[發(fā)明專利]體表生物電無(wú)線采集裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110409319.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102488510A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)柏坤;高旋;許敏鵬;李文;綦宏志;明東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/04
• 分類號(hào): A61B5/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于體表生物電采集領(lǐng)域，涉及一種體表生物電無(wú)線采集裝置。

背景技術(shù)

目前，生物電放大器都是采用有線的采集方式。在一些特殊的場(chǎng)合下如運(yùn)動(dòng)員的生理檢測(cè)，宇航員在訓(xùn)練中的體表生物電采集，病人自由活動(dòng)時(shí)的體表生物電測(cè)量必須擺脫電線的束縛，采用無(wú)線的采集方式。無(wú)線比有線具有系統(tǒng)靈活方便，有效抑制共模干擾，浮地設(shè)計(jì)保證人體安全等優(yōu)點(diǎn)。但目前沒(méi)有此類技術(shù)方案的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，擺脫電線的束縛，提供一種體表生物電無(wú)線采集裝置，解決生物電有線的采集方式束縛被試活動(dòng)范圍的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，體表生物電無(wú)線采集裝置，結(jié)構(gòu)為：體表生物電電極采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)第一級(jí)前置放大高通濾波、第二級(jí)低通濾波放大通過(guò)陷波電路輸出到單刀雙擲開(kāi)關(guān)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)選擇經(jīng)過(guò)第三級(jí)低通濾波放大、另一個(gè)陷波電路或直接輸出到電平抬升電路然后送入自帶AD轉(zhuǎn)換的單片機(jī)中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)用無(wú)線發(fā)模塊無(wú)線傳輸?shù)綗o(wú)線接收芯片，無(wú)線接收芯片再通過(guò)另一單片機(jī)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，在計(jì)算機(jī)中用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)體表生物電信號(hào)的顯示和存儲(chǔ)，前置放大電路、兩個(gè)低通濾波電路、兩個(gè)陷波電路、電平抬升電路、單片機(jī)和無(wú)線發(fā)模塊的參考地連到一起；無(wú)線接收芯片和另一單片機(jī)參考地連到一起。

第二級(jí)低通濾波放大電路的構(gòu)成為一個(gè)放大器，前置放大高通濾波的輸出連接到該放大器反相輸入端，由并接的電阻、電容形成負(fù)反饋，放大器的輸出接下級(jí)電路。

陷波電路由串接的兩個(gè)放大器組成，兩個(gè)放大器反相輸入端作信號(hào)輸入，第一個(gè)放大器輸出端與反相輸入端之間由電阻進(jìn)行反饋，該輸出端通過(guò)一個(gè)電容、一個(gè)可調(diào)電阻、一個(gè)電阻接地。

電平抬升電路由放大器構(gòu)成，該放大器同相輸入端接信號(hào)輸入，一個(gè)經(jīng)過(guò)電阻分壓的直流電壓也接入同相輸入端。

本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明是在Web服務(wù)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上，提出的一種新型的面向移動(dòng)終端的應(yīng)用商店框架，極大地改善了用戶體驗(yàn)。該發(fā)明采用用戶租賃的運(yùn)作方式，用戶不再需要下載安裝/升級(jí)應(yīng)用，只需按所需功能，拖拽應(yīng)用的快捷方式到桌面即可，實(shí)現(xiàn)真正意義上的即買即用。同時(shí)，用戶還可以對(duì)多個(gè)應(yīng)用的快捷方式進(jìn)行組合搭配，自定制個(gè)性化的類Mashup混搭應(yīng)用。

總之，本發(fā)明使得應(yīng)用程序不再受操作系統(tǒng)平臺(tái)的限制，管理更加方便，終端上也不再需要不斷地升級(jí)應(yīng)用，節(jié)省電力，延長(zhǎng)終端的使用壽命，給用戶帶來(lái)酷炫體驗(yàn)。并從理論和實(shí)際應(yīng)用方面證明了本發(fā)明的優(yōu)越性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的功能框圖。

圖2前置放大電路。兩個(gè)生物電電極作為差分電極可以用來(lái)采集腦電、肌電和心電，腦電時(shí)參考電極接耳后乳突；肌電接所測(cè)肌肉遠(yuǎn)端骨頭凸起處；心電差分電極放置于左右手腕處，參考電極接右腿腳踝。

圖3低通濾波放大電路圖。

圖450Hz工頻陷波電路圖。

圖5電平抬升電路。

圖6為無(wú)線收發(fā)流程圖。

圖7nRF24L01與msp430f149接口電路。

圖8系統(tǒng)采集界面。

圖9本發(fā)明裝置采集的一組靜息腦電信號(hào)時(shí)域與頻譜圖。

圖1020Hz閃爍頻率時(shí)本發(fā)明裝置采集腦電信號(hào)低通濾波后時(shí)域與頻譜圖。

圖1120Hz閃爍頻率時(shí)中科新拓公司生物電放大器低通濾波后腦電信號(hào)時(shí)域與頻譜圖。

圖12正常心電信號(hào)。圖中，Q波：除aVR導(dǎo)聯(lián)外，正常人Q波時(shí)間小于0.04秒，Q波振幅小于同導(dǎo)聯(lián)中R波的1/4，正常人V₁、V₂導(dǎo)聯(lián)不應(yīng)出現(xiàn)Q波，但偶爾可呈現(xiàn)QS波。

圖13本裝置采集到的心電信號(hào)幅頻圖。

圖14本裝置采集到的股二頭肌由靜息狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)的肌電信號(hào)幅頻圖。

具體實(shí)施方式

體表生物電電極采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波和電壓抬升送入自帶AD轉(zhuǎn)換的msp430f149單片機(jī)中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將信號(hào)用無(wú)線收發(fā)模塊nRF24L01無(wú)線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)體表生物電信號(hào)的顯示和存儲(chǔ)。體表生物電有各自的幅值特點(diǎn)，需要放大的倍數(shù)不能固定。心電和肌電的幅值可以達(dá)到1mV，放大的倍數(shù)選擇1000倍就能滿足需要；腦電的幅值最高只能達(dá)到100μV，需要更大的放大倍數(shù)10000倍來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集功能。本文采用一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)放在放大電路的兩級(jí)放大與三級(jí)放大之間。需要三級(jí)放大時(shí)則選擇，否則開(kāi)關(guān)直接連接到輸出。

6.1EEG采集