[發(fā)明專利]多模生理信號(hào)傳感器接口芯片及檢測(cè)儀、腦狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110323047.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113040777B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛寧;尤昌華;劉春秀;尹思遠(yuǎn);姚盼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): A61B5/30
• 分類號(hào): A61B5/30;A61B5/308;A61B5/31;A61B5/313;A61B5/1455;A61B5/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳夢(mèng)圓

1.一種多模生理信號(hào)傳感器接口芯片，包括：

生物電信號(hào)采集前端，能夠采集多種生物電信號(hào)；

LED驅(qū)動(dòng)電路，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)不同的LED發(fā)出不同波長(zhǎng)的光信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電流或用于電刺激的微電流；以及

光電流處理模擬前端，外接光學(xué)傳感器，用于根據(jù)所述不同波長(zhǎng)的光信號(hào)的變化處理為電信號(hào)；

其中，所述光電流處理模擬前端包括：

光電二極管，用于根據(jù)所述不同波長(zhǎng)的光信號(hào)作用皮膚后因光強(qiáng)變化生成光電流；

跨阻放大器，所述跨阻放大器的輸入端與所述光電二極管的輸出端連接，用于將光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；

環(huán)境光消除環(huán)路，連接在所述跨阻放大器的輸入端與輸出端之間、并且與電容相連，用于利用所述電容的電荷積累特性消除環(huán)境光的影響；

其中，所述光電流處理模擬前端，還包括：

DC抑制電路，用于光電流中直流成分的拾取，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍；

放大濾波模塊，用于將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大并濾波；

數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將放大并濾波后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模生理信號(hào)傳感器接口芯片，所述生物電信號(hào)采集前端與采集電極相連，包括：

前置儀表運(yùn)算放大器，用于實(shí)現(xiàn)采集電極上微弱生物電信號(hào)的低噪采集放大；

可調(diào)增益運(yùn)算放大器，用于配合增益帶寬調(diào)節(jié)模塊實(shí)現(xiàn)生物電信號(hào)的主放大和增益調(diào)節(jié)，以滿足不同幅度生物電信號(hào)的采集；以及

數(shù)字接口電路，用來(lái)通過(guò)外部選擇信號(hào)來(lái)控制增益帶寬。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多模生理信號(hào)傳感器接口芯片，所述生物電信號(hào)采集前端還包括：

緩沖器，用于信號(hào)隔離；

多路選擇器，用于多通道信號(hào)的選擇輸出；以及

偏置電路模塊，用于各模塊工作狀態(tài)的確定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多模生理信號(hào)傳感器接口芯片，所述可調(diào)增益運(yùn)算放大器還提供與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接口驅(qū)動(dòng)能力，電路增益40-80dB可調(diào)，以滿足不同幅度生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的采集需要。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模生理信號(hào)傳感器接口芯片，其低頻截止頻率0.5-200Hz可調(diào)，高頻截止頻率300Hz-10kHz可調(diào)，通過(guò)高低頻獨(dú)立可調(diào)方式，實(shí)現(xiàn)更加豐富的系統(tǒng)頻帶選擇。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模生理信號(hào)傳感器接口芯片，所述光電流處理模擬前端也可以為多功能積分放大器架構(gòu)，包括：

光電二極管，用于根據(jù)所述不同波長(zhǎng)的光信號(hào)作用皮膚后因光強(qiáng)變化生成光電流；

多功能積分放大器單元，用于將光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，同時(shí)形成低通濾波器以減小噪聲折疊效應(yīng)，同時(shí)起到采樣\保持功能，在時(shí)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)具有高度線性度的直接光數(shù)轉(zhuǎn)換；

環(huán)境光消除環(huán)路，用于消除環(huán)境光的影響；以及

DC抑制電路，用于光電流中直流成分的拾取，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模生理信號(hào)傳感器接口芯片，所述LED驅(qū)動(dòng)電路包括：

控制模塊，用于輸出可調(diào)周期、占空比的脈沖電流；

LED切換開(kāi)關(guān)，用于改變接入的LED，實(shí)現(xiàn)同一驅(qū)動(dòng)電路，分時(shí)驅(qū)動(dòng)不同的LED；以及

負(fù)載控制模塊，用于通過(guò)調(diào)整電路負(fù)載，實(shí)現(xiàn)數(shù)字可調(diào)電流源的輸出范圍；

當(dāng)應(yīng)用于光電容積脈搏波采集時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流范圍為3mA-100mA，當(dāng)應(yīng)用于近紅外光譜檢測(cè)時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)電流范圍為30μA-1mA。