[發(fā)明專利]一種基于DSP構(gòu)架的USB腦電信號(hào)采集系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410489357.0
• 申請(qǐng)日: 2014-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN105496403A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 郭洪
• 主分類號(hào): A61B5/0476
• 分類號(hào): A61B5/0476
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是應(yīng)用于腦電醫(yī)學(xué)臨床診斷、教學(xué)和科研領(lǐng)域中，具體地涉及一種基于DSP構(gòu)架的USB腦電信號(hào)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

腦電信號(hào)的采集處理是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)中的重要分支，它為腦電研究和臨床診斷、分析提供必需的數(shù)據(jù)。目前腦電信息提取可以在一些疾病(癲癇)診斷或者腦電功能(如認(rèn)知)研究中得到應(yīng)用，腦電圖在癲癇的診斷、分類、癲癇灶的定位和治療中具有不可替代的作用，它不僅是癲癇診斷、癲癇發(fā)作的分類、癲癇灶定位的有力依據(jù)，而且可以指導(dǎo)癲癇患者的用藥，還是抗癲癇藥物療效的客觀評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。因此為滿足腦電醫(yī)學(xué)臨床診斷、教學(xué)和科研的需要，進(jìn)行腦電信號(hào)采集處理系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)是十分必要的。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們可以提取出比直接依靠視覺觀察EEG波形更精確的特征參數(shù)來分析腦電信號(hào)，依靠視覺診斷EEG的傳統(tǒng)方法漸漸讓位于更精確的計(jì)算機(jī)“模式識(shí)別”方法。本課題根據(jù)腦電信號(hào)的特點(diǎn)，利用高速DSP作為數(shù)據(jù)采集分析器，并利用USB接口對(duì)計(jì)算機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)計(jì)了可替代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的示波器、記錄儀、放大器等傳統(tǒng)儀器的腦電信號(hào)采集處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將傳統(tǒng)儀器的優(yōu)點(diǎn)與DSP、計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大處理功能相結(jié)合設(shè)計(jì)而成的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于DSP構(gòu)架的USB腦電信號(hào)采集系統(tǒng)，本發(fā)明能夠和便攜式筆記本連接采集腦電信號(hào)，構(gòu)成便攜式腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)分析儀，具有很好的實(shí)用價(jià)值。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明一種基于DSP構(gòu)架的USB腦電信號(hào)采集系統(tǒng)，其中包括腦電極模塊、放大及硬件濾波單元模塊、DSP信號(hào)采集和預(yù)處理模塊、USB接口電路模塊、PC機(jī)和分析診斷病因模塊六大模塊；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是：腦電極模塊接收腦電信號(hào)通過設(shè)置的放大及硬件濾波單元模塊進(jìn)行濾波放大，再傳送給DSP信號(hào)采集和預(yù)處理模塊；DSP信號(hào)采集和預(yù)處理模塊與USB接口電路模塊相連，USB接口電路模塊再與PC機(jī)相連，最后得出病因。

本發(fā)明設(shè)置腦電信號(hào)模擬轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路，其中包括前置放大電路、高通濾波電路、光電隔離電路、50HZ陷波電路、低通濾波電路、主放大及電平抬升、A/D轉(zhuǎn)換電路。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述腦電信號(hào)的采集是通過專用的生物傳感器。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述前置放大電路采用差動(dòng)電路結(jié)構(gòu)，前置放大電路具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移性能。

進(jìn)一步地，所述前置放大電路采用芯片AD620，輸入端采用超β處理技術(shù)，具有低輸入偏置電流、低噪音、高精度、較高建立時(shí)間、低功耗特性；共模抑制比可達(dá)130dB，非常適合作為醫(yī)療儀器前置放大器使用；經(jīng)過分析計(jì)算，該電路具有良好的增益和共模抑制能力。

作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述DSP信號(hào)采集和預(yù)處理模塊采用的DSP是TMS320F2812，TMS320F2812是美國TI公司推出的C2000平臺(tái)上的定點(diǎn)32位DSP芯片，主頻150MHZ、處理性能可達(dá)150MIPS；芯片本身帶有2×8通道的12位高分辨率AD轉(zhuǎn)換器，80ns的轉(zhuǎn)換時(shí)間。

本發(fā)明的有益效果是。

本發(fā)明采用高速DSP作為CPU，內(nèi)部資源和外設(shè)都很豐富，可以很好的滿足腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的實(shí)際需要，并利用USB接口對(duì)計(jì)算機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可替代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的示波器、記錄儀、放大器等傳統(tǒng)儀器的腦電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，能夠滿足腦電醫(yī)學(xué)臨床診斷、教學(xué)和科研的需要。

本發(fā)明腦電信號(hào)采集系統(tǒng)可以和便攜式筆記本連接采集腦電信號(hào)，從而構(gòu)成便攜式腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)分析儀，具有很好的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于DSP構(gòu)架的USB腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的腦電信號(hào)處理流程圖。

圖2是本發(fā)明一種基于DSP構(gòu)架的USB腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的腦電信號(hào)模擬轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路原理框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，為本發(fā)明一種基于DSP構(gòu)架的USB腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的腦電信號(hào)處理流程圖。圖中包括腦電極模塊、放大及硬件濾波單元模塊、DSP信號(hào)采集和預(yù)處理模塊、USB接口電路模塊、PC機(jī)和分析診斷病因模塊六大模塊；腦電極模塊接收腦電信號(hào)通過設(shè)置的放大及硬件濾波單元模塊進(jìn)行濾波放大，再傳送給DSP信號(hào)采集和預(yù)處理模塊；DSP信號(hào)采集和預(yù)處理模塊與USB接口電路模塊相連，USB接口電路模塊再與PC機(jī)相連，最后得出病因。

如圖2實(shí)施例所示，為本發(fā)明一種基于DSP構(gòu)架的USB腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的腦電信號(hào)模擬轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路原理框圖。本發(fā)明設(shè)置腦電信號(hào)模擬轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路，其中包括前置放大電路、高通濾波電路、光電隔離電路、50HZ陷波電路、低通濾波電路、主放大及電平抬升、A/D轉(zhuǎn)換電路。所述前置放大電路采用差動(dòng)電路結(jié)構(gòu)，前置放大電路具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移性能。所述前置放大電路采用芯片AD620，輸入端采用超β處理技術(shù)，具有低輸入偏置電流、低噪音、高精度、較高建立時(shí)間、低功耗特性；共模抑制比可達(dá)130dB，非常適合作為醫(yī)療儀器前置放大器使用；經(jīng)過分析計(jì)算，該電路具有良好的增益和共模抑制能力。