[發明專利]一種生物信號處理裝置

在審

• 申請號: 201710804208.2
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107374611A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 彭遠波;喬榮治;楊曉非;余權;李朗;朱宏;劉影
• 申請（專利權）人: 四川新源生物電子科技有限公司
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04;A61B5/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術領域

本發明涉及生物信號處理領域，具體地，涉及一種生物信號處理裝置。

背景技術

活動細胞或組織(如人體、動物組織)不論在靜止狀態還是活動狀態，都會產生與生命狀態密切相關的，有規律的電現象，稱為生物電。生物電信號包括靜息電位和動作電位，其本質是離子的跨膜流動。

研究生物電信號具有重要的價值，生物電信號受到人體諸多因素的影響,有著一般信號所沒有的特點。

1：信號弱、跨度大，最微弱的信號小于1μV,最大可以達到mv級別。

2：阻抗高，表皮信號阻抗可以高達幾百K歐姆。

3：噪聲強,極易受到干擾。

4：頻率低，受工頻干擾影響大。

5：信號隨機性強，生物醫學信號不但是隨機的,而且是非平穩的，給信號采集帶來很大的難度。

傳統生物電信號采集器，共模抑制能力低，抗干擾能力差；只能通過復雜的結構來屏蔽干擾。

發明內容

本發明提供了一種生物信號處理裝置，解決了傳統生物電信號采集器，共模抑制能力低，抗干擾能力差；只能通過復雜的結構來屏蔽干擾的技術問題，實現了高共模抑制，高的工頻抑制能力、高性噪比，從而能有效采集微弱的生物電信號的技術效果。

為實現上述發明目的，本申請提供了一種生物信號處理裝置，所述裝置包括依次連接的：前置放大模塊、工頻抑制模塊、頻率選取模塊、AD轉換模塊、控制模塊、RF模塊；前置放大模塊的輸入電極為2個，前置放大模塊用于采集生物電信號，并對采集的信號進行放大、降低噪聲、屏蔽干擾信號處理；工頻抑制模塊用于扼制工頻干擾；頻率選取模塊用于進行頻率選取；AD轉換模塊用于將采集到的生物電信號數字化；控制模塊用于控制頻率選取模塊、AD 轉換模塊，同時實現與RF模塊的通訊；RF模塊用于將AD轉換模塊輸出的數字信號通過無線的方式發送到上位機。

其中，本發明的原理為：生物電信號通過差分方式接入生物電信號采集器入，通過相位平衡模塊有效的平衡共模干擾信號的相位(主要是工頻干擾)，和前置放大模塊一起實現高的共模抑制比；為有效降低相位平衡模塊對有用信號的抑制，接入分離器件以降低對有效信號的共模度；往往工頻干擾信號的幅度都比較大，本設計在前置放大模塊后設計了工頻抑制模塊，是對前端工頻抑制的補充；為了適應用戶采集不同生物電信的情況，設計了頻率選取模塊，通過控制模塊來調整不同的頻率，為了驗證頻率選取模塊的準確性，設計了頻率校準電路；采集到的信號通過AD模塊數字化再通過控制模塊、RF模塊實現無線傳輸到上位機。

進一步的，所述前置放大模塊設有生物電信匹配電路用于匹配生物信號輸入方式，生物電信匹配電路用于相位平衡，提高輸入阻抗，提高信噪比。

進一步的，生物電信匹配電路包括：相位平衡模塊、分離器件；相位平衡模塊用于平衡共模信號的相位，防止共模信號變為差模信號，目的是有效抑制干擾信號和工頻信號；分離器件用于防止有用信號被相位平衡模塊共模化，從而實現有用信號不被抑制。

進一步的，前置放大模塊的輸入阻抗為1.5MΩ(在1KHZ信號時)；信噪比為41db(在輸入信號為0.1mV、頻率1KHZ時)；增益為34-47dB；前置放大模塊前端采用差分輸入共模抑制比為120dB。

進一步的，工頻抑制模阻帶為5HZ，增益為6-16db。

進一步的，頻率選取模塊增益為16-23dB，頻率選取模塊還用于補充放大信號，提升裝置靈敏度，保障裝置動態性能。

本申請提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

由于采用了通過相位平衡模塊有效的平衡共模干擾信號的相位(主要是工頻干擾)，和前置放大模塊一起實現高的共模抑制比；為有效降低相位平衡模塊對有用信號的抑制，接入分離器件以降低對有效信號的共模度的技術手段，所以，有效解決了傳統生物電信號采集器，共模抑制能力低，抗干擾能力差；只能通過復雜的結構來屏蔽干擾的技術問題，實現了高共模抑制，高的工頻抑制能力、高性噪比，從而能有效采集微弱的生物電信號的技術效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明實施例的限定；

圖1是本申請中生物信號處理裝置的結構示意圖。

具體實施方式