专利名称：一种宽动态生理信号采集系统/装置/方法和高精度高分辨率血氧仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号采集系统/装置/方法和血氧仪，特别是涉及一种宽动态生 理信号采集系统/装置/方法和一种高精度高分辨率血氧仪。
背景技术：
传统设备对于宽动态范围输入信号的调节可以用图1来表示，输入信号经过程控 放大器，输入到AD端，然后MCU读取采样后的数据，如果经程控放大后的输出信号过小，则 通过MCU调整程控放大倍数，使得输出信号的幅值接近AD满偏度输出，从而保证设备的 SNR(信噪比)。当输入信号幅值变化范围过大，将导致MCU调整时间过长，使得设备等待时 间过长，从而造成设备反应速度变慢，测量结果不可靠等问题，进而影响设备的性能。当前，对于生理信号的采集，一般是经过生理信号采集、采集信号放大和采集信号 处理几个过程。其中在信号放大处理处，器件一旦确定，其工作特性(如放大倍数)也就随 之确定，这便无法跟随信号的当前状态做相应调整，也就无法实现一个更合理的动态的适 应。由此，对人体生理信号的全面采集便难以兼顾，在较弱信号工作良好则较强信号表现较 差，在较强信号工作良好则较弱信号难以应对。因此，对于一个突发性的人体生理信号的变 化(大动态范围变化信号)则更是无能为力。另外在生理信号的信号采集处，是为了得到 一个较高精度的信号采集，配接昂贵的高位模数转换芯片，将导致成本的大幅增加，如果使 用低位模数转换芯片换取低成本，则采集精度过低，使得信号的采集精度无法保证，如此， 现有设备两者无法兼顾。而这些生理信号的采集，往往又都是非并行的，只有一个采集点， 如果发现采集点的信号不在处理范围内，也只能再次进行新的采集。现有设备在成本需要精确控制的条件下普遍存在测量信号范围有限，动态调整时 间过长，测量精度不高或者为了达到更高的测量精度而花费的成本代价过大等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够对变化范围比较宽的生理信号进行 采集处理的宽动态生理信号采集系统/装置/方法和一种高精度高分辨率血氧仪。为解决以上技术问题，本发明通过以下四个技术方案实现方案一一种宽动态生理信号采集系统，包括相互依次连接的模拟信号采集模块、放大器、 A/D转换模块和MCU模块，所述MCU模块包括一数字信号采集单元，用于采集经所述A/D转换模块转换获得的数字信号；一比较单元，用于对所述数字信号采集单元采集到的数字信号的幅值是否接近AD 满偏度进行比较、判断；一自适应单元，用于对所述放大器的增益进行自动调整，以用于获得接近AD满偏 度的数字信号；
关键是一所述模拟信号采集模块、一所述放大器和一所述A/D转换模块构成一路放大转 换通道，所述放大转换通道不少于两路，各路放大转换通道为并行关系且每路放大器的增 益不同。作为本发明的改进，所述宽动态生理信号采集系统还包括过采样处理模块，用于 提高生理信号的信噪比，所述过采样处理模块是所述MCU装置内部的功能模块。作为本发明进一步的改进，所述宽动态生理信号采集系统包括η路并行的所述放 大转换通道，按增益放大由小到大顺序依次为Τ1，Τ2，Τ3，……，Τη，η是大于3的整数；相邻的m个所述放大转换通道构成一个生理信号放大模型，m是不小于2且小于η 的整数倍；所述宽动态生理信号采集系统还包括预采样处理模块，用于预先采集和判断被采 集之生理信号的强弱级别，从而选择正式采集时所使用的生理信号放大模型，所述预采样 处理模块是所述MCU装置内部的功能模块。作为本发明更进一步的改进，所述宽动态生理信号采集系统还包括归一化处理模 块，所述归一化处理模块在所述各放大转换通道完成信息采集后，对所述各放大转换通道 的数据做归一化处理，以使得所述各放大转换通道采集到的数据参考水平一致，从而为下 一步的通道采样结果比较和使用做准备。作为本发明再进一步的改进，所述各放大转换通道与所述归一化处理模块之间还 设有N通道自适应选择器，以实现对η各通道的逐个选择；所述宽动态生理信号采集系统 还包括通道信息获取模块，所述通道信息获取模块同所述归一化处理模块和多模型选择模 块相连接，所述多模型选择模块设在所述各放大转换通道的前端；所述通道信息获取模块 在得到归一化的通道数据之后，对所述各放大转换通道的输出结果做比较和判断，从而获 得所述各放大转换通道当前的工作状态，并据此调整所述各放大转换通道的配置和使用情 况，实现自适应的调整。方案二一种宽动态生理信号采集装置，包括相互依次连接的模拟信号采集部件、放大器、 A/D转换部件和MCU部件，所述MCU部件包括一数字信号采集部件，用于采集经所述A/D转换部件转换获得的数字信号；一比较部件，用于对所述数字信号采集部件采集到的数字信号的幅值是否接近AD 满偏度进行比较、判断；一自适应部件，用于对所述放大器的增益进行自动调整，以用于获得接近AD满偏 度的数字信号；关键是—所述模拟信号采集部件、一所述放大器和一所述A/D转换部件构成一路放大转 换通道，所述放大转换通道不少于两路，各路放大转换通道为并行关系且每路放大器的增 益不同。作为本发明的改进，所述宽动态生理信号采集装置还包括过采样处理部件，用于 提高生理信号的信噪比，所述过采样处理部件是所述MCU装置内部的功能部件。
作为本发明进一步的改进，所述宽动态生理信号采集装置包括η路并行的所述放 大转换通道，按增益放大由小到大顺序依次为Τ1，Τ2，Τ3，……，Τη，η是大于3的整数；相邻的m个所述放大转换通道构成一个生理信号放大模型，m是不小于2且小于η 的整数倍；所述宽动态生理信号采集装置还包括预采样处理部件，用于预先采集和判断被采 集之生理信号的强弱级别，从而选择正式采集时所使用的生理信号放大模型，所述预采样 处理部件是所述MCU装置内部的功能部件。作为本发明更进一步的改进，所述宽动态生理信号采集装置还包括归一化处理部 件，所述归一化处理部件在所述各放大转换通道完成信息采集后，对所述各放大转换通道 的数据做归一化处理，以使得所述各放大转换通道采集到的数据参考水平一致，从而为下 一步的通道采样结果比较和使用做准备。作为本发明再进一步的改进，所述各放大转换通道与所述归一化处理部件之间还 设有N通道自适应选择器，以实现对η各通道的逐个选择；所述宽动态生理信号采集装置 还包括通道信息获取部件，所述通道信息获取部件同所述归一化处理部件和多模型选择部 件相连接，所述多模型选择部件设在所述各放大转换通道的前端；所述通道信息获取部件 在得到归一化的通道数据之后，对所述各放大转换通道的输出结果做比较和判断，从而获 得所述各放大转换通道当前的工作状态，并据此调整所述各放大转换通道的配置和使用情 况，实现自适应的调整。方案三一种高精度高分辨率血氧仪，包括相互依次连接的人体血氧生理信号采集部件、 放大器、A/D转换部件和MCU部件，所述MCU部件包括—数字信号采集部件，用于采集经所述A/D转换部件转换获得的数字信号；一比较部件，用于对所述数字信号采集部件采集到的数字信号的幅值是否接近AD 满偏度进行比较、判断；一自适应部件，用于对所述放大器的增益进行自动调整，以用于获得接近AD满偏 度的数字信号；关键是一所述人体血氧生理信号采集部件、一所述放大器和一所述A/D转换部件构成一 路放大转换通道，所述放大转换通道不少于两路，各路放大转换通道为并行关系且每路放 大器的增益不同。作为本发明的改进，所述高精度高分辨率血氧仪还包括过采样处理部件，用于提 高生理信号的信噪比，所述过采样处理部件是所述MCU装置内部的功能部件。作为本发明进一步的改进，所述高精度高分辨率血氧仪包括η路并行的所述放大 转换通道，按增益放大由小到大顺序依次为Τ1，Τ2，Τ3，……，Τη，η是大于3的整数；相邻的m个所述放大转换通道构成一个生理信号放大模型，m是不小于2且小于η 的整数倍；所述高精度高分辨率血氧仪还包括预采样处理部件，用于预先采集和判断被采集
8之生理信号的强弱级别，从而选择正式采集时所使用的生理信号放大模型，所述预采样处 理部件是所述MCU装置内部的功能部件。作为本发明更进一步的改进，所述高精度高分辨率血氧仪还包括归一化处理部 件，所述归一化处理部件在所述各放大转换通道完成信息采集后，对所述各放大转换通道 的数据做归一化处理，以使得所述各放大转换通道采集到的数据参考水平一致，从而为下 一步的通道采样结果比较和使用做准备。作为本发明再进一步的改进，所述各放大转换通道与所述归一化处理部件之间还 设有N通道自适应选择器，以实现对η各通道的逐个选择；所述高精度高分辨率血氧仪还包 括通道信息获取部件，所述通道信息获取部件同所述归一化处理部件和多模型选择部件相 连接，所述多模型选择部件设在所述各放大转换通道的前端；所述通道信息获取部件在得 到归一化的通道数据之后，对所述各放大转换通道的输出结果做比较和判断，从而获得所 述各放大转换通道当前的工作状态，并据此调整所述各放大转换通道的配置和使用情况， 实现自适应的调整。方案四一种宽动态生理信号采集方法，包括以下步骤a、对生理信号进行电信号转换；b、对转换的信号进行多路放大转换；C、选择放大转换通道；d、输出信号，即输出步骤c所选择的放大转换通道输出的信号；其中，步骤b所述的多路放大转换，是通过两路以上并行的不同增益的放大转换 通道同时对采样获得的生理信息模拟信号进行放大和A/D转换；步骤c所述的选择放大转换通道，是指依据各路放大转换通道之输出信号接近A/ D转换模块满偏度输出的程度，选出其输出信号最接近A/D转换模块满偏度输出的一路放 大转换通道。作为本发明的改进一，所述宽动态生理信号采集方法，还包括设置于b与c之间的 步骤bl即过采样处理步骤。作为本发明改进一的进一步改进，所述宽动态生理信号采集方法，还包括设置于 步骤bl与c之间的步骤b3即放大器的自适应处理步骤，以选择合适增益的放大器来达到 信号的最优水平。作为本发明改进一的更进一步改进，所述的步骤bl和步骤b3之间还包括一个 步骤归一化处理步骤，即在各通道完成采集之后，对各通道采集到的数据做归一化处理， 以使得各通道采集到的数据参考水平一致，从而为下一步的通道采样结果比较和使用做准备。作为本发明改进一的再进一步改进，所述b3步骤与所述c步骤之间还设有b4步 骤通道信息获取步骤，即在得到归一化的通道数据后，对数据结果做比较和判断，从而获 得各通道当前的工作状态，并据此可以调整各通道的配置和使用情况，以实现自适应调整。作为本发明的改进二，所述步骤a之前还包括一个模型选择步骤；所述模型选择 步骤是指预先通过M个相邻的放大转换通道对生理信息的模拟信号进行预采集，M是大于 2小于N的整数，根据被采集之生理信号的强弱级别，选择正式采集时所使用的生理信号放大模型，所述模型是指一组放大转换通道的组合。通过采用以上的技术方案，宽动态范围实时自适应单元/部件信噪比(SNR)可调， 由实际需要可设置。在一个较低的成本前提下，实现了并行的多模自适应生理信号采集。既 降低成本又能在软件的控制下自动适应宽动态范围的生理信号。本发明改进了目前血氧仪的两个重大缺陷，重点实现以下两项技术指标一是能 实现透光率0. Ippm^lOOOppm的信号采集；二是能测量灌注强度为0. 025% 20%的生理 信号；当血氧仪能实现透光率0. Ippm^lOOOppm的范围时，保证了不同种族(黑人，白人和 黄种人)和不同年龄段(新生儿，儿童和成人)的精确测量。当血氧仪能测量灌注强度为 0. 025% 20%时，保证了健康人的强脉搏和危重病人的弱灌注的精确测量。为实现以上两 项技术指标，本发明采用以下技术来保证指标的实现一是通过程控放大器和探头LED亮 度调整来满足0. Ippm^lOOOppm透光率信号地测量，二是通过多模型放大器库和DAC调节来 满足灌注强度为0. 025% 20%信号测量。本发明还通过软件上使用过采样的技术实现了信噪比的提高。过采样技术是一种 用时间段上的代价换取时间点上的性能的技术。它通过在一个特定的时间段内做重复的动 作(本装置内是单点采样)，当积累到特定值之后(本装置内是4n)对重复得到的值做平均 处理，从而得到比一个单次动作(本装置内是一次采样)得到的结果更好的性能。对于本 装置内的AD (模拟-数字转换)过程，每4n(n为整数)倍的重复即可增加η位的AD有效 位(比如原来k位分辨率，经4"倍的重复得到的结果是k+n位的分辨率)。本发明的系统 /装置和血氧仪内，由于使用了 4n次的重复，因此有效位增加到了 η位使得信噪比提高了 20nlg2dB。综上，本发明所述的宽动态生理信号采集系统/装置/方法和高精度高分辨率血 氧仪可在低成本前提下实现高性能高质量的生理信号的并行采集要求。由于本发明采用了 多模型、过采样和实时自适应技术，能够对宽动态范围输入信号进行高精度采集，并最终从 方案和成本上切实改善了现有设备在成本需要精确控制的条件下普遍存在测量信号范围 有限、动态调整时间过长、测量精度不高或者为了达到更高的测量精度而花费的成本代价 过大等缺点，实现了测量信号范围相对较宽的效果，并且克服了过采样对微弱信号测量精 度改善不佳的缺点，能够实时动态调整信号幅值，保证信号的高精度采集。
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细的说明，其中图1为传统设备宽动态范围调整框图；图2为宽动态范围多模型自适应生理信号采集系统总体设计框图；图3为高精度高分辨率血氧仪设计框图；图4为宽动态生理信号采集方法示意图。
具体实施例方式图1为传统设备对于宽动态范围输入信号的调节示意图。输入信号经过程控放大 器进行程控放大，输入到AD端，然后MCU读取采样后的数据，如果经程控放大器后的输出信 号过小，则通过MCU调整程控放大倍数，使得输出信号的幅值接近AD满偏度输出，从而保证设备的SNR(信噪比)。当输入信号幅值变化范围过大，将导致MCU调整时间过长，使得设 备等待时间过长，从而造成设备反应速度变慢，测量结果不可靠等问题，进而影响设备的性 能。图2为宽动态范围多模型自适应生理信号采集系统总体设计框图，其中ApA^An 为η路不同增益的放大电路；AD1, AD^ADn为η路不同模数转换器。如图2所示，该装置通 过η路不同增益放大电路实现对信号的η路放大，同时MCU并行η路A/D分别对η路的输 入信号同时采集，然后MCU通过判断，选择一路最接近A/D满偏度输出的信号进行过采样， 过采样的位数由A/D信噪比需要从预定向量m= [mi; m2, -,mn]中选择元素，最后过采样 的数据交由下一步处理。假设输入信号X(t)的输入信号幅值范围为(a，b), akl e (a, b) 为某一时间、输入信号幅值，经过η路增益放大电路放大后由A/D采样，MCU可得到^d = [aklAi; aklA2, aklAj向量输入信号，然后通过判断，选择向量中合适的元素，交由过采样 控制程序处理。Δ t时间过后，输入信号幅值变化为ak2，经过η路增益放大电路放大后由A/ D采样，MCU可得到 =[ak2Ai; ak2A2,…，ak2An]向量输入信号，通过判断交由过采样控制 程序处理。而设备能够处理的最小分辨时间为At取决与MCU指令执行时间，因此，该装置 的主要优点在于能迅速对宽动态范围输入信号的实时自适应调节，保证设备的反应时间， 另外再通过可控过采样度控制程序可以动态调整设备的信噪比。图3为高精度高分辨率血氧仪设计框图。如图3所示，高精度高分辨率血氧仪就 是采用了宽动态范围实时自适应装置的一个典型。高精度高分辨率血氧仪前端采用ΙΛ转 换器，将探头感应电流转换成电压，随后进入程控增益放大器，MCU设置程控增益放大器增 益，随之将信号送入多模型放大器库，最后MCU将多模型放大器库中的η通道不同增益的信 号进行过采样采集，接着进行通道自适应选择，信号归一化，最后通过算法将采集的信号进 行计算，得到目标生理参数，按照一定通讯协议，将所需要的参数发送。通过宽动态范围实 时自适应装置该高精度高分辨率血氧仪突破了传统血氧仪测量精度低，动态范围小，个体 差异明显及弱灌注测试不准确等缺点，给病患者的监护提供了有力的保障。如图4所示，为宽动态生理信号采集方法示意图。其基本方法步骤如下1、信息预采集在每次做正式生理信息采集之前，对其中的N个通道先进行一步 生理信息预采集，用作当前生理信息水平的决策基准；2、通道预选完成预采集之后，根据预采集信息结果，判断要启动N个通道的部分 或全部通道；3、并行采集在使用通道确定之后，启动通道，各自使用过采样的方式并行采集系 统所需的M个值项信息；4、归一化在各通道完成采集之后，对各通道采集到的数据做归一化处理，使得各 通道采集到的数据参考水平一致，从而为下一步的通道采样结果比较和使用做准备。在得到归一化的通道数据之后，对结果做比较和判断，从而获得通道当前的工作 状态和据此调整通道配置和通道的使用情况，实现自适应的调整。如上，由于多个通道的存在，并可以动态地、自适应调整工作的通道，从而实现了 大动态的多通道自适应工作方式。同时，由于过采样的使用，通过软件的技术，实现动态范 围的进一步增加和信噪比的再提升。实现在低精度器件的基础上输出高精度的采样结果。必须指出，上述实施例只是对本发明做出的一些非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本发明的宗旨和范围下，可以对本发明做出修改、替换和变 更，这些修改、替换和变更仍属本发明的保护范围。
权利要求
1.一种宽动态生理信号采集系统，包括相互依次连接的模拟信号采集模块、放大器、A/ D转换模块和MCU模块，所述MCU模块包括一数字信号采集单元，用于采集经所述A/D转换模块转换获得的数字信号；一比较单元，用于对所述数字信号采集单元采集到的数字信号的幅值是否接近AD满 偏度进行比较、判断；一自适应单元，用于对所述放大器的增益进行自动调整，以用于获得接近AD满偏度的 数字信号；其特征在于一所述模拟信号采集模块、一所述放大器和一所述A/D转换模块构成一路放大转换通 道，所述放大转换通道不少于两路，各路放大转换通道为并行关系且每路放大器的增益不 同。
2.根据权利要求1所述的宽动态生理信号采集系统，其特征在于所述宽动态生理信 号采集系统还包括过采样处理模块，用于提高生理信号的信噪比，所述过采样处理模块是 所述MCU装置内部的功能模块。
3.根据权利要求1或2所述的宽动态生理信号采集系统，其特征在于所述宽动态生 理信号采集系统包括η路并行的所述放大转换通道，按增益放大由小到大顺序依次为Τ1，Τ2，Τ3，……，Τη，η是大于3的整数；相邻的m个所述放大转换通道构成一个生理信号放大模型，m是不小于2且小于η的整数倍；所述宽动态生理信号采集系统还包括预采样处理模块，用于预先采集和判断被采集之 生理信号的强弱级别，从而选择正式采集时所使用的生理信号放大模型，所述预采样处理 模块是所述MCU装置内部的功能模块。
4.根据权利要求3所述的宽动态生理信号采集系统，其特征在于所述宽动态生理信 号采集系统还包括归一化处理模块，所述归一化处理模块在所述各放大转换通道完成信息 采集后，对所述各放大转换通道的数据做归一化处理，以使得所述各放大转换通道采集到 的数据参考水平一致，从而为下一步的通道采样结果比较和使用做准备。
5.根据权利要求4所述的宽动态生理信号采集系统，其特征在于所述各放大转换通 道与所述归一化处理模块之间还设有N通道自适应选择器，以实现对η各通道的逐个选择。
6.根据权利要求5所述的宽动态生理信号采集系统，其特征在于所述宽动态生理信 号采集系统还包括通道信息获取模块，所述通道信息获取模块同所述归一化处理模块和多 模型选择模块相连接，所述多模型选择模块设在所述各放大转换通道的前端；所述通道信 息获取模块在得到归一化的通道数据之后，对所述各放大转换通道的输出结果做比较和判 断，从而获得所述各放大转换通道当前的工作状态，并据此调整所述各放大转换通道的配 置和使用情况，实现自适应的调整。
7.一种宽动态生理信号采集装置，包括相互依次连接的模拟信号采集部件、放大器、A/ D转换部件和MCU部件，所述MCU部件包括一数字信号采集部件，用于采集经所述A/D转换部件转换获得的数字信号；一比较部件，用于对所述数字信号采集部件采集到的数字信号的幅值是否接近AD满 偏度进行比较、判断；一自适应部件，用于对所述放大器的增益进行自动调整，以用于获得接近AD满偏度的 数字信号；其特征在于一所述模拟信号采集部件、一所述放大器和一所述A/D转换部件构成一路放大转换通 道，所述放大转换通道不少于两路，各路放大转换通道为并行关系且每路放大器的增益不 同。
8.根据权利要求7所述的宽动态生理信号采集装置，其特征在于所述宽动态生理信 号采集装置还包括过采样处理部件，用于提高生理信号的信噪比，所述过采样处理部件是 所述MCU装置内部的功能部件。
9.根据权利要求7或8所述的宽动态生理信号采集装置，其特征在于所述宽动态生 理信号采集装置包括η路并行的所述放大转换通道，按增益放大由小到大顺序依次为Τ1，Τ2，Τ3，……，Τη，η是大于3的整数；相邻的m个所述放大转换通道构成一个生理信号放大模型，m是不小于2且小于η的整数倍；所述宽动态生理信号采集装置还包括预采样处理部件，用于预先采集和判断被采集之 生理信号的强弱级别，从而选择正式采集时所使用的生理信号放大模型，所述预采样处理 部件是所述MCU装置内部的功能部件。
10.根据权利要求9所述的宽动态生理信号采集装置，其特征在于所述宽动态生理信 号采集装置还包括归一化处理部件，所述归一化处理部件在所述各放大转换通道完成信息 采集后，对所述各放大转换通道的数据做归一化处理，以使得所述各放大转换通道采集到 的数据参考水平一致，从而为下一步的通道采样结果比较和使用做准备。
11.根据权利要求10所述的宽动态生理信号采集装置，其特征在于所述各放大转换 通道与所述归一化处理部件之间还设有N通道自适应选择器，以实现对η各通道的逐个选 择。
12.根据权利要求11所述的宽动态生理信号采集装置，其特征在于所述宽动态生理 信号采集装置还包括通道信息获取部件，所述通道信息获取部件同所述归一化处理部件和 多模型选择部件相连接，所述多模型选择部件设在所述各放大转换通道的前端；所述通道 信息获取部件在得到归一化的通道数据之后，对所述各放大转换通道的输出结果做比较和 判断，从而获得所述各放大转换通道当前的工作状态，并据此调整所述各放大转换通道的 配置和使用情况，实现自适应的调整。
13.一种高精度高分辨率血氧仪，包括相互依次连接的人体血氧生理信号采集部件、放 大器、A/D转换部件和MCU部件，所述MCU部件包括一数字信号采集部件，用于采集经所述A/D转换部件转换获得的数字信号；一比较部件，用于对所述数字信号采集部件采集到的数字信号的幅值是否接近AD满 偏度进行比较、判断；一自适应部件，用于对所述放大器的增益进行自动调整，以用于获得接近AD满偏度的 数字信号；其特征在于一所述人体血氧生理信号采集部件、一所述放大器和一所述A/D转换部件构成一路放大转换通道，所述放大转换通道不少于两路，各路放大转换通道为并行关系且每路放大器 的增益不同。
14.根据权利要求13所述的高精度高分辨率血氧仪，其特征在于所述高精度高分辨 率血氧仪还包括过采样处理部件，用于提高生理信号的信噪比，所述过采样处理部件是所 述MCU装置内部的功能部件。
15.根据权利要求13或14所述的高精度高分辨率血氧仪，其特征在于所述高精度高 分辨率血氧仪包括η路并行的所述放大转换通道，按增益放大由小到大顺序依次为Τ1，Τ2，Τ3，……，Τη，η是大于3的整数；相邻的m个所述放大转换通道构成一个生理信号放大模型，m是不小于2且小于η的整数倍；所述高精度高分辨率血氧仪还包括预采样处理部件，用于预先采集和判断被采集之生 理信号的强弱级别，从而选择正式采集时所使用的生理信号放大模型，所述预采样处理部 件是所述MCU装置内部的功能部件。
16.根据权利要求15所述的高精度高分辨率血氧仪，其特征在于所述高精度高分辨 率血氧仪还包括归一化处理部件，所述归一化处理部件在所述各放大转换通道完成信息采 集后，对所述各放大转换通道的数据做归一化处理，以使得所述各放大转换通道采集到的 数据参考水平一致，从而为下一步的通道采样结果比较和使用做准备。
17.根据权利要求16所述的高精度高分辨率血氧仪，其特征在于所述各放大转换通 道与所述归一化处理部件之间还设有N通道自适应选择器，以实现对η各通道的逐个选择。
18.根据权利要求17所述的高精度高分辨率血氧仪，其特征在于所述高精度高分辨 率血氧仪还包括通道信息获取部件，所述通道信息获取部件同所述归一化处理部件和多模 型选择部件相连接，所述多模型选择部件设在所述各放大转换通道的前端；所述通道信息 获取部件在得到归一化的通道数据之后，对所述各放大转换通道的输出结果做比较和判 断，从而获得所述各放大转换通道当前的工作状态，并据此调整所述各放大转换通道的配 置和使用情况，实现自适应的调整。
19.一种宽动态生理信号采集方法，其特征在于，包括以下步骤a、对生理信号进行电信号转换；b、对转换的信号进行多路放大转换；C、选择放大转换通道；d、输出信号，即输出步骤c所选择的放大转换通道输出的信号；其中，步骤b所述的多路放大转换，是通过两路以上并行的不同增益的放大转换通道 同时对采样获得的生理信息模拟信号进行放大和A/D转换；步骤c所述的选择放大转换通道，是指依据各路放大转换通道之输出信号接近A/D转 换模块满偏度输出的程度，选出其输出信号最接近A/D转换模块满偏度输出的一路放大转 换通道。
20.根据权利要求19所述的宽动态生理信号采集方法，其特征在于，所述宽动态生理 信号采集方法，还包括设置于b与c之间的步骤bl即过采样处理步骤。
21.根据权利要求20所述的宽动态生理信号采集方法，其特征在于所述宽动态生理 信号采集方法，还包括设置于步骤bl与c之间的步骤b3即放大器的自适应处理步骤，以调整放大器至最佳放大倍数。
22.根据权利21所述的一种宽动态生理信号采集方法，其特征在于，所述的步骤bl和 步骤b3之间还包括一个1^2步骤归一化处理步骤，即在各通道完成采集之后，对各通道采 集到的数据做归一化处理，以使得各通道采集到的数据参考水平一致，从而为下一步的通 道采样结果比较和使用做准备。
23.根据权利22所述的一种宽动态生理信号采集方法，其特征在于所述b3步骤与所 述c步骤之间还设有b4步骤通道信息获取步骤，即在得到归一化的通道数据后，对数据结 果做比较和判断，从而获得各通道当前的工作状态，并据此可以调整各通道的配置和使用 情况，以实现自适应调整。
24.根据权利要求19所述的宽动态生理信号采集方法，其特征在于，所述步骤a之前 还包括一个模型选择步骤；所述模型选择步骤是指预先通过M个相邻的放大转换通道对生 理信息的模拟信号进行预采集，M是大于2小于N的整数，根据被采集之生理信号的强弱级 别，选择正式采集时所使用的生理信号放大模型，所述模型是指一组放大转换通道的组合。
全文摘要
本发明公开了一种宽动态生理信号采集系统/装置，包括模拟信号采集模块/部件、放大器、A/D转换模块/部件和MCU模块/部件，所述MCU模块/部件包括一数字信号采集单元/部件、一比较单元/部件和一自适应单元/部件；一所述模拟信号采集模块/部件、一所述放大器和一所述A/D转换模块构成一路放大转换通道，所述放大转换通道不少于两路，各路为并行关系且放大增益不同。本发明同时公开了应用以上宽动态生理信号采集系统/装置的高精度分辨率血氧仪以及实现宽动态生理信号采集的方法。由于采集某生理信号的放大转换通道不少于两路，各路为并行关系且放大增益不同，通过对各路放大器的实时自适应调整，从而能够实现对宽动态生理信号的高精度采集。
文档编号A61B5/00GK102138779SQ20101010704
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者王干兵 申请人:深圳市纽泰克电子有限公司