[发明专利]用于建立噪声副本的系统和方法

说明书

公开了一种数据采集系统和操作数据采集系统的方法。过零检测器根据主电源的电力线频率生成主循环开始信号。模数转换器对由测试探针提供的信号进行采样，并且以采样速率生成数据样本。噪声副本生成器根据数据样本以副本生成速率生成噪声副本，并且根据噪声副本以采样速率生成噪声估算，其中，噪声副本生成速率小于采样速率。噪声去除模块从相应的数据样本中去除每个噪声估算。

相关申请

本发明要求于2014年11月13日提交的美国专利申请No.14/540,329的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本主题涉及自适应噪声消除，更具体地，涉及电生理学数据采集系统中的自适应噪声消除。

背景技术

电生理学数据采集系统用于生物实验，以监控和记录来自被测对象(例如，细胞)的电信号。在这种实验中，研究员可使用其中布置有所述对象的实验装备。研究员还可以例如使用膜片钳技术将电极固定到所述对象上，并随后分析由电极检测到的电信号。来自所述对象的电信号可以是由高阻抗信号源生成的低电平信号。因此，这种信号可能会特别容易受到来自连接到主电源的器材的辐射放射和传导放射的电磁干扰(EMI)的影响。这种EMI可能会使感兴趣的信号失真，并且呈现为被添加到这种信号的“噪声”或“杂声”波形。此外，这种噪声可以根据由主电源生成的电流的频率而具有周期性。这种频率通常为50Hz或60Hz及它们的低次谐波。

研究员可使用电力线路调节器、法拉第笼、“接地回路”回避等来将实验装备与环境噪声源隔离。然而，即使给予了高度注意，但在从电极传输到数据采集系统的电信号中仍然会引入EMI。此外，如果这种电信号在研究员感兴趣的对象的生命周期中的某个时刻受到EMI的影响，则研究员用于准备和隔离对象的努力可能会是徒劳的。这种EMI会导致实验设备的故障排除所损失的时间，或者，更糟糕地，导致错过活细胞必须被测量的时间窗、以及不可挽回的细胞的损失。

发明内容

根据一个方面，一种耦接到第一主电源的数据采集系统包括：测试探针、过零检测器、模数转换器、噪声副本生成器、和噪声去除模块。过零检测器根据第一主电源的电力线频率生成主循环开始信号。模数转换器对由测试探针提供的信号进行采样，并且以采样速率生成数据样本。噪声副本生成器根据数据样本以副本生成速率生成噪声副本，并且根据噪声副本以采样速率生成噪声估算，其中，副本生成速率小于采样速率。噪声去除模块从相应的数据样本中去除每个噪声估算。

根据另一个方面，一种用于操作耦接到第一主电源的数据采集系统的方法包括步骤：从测试探针接收信号；根据第一主电源的第一电力线频率生成主循环开始信号；对来自测试探针的信号进行采样，从而以采样速率生成信号的样本；根据数据样本以副本生成速率生成噪声副本。副本生成速率小于采样速率。该方法包括其它步骤：根据噪声副本以第一频率生成噪声估算，以及从相应的数据样本中减去每个噪声估算。

附图说明

图1是根据本公开的数据采集系统的框图；

图2是图1的数据采集系统的另一实施例的框图；

图3是图1的数据采集系统的数据采集单元的框图；

图4是图3的数据采集单元的噪声副本生成器的框图；

图5是由图4的噪声副本生成器的抽取样本生成器进行的用于抽取信号的样本的处理的流程图；

图6是由图4的噪声副本生成器的累加器进行的用于生成噪声副本的处理的流程图；

图7是由图4的噪声副本生成器的延时器进行的处理的流程图；

图8是由图4的噪声副本生成器的插值器进行的用于在相继的噪声副本之间进行插值的处理的流程图；

图9至图11描绘了由图3的数据采集单元的模数转换器生成的样本的曲线图、以及由图3的数据采集单元生成的噪声校正样本的曲线图。