[实用新型]一种多参数生物电生理信号采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号采集装置，具体地说是一种多参数生物电生理信号采集装置，属于辅助医疗设备技术领域。

背景技术

生物电信号采集处理装置是生物医学电子学科领域中应用最为广泛，学科交叉和渗透最为明显的技术热点之一，综合应用电子学有关工程技术的理论和方法,从工程科学的角度研究人体的结构和功能,以及功能与结构之间的相互关系。作为交叉学科,一方面将电子学用于生物和医学领域,丰富了生物电信号提取采集的方式，也使这些领域的研究方式更加精确和科学；另一方面揭示生命体运作过程中出现的许多规律,特别是经过亿万年进化而形成的生物信息处理的优异特性将会给电子学科以重要的启示，这不仅会推动电子学的发展，还将会使信息科学发生革命性的变革。

生物电信号大多处于微伏级，对生物信号的采集大多使用两种方案，一种方案是提高前置放大器的放大倍数，配合低精度的AD转换芯片来采集信号。另外一种方案是前置放大器为低增益状态，配合高精度的AD转换芯片来采集信号。第一种方案虽然简便，可是系统本身会引入比生物信号大得多的噪声，并且选择很高的增益，干扰信号会使得放大器饱和，难以滤出。目前，大多数采集生物信号的设备由于每个通道都包含模拟滤波、放大模块，并且通道较多、AD转换精度较高，所以体积较庞大，不便于携带。因此，迫切的需要一种新的技术方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种多参数生物电生理信号采集装置，本发明所设计的简易多参数生物电信号采集装置，电极使用的是自主设计的Spring干电极，信号采集系统由ARM处理器和ADS1298模数转换器组成，通道可以做到16个，数据传输采用三种通信方式，USB通信方式、串口通信方式和无线通信方式。整个装置体积较小，精度高，便于携带。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种多参数生物电生理信号采集装置，其特征在于，所述采集装置包括前端Spring有源干电极、AD转换器、ARM处理器、通信模块、电池供电模块和上位机波形显示模块，所述Spring有源干电极连接AD转换器，AD转换器与ARM处理器进行数据传输、交换，ARM处理器通过通信模块将数据发送给上位机波形显示模块。

作为本发明的一种改进，所述通信模块设置为USB通信模块、串口通信模块、无线通信模块三种模块中的至少一个。

作为本发明的一种改进，Spring有源电极设置为带有弹簧的指状针作为信号引入装置。在接触头皮时，弹簧伸缩会使得头皮感觉到的压力减小，也能确保电极与头皮紧密接触。由于无需涂抹导电膏，导致头皮与电极之间的阻抗很大，所以要求后级前置放大器的输入阻抗必须足够大。有源电极是在普通电极的基础上附加上有源电路以增加电流,主要是通过高输入阻抗、低输出阻抗的缓冲放大器实现的。本技术方案选择低功耗精密放大器TLV2262，为了不让干扰信号将放大器饱和，放大器在低增益状态下应用，选择放大倍数在5到10倍，并在电极电路中加如了一级低通滤波器，一级MFB即无限增益多路反馈，高通滤波器。

作为本发明的一种改进，所述ARM处理器配置AD转换器的工作方式、接收AD转换器传输的数据，并把数据通过USB模块、串口模块或无线模块发送到上位机上显示，所述ARM处理器为STM32处理器，32 位处理器，工作频率为72MHz。每片ADS1298有8通道的差分输入，用于输入前端电极采集的生物电信号。通过SPI 总线读写寄存器的方式可以配置芯片具体的工作方式，如：使能或禁能采集通道、各个功能模块，如右腿驱动、威尔逊中心电端、内部参考源和晶振等，配置采集通道参数，如PGA 倍数、采样频率等和配置芯片的工作模式。ARM处理器设置为STM32处理器，32 位处理器，工作频率为72MHz，外设丰富，满足此系统所需要的GPIO、SPI和USART功能模块。GPIO和SPI外设模块联合控制ADS1298、NFR24L01和CH372 USB模块的工作方式和数据传输。