一种多参数生物电生理信号采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种多参数生物电生理信号采集装置，所述采集装置包括前端Spring有源干电极、AD转换器、ARM处理器、通信模块、电池供电模块和上位机波形显示模块，所述Spring有源干电极连接AD转换器，AD转换器与ARM处理器进行数据传输、交换，ARM处理器通过通信模块将数据发送给上位机波形显示模块。该技术方案中电极使用的是自主设计的Spring干电极，信号采集系统由ARM处理器和ADS1298模数转换器组成，通道可以做到16个，数据传输采用三种通信方式，USB通信方式、串口通信方式和无线通信方式。整个装置体积较小，精度高，便于携带。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种多参数生物电生理信号采集装置，所述采集装置包括前端Spring有源干电极、AD转换器、ARM处理器、通信模块、电池供电模块和上位机波形显示模块，所述Spring有源干电极连接AD转换器，AD转换器与ARM处理器进行数据传输、交换，ARM处理器通过通信模块将数据发送给上位机波形显示模块。该技术方案中电极使用的是自主设计的Spring干电极，信号采集系统由ARM处理器和ADS1298模数转换器组成，通道可以做到16个，数据传输采用三种通信方式，USB通信方式、串口通信方式和无线通信方式。整个装置体积较小，精度高，便于携带。【专利说明】一种多参数生物电生理信号采集装置
本专利技术涉及信号采集装置，具体地说是一种多参数生物电生理信号采集装置，属于辅助医疗设备
。
技术介绍
生物电信号采集处理装置是生物医学电子学科领域中应用最为广泛，学科交叉和渗透最为明显的技术热点之一，综合应用电子学有关工程技术的理论和方法，从工程科学的角度研究人体的结构和功能，以及功能与结构之间的相互关系。作为交叉学科，一方面将电子学用于生物和医学领域，丰富了生物电信号提取采集的方式，也使这些领域的研究方式更加精确和科学；另一方面揭示生命体运作过程中出现的许多规律，特别是经过亿万年进化而形成的生物信息处理的优异特性将会给电子学科以重要的启示，这不仅会推动电子学的发展，还将会使信息科学发生革命性的变革。 生物电信号大多处于微伏级，对生物信号的米集大多使用两种方案，一种方案是提高前置放大器的放大倍数，配合低精度的AD转换芯片来采集信号。另外一种方案是前置放大器为低增益状态，配合高精度的AD转换芯片来采集信号。第一种方案虽然简便，可是系统本身会引入比生物信号大得多的噪声，并且选择很高的增益，干扰信号会使得放大器饱和，难以滤出。目前，大多数采集生物信号的设备由于每个通道都包含模拟滤波、放大模块，并且通道较多、AD转换精度较高，所以体积较庞大，不便于携带。因此，迫切的需要一种新的技术方案解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种多参数生物电生理信号采集装置，本专利技术所设计的简易多参数生物电信号采集装置，电极使用的是自主设计的Spring干电极，信号采集系统由ARM处理器和ADS1298模数转换器组成，通道可以做到16个，数据传输采用三种通信方式，USB通信方式、串口通信方式和无线通信方式。整个装置体积较小，精度高，便于携带。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下，一种多参数生物电生理信号采集装置，其特征在于，所述采集装置包括前端Spring有源干电极、AD转换器、ARM处理器、通信模块、电池供电模块和上位机波形显示模块，所述Spring有源干电极连接AD转换器，AD转换器与ARM处理器进行数据传输、交换，ARM处理器通过通信模块将数据发送给上位机波形显示模块。 作为本专利技术的一种改进，所述通信模块设置为USB通信模块、串口通信模块、无线通信模块三种模块中的至少一个。 作为本专利技术的一种改进，Spring有源电极设置为带有弹簧的指状针作为信号引入装置。在接触头皮时，弹簧伸缩会使得头皮感觉到的压力减小，也能确保电极与头皮紧密接触。由于无需涂抹导电膏，导致头皮与电极之间的阻抗很大，所以要求后级前置放大器的输入阻抗必须足够大。有源电极是在普通电极的基础上附加上有源电路以增加电流，主要是通过高输入阻抗、低输出阻抗的缓冲放大器实现的。本技术方案选择低功耗精密放大器TLV2262，为了不让干扰信号将放大器饱和，放大器在低增益状态下应用，选择放大倍数在5到10倍，并在电极电路中加如了一级低通滤波器，一级MFB即无限增益多路反馈，高通滤波器。 作为本专利技术的一种改进，所述ARM处理器配置AD转换器的工作方式、接收AD转换器传输的数据，并把数据通过USB模块、串口模块或无线模块发送到上位机上显示，所述ARM处理器为STM32处理器，32位处理器，工作频率为72MHz。每片ADS1298有8通道的差分输入，用于输入前端电极采集的生物电信号。通过SPI总线读写寄存器的方式可以配置芯片具体的工作方式，如:使能或禁能采集通道、各个功能模块，如右腿驱动、威尔逊中心电端、内部参考源和晶振等，配置采集通道参数，如PGA倍数、采样频率等和配置芯片的工作模式。ARM处理器设置为STM32处理器，32位处理器，工作频率为72MHz，外设丰富，满足此系统所需要的GP1、SPI和USART功能模块。GP1和SPI外设模块联合控制ADS1298、NFR24L01和CH372 USB模块的工作方式和数据传输。 作为本专利技术的一种改进，所述AD转换器设置为ADS1298进行AD转换，其有24bit的高精度delta-sigma ( Λ - Σ)型ADC，其采样频率为250SPS?32kSPS，具有8通道，各通道含可编程放大器，其放大倍数在f 12倍可调，内置右腿驱动放大器和威尔逊中心电端；采用SPI总线与外界进行数据交换。BIAS_RLD_1接芯片的右腿驱动引脚，ADS1298内置了右腿驱动电路，为了减少差分输入的共模干扰。ReferenCe_0ut接入8个通道的反向端，为差分输入提供参考源。然后电极通过各通道的同向端输入生物电信号。选择AD转换的参考电压为2.4V，这样AD的转换精度可以达到0.14 μ V。 作为本专利技术的一种改进，所述USB通信模块设置为CH372芯片，辅助STM32处理器进行USB通信。CH372是一个USB总线的通用设备接口芯片，内置了 USB通讯中的底层协议，所以本地端处理器只要负责数据交换，配置程序非常简洁。8位数据从D(T7 口并行输入进入CH372，外部时钟12M被芯片倍频到48M作为传输时钟。然后UD+和UD-引脚通过USB口向上位机收发数据。 作为本专利技术的一种改进，所述串口通信模块设置为CH340芯片，波特率设置为460800kb/s。本专利技术的串口通信模块选择STM32本身的外设USART功能，CH340是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口。在串口方式下，CH340提供常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB总线。数据传输波特率设置为460800kb/s，本系统通过TXD 口写数据，通过RXD 口读数据，然后UD+和UD-引脚通过USB 口向上位机收发数据。 作为本专利技术的一种改进，所述无线通信模块设置为单片无线收发器芯片NRF24L01，频段为2.4GHz^2.5GHz，通信接口为SPI同步串行通信接口，最大传输速率为10Mb/s。无线设备通信方式采用下位机发送设备，接收器接收数据然后转串口然后发送给PC机处理。NRF24L01通过SPI协议与STM32进行通信与数据传输。本无线模块要配对使用，接收端也是NRF24L01模块，然后通过USB 口或串口与上位机进行通信。 作为本专利技术的一种改进，所述电源模块设置为充电锂电池供电模块，电池选择电压为3.7V，电池充电模块设置为LTC4065线性充电器芯片，电量检测模块设置为LTC2941芯片，实时监测电池电量。电源管理芯片选择LI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多参数生物电生理信号采集装置，其特征在于，所述采集装置包括前端Spring有源干电极、AD转换器、ARM处理器、通信模块、电池供电模块和上位机波形显示模块，所述Spring有源干电极连接AD转换器，AD转换器与ARM处理器进行数据传输、交换，ARM处理器通过通信模块将数据发送给上位机波形显示模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正平，马梅方，贡旭彬，李卫东，
申请(专利权)人：吴正平，南京格瑞斯电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32