[发明专利]体表生物电无线采集装置

说明书

技术领域

本发明属于体表生物电采集领域，涉及一种体表生物电无线采集装置。

背景技术

目前，生物电放大器都是采用有线的采集方式。在一些特殊的场合下如运动员的生理检测，宇航员在训练中的体表生物电采集，病人自由活动时的体表生物电测量必须摆脱电线的束缚，采用无线的采集方式。无线比有线具有系统灵活方便，有效抑制共模干扰，浮地设计保证人体安全等优点。但目前没有此类技术方案的报道。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，摆脱电线的束缚，提供一种体表生物电无线采集装置，解决生物电有线的采集方式束缚被试活动范围的问题。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，体表生物电无线采集装置，结构为：体表生物电电极采集的信号经过第一级前置放大高通滤波、第二级低通滤波放大通过陷波电路输出到单刀双掷开关，单刀双掷开关选择经过第三级低通滤波放大、另一个陷波电路或直接输出到电平抬升电路然后送入自带AD转换的单片机中进行模数转换，单片机将转换后的信号用无线发模块无线传输到无线接收芯片，无线接收芯片再通过另一单片机传输到计算机中，在计算机中用LabVIEW软件实现体表生物电信号的显示和存储，前置放大电路、两个低通滤波电路、两个陷波电路、电平抬升电路、单片机和无线发模块的参考地连到一起；无线接收芯片和另一单片机参考地连到一起。

第二级低通滤波放大电路的构成为一个放大器，前置放大高通滤波的输出连接到该放大器反相输入端，由并接的电阻、电容形成负反馈，放大器的输出接下级电路。

陷波电路由串接的两个放大器组成，两个放大器反相输入端作信号输入，第一个放大器输出端与反相输入端之间由电阻进行反馈，该输出端通过一个电容、一个可调电阻、一个电阻接地。

电平抬升电路由放大器构成，该放大器同相输入端接信号输入，一个经过电阻分压的直流电压也接入同相输入端。

本发明具有如下技术效果：

本发明是在Web服务领域的相关技术基础上，提出的一种新型的面向移动终端的应用商店框架，极大地改善了用户体验。该发明采用用户租赁的运作方式，用户不再需要下载安装/升级应用，只需按所需功能，拖拽应用的快捷方式到桌面即可，实现真正意义上的即买即用。同时，用户还可以对多个应用的快捷方式进行组合搭配，自定制个性化的类Mashup混搭应用。

总之，本发明使得应用程序不再受操作系统平台的限制，管理更加方便，终端上也不再需要不断地升级应用，节省电力，延长终端的使用寿命，给用户带来酷炫体验。并从理论和实际应用方面证明了本发明的优越性。

附图说明

图1为本发明的功能框图。

图2前置放大电路。两个生物电电极作为差分电极可以用来采集脑电、肌电和心电，脑电时参考电极接耳后乳突；肌电接所测肌肉远端骨头凸起处；心电差分电极放置于左右手腕处，参考电极接右腿脚踝。

图3低通滤波放大电路图。

图450Hz工频陷波电路图。

图5电平抬升电路。

图6为无线收发流程图。

图7nRF24L01与msp430f149接口电路。

图8系统采集界面。

图9本发明装置采集的一组静息脑电信号时域与频谱图。

图1020Hz闪烁频率时本发明装置采集脑电信号低通滤波后时域与频谱图。

图1120Hz闪烁频率时中科新拓公司生物电放大器低通滤波后脑电信号时域与频谱图。

图12正常心电信号。图中，Q波：除aVR导联外，正常人Q波时间小于0.04秒，Q波振幅小于同导联中R波的1/4，正常人V₁、V₂导联不应出现Q波，但偶尔可呈现QS波。

图13本装置采集到的心电信号幅频图。

图14本装置采集到的股二头肌由静息状态变为运动状态的肌电信号幅频图。

具体实施方式

体表生物电电极采集的信号经过放大滤波和电压抬升送入自带AD转换的msp430f149单片机中进行模数转换并将信号用无线收发模块nRF24L01无线传输到计算机中，用LabVIEW软件实现体表生物电信号的显示和存储。体表生物电有各自的幅值特点，需要放大的倍数不能固定。心电和肌电的幅值可以达到1mV，放大的倍数选择1000倍就能满足需要；脑电的幅值最高只能达到100μV，需要更大的放大倍数10000倍来实现信号采集功能。本文采用一个单刀双掷开关放在放大电路的两级放大与三级放大之间。需要三级放大时则选择，否则开关直接连接到输出。

6.1EEG采集