[发明专利]一种多通道人体皮肤电位采集系统

说明书

技术领域

本发明属于人体生物电采集技术领域，尤其是涉及采集人体皮肤上由各器官和组织激发的电信号，而不是其中某一种特定的电信号的采集系统。

背景技术

活的细胞、组织或器官兴奋时，不论其外部表现如何不同，都伴随着有电的变化，这也是人体电信号产生的原因。这些生物电信号可以通过仪器记录下来并进行分析，可以获得重要的信息。到目前为止，脑电、心电等都已经广泛地应用与医学和科研中，这些特定的电信号具有一定的频率带宽和电位大小范围，其对应的测量仪器如脑电图仪和心电图仪等都是针对某一种电位进行采集。人体的皮肤电位在科研中需要经常采集，如穴位电特性研究，由于人体的皮肤电位是由多种人体器官和组织激发的电位叠加，各种电位的大小范围和频率都不相同，这样使得皮肤电位在一个较宽的大小范围和带宽内分布，但电信号能量主要集中在0～200Hz以内，大小在5mv以内。由于人体皮肤电位的相关研究刚刚兴起，目前还没有专门的采集设备，一般采用的简单方法是用适用于心电的采集仪器来代替，但这样只是采集了皮肤电位中的心电范围内的信号，所以结果是不准确的。

发明内容

为了能准确采集人体的皮肤电位，本发明提出一种多通道人体皮肤电位采集系统。

针对以上根本技术问题，本发明相应的解决技术方案是：

一种多通道人体皮肤电位采集系统，其特征在于包括电源模块、多路选择模块、前级放大模块、屏蔽模块、滤波模块、50Hz陷波模块、后级放大模块、AD转换模块、SD卡存储模块和主控模块，来自16路采集电极和2路参考电极接入多路选择模块，多路选择模块的输出端接前级放大模块的输入端，前级放大模块的输出端与滤波模块输入端和屏蔽模块的输入端相接，屏蔽模块的输出端接人体右腿采集电极，滤波模块的输出端接50Hz陷波模块的输入端，50Hz陷波模块的输出端接后级放大模块的输入端，后级放大模块的输出端接AD转换模块的输出端，AD转换模块的输出端接主控模块，主控模块与多路选择模块、后级放大模块和SD卡存储模块相通信，来自16路采集电极和2路参考电极接入多路选择模块，经多路选择模块选通后接入前级放大模块放大7倍，然后经滤波模块滤除干扰信号，同时采用屏蔽模块抑制输入级的共模干扰，经滤波后的信号经50Hz陷波模块以消除工频干扰后进入后级放大模块，后级放大采用程控放大器，放大倍数由主控模块控制，后级放大的输出接AD转换模块将电位信号转换成16位数字信号，并由主控模块按一定格式写入SD卡存储模块，主控模块控制整个采集系统的工作流程；所述电源模块用于提供多种电压，为系统内各个模块供电；多路选择模块用于在16路采集通道中循环切换，每次选通一路；前级放大模块放大属于微小信号的人体皮肤电位，前级放大倍数为7；所述屏蔽模块包括缓冲放大器和右腿驱动电路，屏蔽模块采用缓冲放大器将连接点的共模电位驱动到屏蔽线，在输入共模信号时使屏蔽线与芯线等电位，减小共模信号的影响，并通过右腿驱动电路将共模信号接入人的右腿，从输入级上减小共模信号的影响；滤波模块包括高通滤波器和低通滤波器，允许通过的信号频率为0.1～200Hz；50Hz陷波模块用以消除干扰以及后级电路再次引入50Hz工频干扰；后级放大模块采用程控放大器；AD转换模块采集的模拟电位信号转换为16位的数字信号；SD卡存储模块用于存储采集的电位数据；主控模块通过外围接口与后级放大模块、AD转换模块和SD卡存储模块相接。

本发明所述主控模块采用三星公司的S3C2410，主频设定在100MHz，其具有主频高、功耗低、外围接口丰富等优点。主控模块主要控制多路选择模块、AD转换模块、SD卡存储模块数据的保存等。

进一步后级放大模块采用程控放大器，程控放大器的增益根据实际的信号范围由S3C2410的程序调整。本发明分两级放大有利于提高信噪比。本系统的后级放大模块采用程控放大器，可根据实际皮肤电位范围通过程序设置后级增益，增加了灵活性。

进一步，所述前级放大模块放大的放大倍数为7倍。为防前级放大模块工作于饱区和或截止区，其增益不能过大，试验表明：10倍以内效果较好，优选为7倍。

所述电源模块提供5.0V、-5.0V、3.3V和1.8V三种电压输出，电源模块采用3片LT1763和1片LT1964，均为低压差线性稳压器件。本发明电源模块可提供多种电压，保证稳定地为各个模块供电。