，为在日常环境下精确采集生理电信号提供了简便的工具。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该系统包括模拟前端模块 (ADS1298)、微处理器控制模块(STM32)、USB电气隔离模块(ADUM4160)和PC机数字信号处理代码。经电极采集的生理电信号直接利用ADSU98采集芯片转换为数字信号，通过SPI总线传送至STM32。STM32将数据打包成USB数据包，通过USB总线，经ADUM4160电气隔离， 传送至PC机。PC机数字信号处理代码将得到的数字信号进行数字滤波和数字放大，得到所需要的生理电信号。由于将信号处理从模拟方式改为数字方式，一方面，删除了模拟放大和滤波模块，减少了噪声侵入信号的几率，避免了信号放大和滤波过程中的畸变，减小了系统体积；另一方面，数字信号处理的参数可通过软件方式方便设置，故可根据不同生理电信号设置不同参数，使设备具有复用性。本实用新型的有益效果是，为家庭环境提供了能同时满足高采样精度、便携且能复用的生理电信号采集。
图1是模拟前端模块内部结构图。图2是本实用新型的系统框图。图3是本实用新型的数字信号处理的软件流程图。图4是本实用新型的一个实施例示意图。图5是使用本采集装置测试脑电信号的波形图。[0012]图6是使用本采集装置测试心电信号的波形图。
具体实施方式
模拟前端模块内部结构图如图1所示。其内部结构主要由通道选择单元、仪用放大器(A1-A8)、24bit模数转换器(ADC1-ADC8)数字逻辑单元、SPI接口和右腿驱动电路构成。模拟前端模块可以同时对8通道生理电信号进行Mbit模数转换。将通道选择器配置为8通道输入后，信号经电极引入模拟前端模块。首先，信号经放大器(A1-A8)放大，同时引入右腿驱动信号，抑制信号共模干扰。根据不同生理信号，放大倍数在1-12倍可调。然后，对放大信号进行模数转换，转换精度对位，参考电压为1.25V。那么，理论上，得到的数字信号每比特代表模拟电压为1. 25/(224)V，约为75nV。转换数据由SPI总线传输至微处理器控制模块(STM32)。如图2本实用新型的系统框图所示，微处理器控制模块(STM32)将得到的数据转换为USB数据格式传送至PC机进行数字信号处理。为保证人体安全和减少电源纹波干扰， 模拟前端模块和微处理器控制模块采用电池供电，并与PC机之间电气隔离。PC机数字信号处理代码的流程框图如图3所示。程序初始化后，根据要测量的具体生理电信号，加载不同的参数(如采样频率、导通频率、截止频率等)，并对模拟前端模块进行初始化。开始采样后，程序对接收到的数据进行数字滤波，并将结果显示出来。实施例在图4所示实施例中，左侧方框表示人体，三根曲线分别表示侦测电极、参考电极和右腿驱动电极(图中三根电极的电极位置仅起到示意作用，具体放置位置可参考心电导联图、脑电10-20导联图或肌电连线图等文件)。数据采集单元由电池供电，直接采集混有干扰信号的生理电信号，通过电气隔离，将数据传输给控制与数据处理单元，运用数字滤波方式提取生理电信号，并将其显示。图5、图6分别为脑电测试和心电测试的波形图。
权利要求1.一种便携式多功能生理电信号采集装置，由模拟前端模块ADSU98、微处理器控制模块STM32、USB电气隔离模块ADUM4160和PC机数字信号处理代码构成，其特征是模拟前端模块ADSU98采集到的数字信号由SPI总线传输至微处理器控制模块STM32，微处理器控制模块STM32将数据通过由ADUM4160电气隔离的USB链路传送至PC。
2.根据权利要求1所述的便携式多功能生理电信号采集装置，其特征是模拟前端模块ADSU98、微处理器控制模块STM32和USB电气隔离模块ADUM4160所组成的电路。
专利摘要一种高精度、可复用的便携式生理电信号采集装置。该装置由模拟前端模块(ADS1298)、微处理器控制模块(STM32)、USB电气隔离模块(ADUM4160)和PC机数字信号处理代码构成。生理电信号直接由模拟前端模块进行24bit模数转换，并使用SPI总线传送至微处理器控制模块。微处理器控制模块将数据转换为USB格式，通过电气隔离的USB链路传送至PC机。由PC机数字信号处理代码进行数字滤波，得到生理电信号。该方案用数字信号处理方式代替了传统的模拟信号处理方式，减小了系统体积，方便调节参数，增加了系统的复用性，并提升了系统精度。
文档编号A61B5/04GK202173396SQ20112025770
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者官金安, 陈亚光, 魏厚杰 申请人:官金安, 魏厚杰