專利名稱:生物電信號(hào)檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種生物電信號(hào)檢測裝置，包括兩個(gè)電極，與兩個(gè)電極連接的鉗位電路，與鉗位電路輸出端連接的弱信號(hào)放大電路，與弱信號(hào)放大電路輸出端連接的高通濾波電路，與高通濾波電路輸出端連接的低通濾波電路，與低通濾波電路輸出端連接的A/D轉(zhuǎn)換電路，以及用于接收A/D轉(zhuǎn)換電路輸出數(shù)據(jù)的單片機(jī)，所述單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并傳輸給上位機(jī)并通過顯示裝置以圖形化進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、能夠?qū)ι镫娦盘?hào)進(jìn)行有效的檢查。
【專利說明】
生物電信號(hào)檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種生物電信號(hào)檢測裝置，可以做成用于醫(yī)院或療養(yǎng)機(jī)構(gòu)等的大型生物電信號(hào)探測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]生物信號(hào)是從生物體中測量到的信號(hào)，也通常被用來特指生物電信號(hào)，組織、器官或神經(jīng)系統(tǒng)等細(xì)胞系統(tǒng)間存在電位差而產(chǎn)生電流，產(chǎn)生了生物電信號(hào)。典型的生物電信號(hào)有心電、腦電、肌電、胃電、子宮肌電及眼電信號(hào)等等，生物電信號(hào)與人體健康有著密切的關(guān)系，是人類認(rèn)知過程和診斷疾患的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)人與外界事物交互的新途徑，所以對生物電信號(hào)的探測也逐步受到了人們的重視。
[0003]目前國內(nèi)生物電檢測技術(shù)雖已經(jīng)相對成熟，但是生物電信號(hào)一般為低頻信號(hào)，幅值在毫伏到微伏量級(jí)，且相差懸殊。因此，構(gòu)造一個(gè)“通用”的生物電檢測系統(tǒng)，首先必須具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍，還需要有很強(qiáng)的噪聲抑制能力。所以像ERP腦電信號(hào)檢測裝置這樣的高端設(shè)備還要依靠國外進(jìn)口，價(jià)格昂貴，所以盡快研制出價(jià)格便宜、性能優(yōu)越的生物電信號(hào)檢測裝置是當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的提供一種檢測性能好的生物電信號(hào)檢測裝置。
[0005]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案如下:
[0006]生物電信號(hào)檢測裝置，包括兩個(gè)電極，與兩個(gè)電極連接的鉗位電路，與鉗位電路輸出端連接的弱信號(hào)放大電路，與弱信號(hào)放大電路輸出端連接的高通濾波電路，與高通濾波電路輸出端連接的低通濾波電路，與低通濾波電路輸出端連接的A/D轉(zhuǎn)換電路，以及用于接收A/D轉(zhuǎn)換電路輸出數(shù)據(jù)的單片機(jī)，所述單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并傳輸給上位機(jī)并通過顯示裝置以圖形化進(jìn)行顯示。
[0007]進(jìn)一步地，所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸出端連接有串口轉(zhuǎn)并電路，串口轉(zhuǎn)并電路的輸出端通過數(shù)據(jù)總線與一數(shù)據(jù)匯集電路連接，所述單片機(jī)對數(shù)據(jù)匯集電路匯集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0008]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)連接有緩存電路，所述單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)通過并口轉(zhuǎn)串口電路傳輸給上位機(jī)。
[0009]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)連接有72進(jìn)制計(jì)數(shù)器、幀頭信號(hào)輸入電路、時(shí)序電路，所述時(shí)序電路、幀頭信號(hào)輸入電路與數(shù)據(jù)匯集電路連接，幀頭信號(hào)輸入電路與72進(jìn)制計(jì)數(shù)器，72進(jìn)制計(jì)數(shù)器與串口轉(zhuǎn)并電路連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)與兩個(gè)電極之間連接有2路雙向4通道模擬開關(guān)。
[00?1 ]進(jìn)一步地，所述尚通濾波電路為0.5Hz的尚通濾波電路。
[0012]進(jìn)一步地，所述低通濾波電路為二階低通濾波電路。
[0013]進(jìn)一步地，所述檢測裝置還包括為檢測裝置進(jìn)行供電的電源電路。
[0014]采用了上述技術(shù)方案，生物電信號(hào)通過電極連接到電路的輸入端，經(jīng)過弱信號(hào)放大電路進(jìn)一步放大，再經(jīng)過高通濾波電路，去除直流成分;然后經(jīng)過低通濾波電路后加到A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的信號(hào)，經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換電路傳輸給數(shù)據(jù)匯集電路，最終以一定的時(shí)序通過數(shù)據(jù)匯集電路一起發(fā)送至單片機(jī);單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，取出有用信號(hào);再經(jīng)過并串口轉(zhuǎn)換電路發(fā)送到上位機(jī)，在顯示裝置上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
【附圖說明】

[0015]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型采用5V電源電路的電路圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型采用2.5V電源電路的電路圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型中鉗位電路的電路圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型中72進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型中2路雙向4通道模擬開關(guān)的電路圖；
[0021]圖7為本實(shí)用新型中弱信號(hào)放大電路的電路圖；
[0022]圖8為本實(shí)用新型中高通濾波電路、低通濾波電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于所描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施中可以同時(shí)采集70通道生物電信號(hào)，通過光纖將信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行圖形化顯示。為了減少外界干擾，顯示裝置和檢測裝置可以放置在不同的房間，通過光纖連接。本實(shí)用新型已應(yīng)用于ERP腦電信號(hào)的檢測中，也可以稍作改進(jìn)用于其他的生物電信號(hào)的檢測中。系統(tǒng)需要采集70通道生物電信號(hào)，每個(gè)通道生物電信號(hào)檢測電路框圖如圖1所示:生物電信號(hào)檢測裝置，包括兩個(gè)電極，與兩個(gè)電極連接的鉗位電路，與鉗位電路輸出端連接的弱信號(hào)放大電路，與弱信號(hào)放大電路輸出端連接的高通濾波電路，與高通濾波電路輸出端連接的低通濾波電路，與低通濾波電路輸出端連接的A/D轉(zhuǎn)換電路，以及用于接收A/D轉(zhuǎn)換電路輸出數(shù)據(jù)的單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并傳輸給上位機(jī)并通過顯示裝置以圖形化進(jìn)行顯示。A/D轉(zhuǎn)換電路輸出端連接有串口轉(zhuǎn)并電路，串口轉(zhuǎn)并電路的輸出端通過數(shù)據(jù)總線與一數(shù)據(jù)匯集電路連接，所述單片機(jī)對數(shù)據(jù)匯集電路匯集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0025]單片機(jī)連接有緩存電路，對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)通過并口轉(zhuǎn)串口電路傳輸給上位機(jī)。所述單片機(jī)連接有72進(jìn)制計(jì)數(shù)器、幀頭信號(hào)輸入電路、時(shí)序電路，所述時(shí)序電路、幀頭信號(hào)輸入電路與數(shù)據(jù)匯集電路連接，幀頭信號(hào)輸入電路與72進(jìn)制計(jì)數(shù)器，72進(jìn)制計(jì)數(shù)器與串口轉(zhuǎn)并電路連接。單片機(jī)與兩個(gè)電極之間連接有2路雙向4通道模擬開關(guān)。具體實(shí)施中，高通濾波電路為0.5Hz的高通濾波電路，低通濾波電路為二階低通濾波電路。檢測裝置還包括為檢測裝置進(jìn)行供電的電源電路。
[0026]系統(tǒng)功能如下:70通道生物電信號(hào)通過電極接到電路的輸入端;經(jīng)過弱信號(hào)放大電路進(jìn)一步放大;再經(jīng)過0.5HZ的高通濾波電路，去除直流成分，然后經(jīng)過二階低通濾波電路后加到24位A/D的輸入端;輸出信號(hào)經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換電路，發(fā)送到24位數(shù)據(jù)總線上；70幀數(shù)據(jù)連同2幀(每幀24位)幀頭，最終以一定的時(shí)序通過數(shù)據(jù)匯集電路一起發(fā)送至數(shù)據(jù)總線;單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，取出70幀有用信號(hào);再經(jīng)過并串口轉(zhuǎn)換電路和光纖驅(qū)動(dòng)電路，通過光纖發(fā)送到上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示。
[0027]圖2、3為電源電路的兩種需要電壓，5V和2.5V兩種電源供電，且5V電源電壓波動(dòng)時(shí)，另一個(gè)電源電壓始終為其電壓的一半。
[0028]圖4為鉗位電路的電路圖，鉗位電路是將信號(hào)電壓控制在0-5V之間，防止直流輸入過大致使電路飽和。
[0029]圖5為72進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路圖，系統(tǒng)最終要將70通道的數(shù)據(jù)(每個(gè)通道24bit)按照一定的順序排列，形成一定格式的數(shù)據(jù)幀，再加上幀頭(48bit)，通過光纖傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。所以要設(shè)計(jì)一個(gè)72進(jìn)制的計(jì)數(shù)器控制電路有序的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸。
[0030]圖6為2路雙向4通道模擬開關(guān)的電路圖，⑶4052為2路雙向4通道模擬開關(guān)，利用單片機(jī)控制使能端，可以用于定標(biāo)信號(hào)的測試、輸入阻抗的測試、電極信號(hào)的測試。其中，輸入定標(biāo)信號(hào)(方波)，是為了測試電路的性能，如果得到的輸出信號(hào)較輸入信號(hào)沒有失真，表示電路穩(wěn)定可靠。阻抗測試電路作用是測試電路的輸入阻抗，將2個(gè)電極分別加在人體頭皮上，輸出信號(hào)經(jīng)單片機(jī)A/D采樣后通過串口輸出到上位機(jī)，計(jì)算出輸入阻抗大小。
[0031]圖7為弱信號(hào)放大電路的電路圖，生物電信號(hào)大多數(shù)幅值較低，為微伏級(jí)信號(hào)，當(dāng)其接入到前置放大電路，伴隨著生物電信號(hào)的會(huì)有很多干擾和偽跡，這些無用信號(hào)往往比有用信號(hào)大幾百甚至上千倍，這就要求前置放大電路既能放大有用信號(hào)又能抑制干擾信號(hào)。因此選擇了高共模抑制比和高輸入阻抗的儀表放大器AD620。
[0032]圖8為高通濾波電路、低通濾波電路的電路圖，為了使后面的A/D轉(zhuǎn)換電路工作在1KHz采樣率下滿足抽樣定理，必須限制輸入信號(hào)的頻率范圍，系統(tǒng)采用了一個(gè)截止頻率為
0.5Hz的高通濾波器和一個(gè)二階低通有源濾波器串聯(lián)后共同組成濾波電路，將輸出信號(hào)的頻帶限制在0-2KHz。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.生物電信號(hào)檢測裝置，其特征在于，包括兩個(gè)電極，與兩個(gè)電極連接的鉗位電路，與鉗位電路輸出端連接的弱信號(hào)放大電路，與弱信號(hào)放大電路輸出端連接的高通濾波電路，與高通濾波電路輸出端連接的低通濾波電路，與低通濾波電路輸出端連接的A/D轉(zhuǎn)換電路，以及用于接收A/D轉(zhuǎn)換電路輸出數(shù)據(jù)的單片機(jī)，所述單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并傳輸給上位機(jī)并通過顯示裝置以圖形化進(jìn)行顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物電信號(hào)檢測裝置，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸出端連接有串口轉(zhuǎn)并電路，串口轉(zhuǎn)并電路的輸出端通過數(shù)據(jù)總線與一數(shù)據(jù)匯集電路連接，所述單片機(jī)對數(shù)據(jù)匯集電路匯集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物電信號(hào)檢測裝置，其特征在于，所述單片機(jī)連接有緩存電路，所述單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)通過并口轉(zhuǎn)串口電路傳輸給上位機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物電信號(hào)檢測裝置，其特征在于，所述單片機(jī)連接有72進(jìn)制計(jì)數(shù)器、幀頭信號(hào)輸入電路、時(shí)序電路，所述時(shí)序電路、幀頭信號(hào)輸入電路與數(shù)據(jù)匯集電路連接，幀頭信號(hào)輸入電路與72進(jìn)制計(jì)數(shù)器，72進(jìn)制計(jì)數(shù)器與串口轉(zhuǎn)并電路連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的生物電信號(hào)檢測裝置，其特征在于，所述單片機(jī)與兩個(gè)電極之間連接有2路雙向4通道模擬開關(guān)。6.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的生物電信號(hào)檢測裝置，其特征在于，所述高通濾波電路為0.5Hz的高通濾波電路。7.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的生物電信號(hào)檢測裝置，其特征在于，所述低通濾波電路為二階低通濾波電路。8.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的生物電信號(hào)檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置還包括為檢測裝置進(jìn)行供電的電源電路。
【文檔編號(hào)】A61B5/04GK205697751SQ201620208681
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】王芳, 花懷海, 李路
【申請人】三江學(xué)院