[實用新型]弱生理信號低倍率放大裝置

有效

• 申請號: 201320718656.8
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN203749406U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 郭建平;嚴洪;姚宇華;衛毅;殷學民;張喆;陳浩
• 申請（專利權）人: 中國航天員科研訓練中心
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種弱生理信號低倍率放大裝置。

背景技術

生理信號提取技術已經廣泛應用臨床和研究，但它存在以下缺點：1.信號提取采用交流放大，使得提取頻帶受到限制，不利于研究信號的本質。2.目前，信號提取采用通道切換技術，使得通道隔離度低；直流跳變和交流耦合的因素，使得信號平穩時間加長。具體體現在：皮膚生理電信號具有頻率低、幅度弱、輸出阻抗大、易受干擾的特點，對提取放大系統有較高的要求。如心電信號，幅度為10uV一5mV，頻率為0.05～100Hz，所以極易受環境的影響。腦電信號比心電還要弱100倍，一般只有50μV左右，幅值范圍為5μV～100μV，頻率分δ波段((1-4Hz)，θ波段(5-7Hz)，α-1波段(8-10Hz)，α-2波段(11-12Hz，β一1波段(13-18Hz)，β-2波段(19-31Hz)以及γ波段(大于31HZ)。傳統的生理電放大器結構為緩沖級、儀表放大級、高通濾波級、主放大級、低通濾波級。其中主放大級，一般為多級放大，需要放大器數量多，功耗增大、系統可靠性降低、噪聲引入途徑多。

實用新型內容

本實用新型提出一種基于直流放大和并行采集的低倍率放大裝置，該裝置改變目前通用的生理信號采集放大模式，在生理信號采集前端利用低至20倍的直流放大技術進行信號放大，最大可能地保留弱生理信息，運用多通道并行采集技術，實現真正沒有通道切換帶來的時域相變，通過數學計算，實現軟件共模抑制比。其次通過數字濾波器，其優點是穩定度高、一致性好、信號同步。另外，系統的組成減少器件數量，功耗降低、EMC性能好，系統更加可靠。運用一級直流放大，把所有信息全部采集，設計精密的數字濾波器和數字差分算法，提取有用的生理信號。這種一級直流放大和高分辨率模數轉換技術，為并行多通道生理信號提取提供了可能。這種設計技術，節約了大量放大器，同時減少了阻容器件，降低了功耗，電路噪聲減少了引入途徑，一定范圍提高了信噪比。

為實現上述目的，本實用新型的弱生理信號低倍率放大裝置包括：在線阻抗檢測網絡模塊(1)，低倍率直流放大模塊、信號采集轉換模塊(2)、電磁隔離模塊，數據傳輸模塊(7)，信號處理單元(13)，顯示模塊(14)，檢測電極(11)，其特征在于：所述檢測電極(11)為生理信號傳感器，所述在線阻抗檢測網絡模塊用于檢測所述檢測電極(11)與皮膚是否實現充分接觸，以決定是否進行生理信號的采集，所述低倍率直流放大模塊包括單極性直流放大模塊(9)和雙極性直流放大模塊(10)，所述單極性直流放大模塊(9)用于放大所采集的腦 電信號，所述雙極性直流放大模塊(10)用于放大所采集的心電信號，所述信號采集轉換模塊(2)包括多個數模轉換模塊A/D和第一中央處理單元(22)，所述多個數模轉換模塊用于將采集的模擬信號轉換為數字信號，然后經第一中央處理單元(22)處理之后傳送至所述數據傳輸模塊(7)，所述電磁隔離模塊用于實現信號采集模塊(2)與數據傳輸模塊(7)之間的雙向電磁隔離，所述數據傳輸模塊將接收到的信號分別傳送至信號處理單元(13)和顯示模塊(14)。

在所述檢測電極和皮膚之間增加導電膏或進行皮膚表面處理，以減小接觸電阻。

所述檢測電極包括Ag或AgCl電極。

所述多個數模轉換模塊的數量為40個，能夠對40路信號進行同步采集，實現信號之間相互組計算。

所述所述數據傳輸模塊包括高速USB2.0數據傳輸模塊，其為CY7C68013接口芯片，其具480MHz的傳輸能力。

所述數據傳輸模塊7與顯示模塊(14)通過RS232進行連接。

所述信號采集模塊(2)具有輸出PWM的端口，所輸出的PWM信號經過電平轉化單元(8)后轉換為供在線阻抗檢測網絡模塊使用的正弦信號。

所述電磁隔離模塊包括磁隔離模塊(5)和電隔離模塊(6)。

所述數模轉換模塊的時鐘頻率為7.168MHz。

為了能更進一步了解本實用新型的特征以及技術內容，請參閱以下有關本實用新型的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本實用新型加以限制。

附圖說明

下面結合附圖，通過對本實用新型的具體實施方式詳細描述，將使本實用新型的技術方案及其它有益效果顯而易見。

圖1為本實用新型弱生理信號低倍率放大裝置的組成示意圖；

圖2為單極性放大模塊同相放大結構示意圖；

圖3為單極性放大模塊的電原理示意圖；

圖4為儀表放大器AD620的放大原理示意圖；