[發(fā)明專利]生物體表微弱電信號(hào)采集及激勵(lì)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610153586.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN105769165B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇航;劉新;黃岑宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校
• 主分類號(hào): A61B5/04
• 分類號(hào): A61B5/04;A61B5/0488;A61B5/0492
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 湯磊

一種生物體表微弱電信號(hào)采集及激勵(lì)控制系統(tǒng)，前端采用柔性PCB板作為基板的電極探測(cè)陣列，通過(guò)屏蔽電纜與可控通道選擇器相連，進(jìn)而與單片機(jī)控制系統(tǒng)相連接。信號(hào)控制端包括：信號(hào)前端輸入光電耦合放大模塊、低通濾波模塊、單片機(jī)控制模塊、輸出放大模塊、外接存儲(chǔ)模塊、輸入鍵盤，所述單片機(jī)控制模塊通過(guò)串行口與存儲(chǔ)模塊連接。通過(guò)電極陣列點(diǎn)的掃描，實(shí)現(xiàn)所有電極點(diǎn)狀態(tài)的控制，從而實(shí)現(xiàn)電極陣列的高效測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于生物體表微弱電信號(hào)采集及激勵(lì)控制系統(tǒng)，尤其涉及一種生物信號(hào)傳輸特性的電極陣列探測(cè)方法。

背景技術(shù)

生物體表面的電信號(hào)探測(cè)一直是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的難題之一。生物體表的電信號(hào)探測(cè)有以下問(wèn)題：

1、信號(hào)幅度非常微弱，如神經(jīng)電位、肌電信號(hào)等，用常規(guī)的探測(cè)方法和設(shè)備無(wú)法直接獲取，若引入放大器，則會(huì)帶來(lái)很大干擾并使得原有信號(hào)特征被噪聲信號(hào)淹沒(méi)。

2、現(xiàn)有生物電信號(hào)的獲取大部分采用微電極，并且為了獲取神經(jīng)電信號(hào)、生物觸發(fā)信號(hào)等微弱信號(hào)，為了避免噪聲，采用侵入式探測(cè)方法(如針狀電極等)，不僅對(duì)被測(cè)生物體帶來(lái)了額外的傷害，而且會(huì)引入新的噪聲。

3、生物信號(hào)是非平穩(wěn)信號(hào)，隨機(jī)性強(qiáng)，根據(jù)不同的測(cè)試條件和需求，電極的狀態(tài)和探測(cè)方法需要及時(shí)改變。

4、因?yàn)樯矬w和生物信號(hào)本身的特性，現(xiàn)有的探測(cè)電極無(wú)法保證測(cè)試條件的一致性。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種針對(duì)生物體表微弱電信號(hào)的采集及激勵(lì)控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為生物體體表微弱電信號(hào)提供一種高效、可靠的電極探測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的穩(wěn)定、高效探測(cè)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種生物體體表信號(hào)的探測(cè)電極，其包括柔性印刷電路板載體，在載體上設(shè)置有陣列狀的電極排列點(diǎn)位，在每個(gè)點(diǎn)位上設(shè)置焊盤，并且在電路板上將各電極點(diǎn)位焊盤通過(guò)印刷布線的方式電連接至公共接口端，公共接口端可根據(jù)需要對(duì)探測(cè)點(diǎn)電極的探測(cè)/激勵(lì)以及電平進(jìn)行控制。在電極點(diǎn)位上，通過(guò)焊錫填充焊盤的方式實(shí)現(xiàn)焊錫與焊盤的電連接。焊錫填充高度應(yīng)統(tǒng)一控制在2mm，形狀為半球形，表面鍍氯化銀，以適應(yīng)多次測(cè)量的環(huán)境而避免被氧化。

該探測(cè)電極配套使用的探測(cè)系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：采用低頻屏蔽電纜制作連接線組件，避免微弱電信號(hào)的互相干擾和引入噪聲。其接線包括每個(gè)電極點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接線、接地信號(hào)傳輸專用線路。數(shù)據(jù)連接線與接地信號(hào)線交錯(cuò)排列以最大限度的降低信號(hào)線之間的串?dāng)_。輸出端口(5)與控制電路板連接，且控制電路板的電路地與電極探測(cè)地相連，保證接地點(diǎn)位的統(tǒng)一。

前端采用柔性PCB板作為基板的電極探測(cè)陣列，通過(guò)屏蔽電纜與可控通道選擇器相連，進(jìn)而與單片機(jī)控制系統(tǒng)相連接。信號(hào)控制端包括：信號(hào)前端輸入光電耦合放大模塊、低通濾波模塊、單片機(jī)控制模塊、輸出放大模塊、外接存儲(chǔ)模塊、輸入鍵盤，所述單片機(jī)控制模塊通過(guò)串行口與存儲(chǔ)模塊連接，所述外接存儲(chǔ)模塊采用E2ROM芯片或FLASH閃存芯片。通過(guò)單片機(jī)編程控制通道選擇器的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電極陣列的電極選擇，并確定工作模式是輸入或輸出，如果是輸入模式，則信號(hào)經(jīng)過(guò)光電耦合、放大電路、低通濾波電路、單片機(jī)輸入接口后輸入單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)于外接存儲(chǔ)模塊，實(shí)現(xiàn)電極信號(hào)的采集；如果是輸出模式，則根據(jù)單片機(jī)程序產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)放大模塊、通道選擇器后加到指定電極上實(shí)現(xiàn)電極信號(hào)的激勵(lì)，特別的，在此模式下輸出的信號(hào)為0，則電極電位為0，工作狀態(tài)為接地(屏蔽)；通過(guò)單片機(jī)對(duì)通道選擇器每個(gè)通道的循環(huán)選擇，實(shí)現(xiàn)電極陣列上所有電極狀態(tài)的控制。使用單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)地址線、數(shù)據(jù)線分別設(shè)定各電極的工作狀態(tài)，為接地電極(屏蔽電極)、探測(cè)電極、激勵(lì)電極中的一種。

所述光電耦合放大模塊采用OPA系列光電耦合一體化放大芯片，所述低通濾波模塊采用二階巴特沃夫?yàn)V波器，截止頻率設(shè)計(jì)為11kHz-15kHz，所述的通道選擇器可采用1-3片CD4067芯片。