一种多通道生物电信号采集系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供一种多通道生物电信号采集系统，该系统包括：N个电极导联，M个参考导联，驱动导联，预处理通道，同步模数转换模块，控制器，通信模块和电源模块；其中，N为大于1的整数，M为正整数，该信号采集系统用于对生物体的脑电、心电、肌电、眼电等信号进行同步多通道采集。多路模数转换模块间共用时钟信号和起始信号，保证了多通道同步采集，利用偏移驱动，断线检测等技术手段提高共模抑制比和测量可靠性，通过低通滤波器，工频陷波器等抑制高频和工频噪声干扰，保证了更多通道的生物电信号采集的高质量，提高准确度。另外，为了提高便携性，优选采用5G通信模块与云端设备或计算机进行数据交互。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道生物电信号采集系统
本技术涉及生物电检测
，具体涉及一种多通道生物电信号采集系统。
技术介绍
人体的某些部分会自发的产生微弱的生物电信号，最典型的有脑电信号，心电信号，肌电信号和眼电信号。这些信号可以反映人体的疾病，运动，精神状态甚至思想。精确的采集到这些信号，一方面可以研究和预判人体的多种疾病。另一方面可以解析出人的想法，从而对外部设备进行控制。因此生物电采集系统广泛应用于科学研究，军事，医疗，及生活辅助等各个方面，具有重要的实际意义。在上述信号中脑电信号是最复杂同时也是最微弱的信号。脑电采集为脑科学研究提供原始的数据。在脑科学研究的诸多相关技术中，脑电信号采集是关键而基础的一项。它需要多通道同步采集且容易受到外界因素，尤其易受到眼电，肌电和心电的影响，采集难度较大。因此，如何提供一种生物电信号采集方案，能够采集更多的生物电信号，减少各种电信号的相互干扰，提高脑电信号的准确度、便于研究，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述的全部或部分技术问题，本技术提供了一种多通道生物电信号采集系统，它可以同步采集一种或多种生物电信号，能够适应更多的生物电测量应用场合。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：本技术实施例提供一种多通道生物电信号采集系统，包括：N个电极导联，M个参考导联，驱动导联，预处理通道，同步模数转换模块，控制器，通信模块和电源模块；其中，N为大于1的整数，M为正整数；N个所述电极导联，用于与连接在生物体的测量电极相连，接收所述测量电极获取的生物电信号；M个所述参考导联，用于与连接在生物体的参考电极相连，用作N个所述电极导联的参考电位；所述驱动导联，通过保护电路与模数转换模块的偏移驱动输出相连，用于输出偏移驱动信号，以提高共模抑制能力；所述保护电路用于限制偏移驱动输出的电流，以避免对生物造成伤害；所述预处理通道，其接收端与N个所述电极导联或M个所述参考导联连接，用于对N个所述电极导联或M个所述参考导联获取到的生物电信号进行预处理，得到生物电输出信号；所述同步模数转换模块，用于对所述生物电输出信号进行并行同步采集；所述控制器，与所述模数转换模块的数字接口连接，与预处理电路控制端连接，用于设置预处理电路和模数转换模块的参数；控制所述预处理通道对N个所述电极导联或M个所述参考导联获取到的生物电信号进行预处理，得到生物电输出信号；控制所述模数转换模块对所述生物电输出信号进行并行同步采集、模数转换；接收模数转换模块输出的生物电信号；通信模块，与所述控制器连接，用于与外界设备通信连接；所述控制器通过所述通信模块将模数转换模块输出的生物电信号快速传输到外界设备；所述电源模块，为所述预处理通道，所述同步模数转换模块，所述控制器，所述通信模块提供电力支持。优选地，所述生物电信号包括：脑电信号、心电信号、肌电信号、眼电信号。优选地，所述模数转换模块，包括：偏移信号单元，用于偏移驱动信号的生成；断线检测单元，用于实现断线检测功能；模数转换单元，用于将模拟信号转换为数字信号。优选地，所述预处理电路包括：保护器件，隔直电容，低通滤波器，工频陷波器，以及可控放大器；所述保护器件，与电极导联或参考导联相连，用于保护后级电路；所述隔直电容，前级与导联保护器件相连，后级与低通滤波器相连；用于滤除原始生物电信号中的直流分量；当不需要滤除直流分量时，通过可控开关1将其短路；当采用偏移驱动电路或电极断线检测电路时，应闭合可控开关1，短路隔直电容；所述低通滤波器，前级与隔直电容模块相连，后级与工频陷波器相连；用于滤除不需要的外界高频干扰信号；所述工频陷波器，与低通滤波器和可控放大器相连；用于滤除原始生物电信号中耦合的工频干扰信号；所述可控放大器，与所述工频陷波器和所述模数转换模块相连，其控制端与所述控制器相连；用于对原始生物电信号进行可控放大，其控制信号由控制器发出；当不需要对原始生物电信号进行放大时，可通过可控开关2将其短路；可控开关2和可控放大器的增益受控制器控制。优选地，所述同步模数转换模块、所述预处理通道分别于所述控制器相连，可以实现多个模数转换器件的信号同步采集，具有统一的起始信号和时钟信号；当其中任一个ADC可实现多路生物电输出信号的同步采集；具有一路参考信号输入端口；输出一路偏移驱动信号；实现断线检测功能；每个模数转换模块具有片上或外置的精准时钟源和参考源；当多个模数转换模块的配置相同时，一片以上ADC之间通过菊花链方式相连接，以节省控制器的数字接口；当多个模数转换模块存在不同配置可能时，将其分别按照标准方式与控制器数字接口连接。优选地，所述控制器，与各路预处理模块，各通道模数转换模块，存储器，通信接口相连；用于实现所述生物电信号采集系统的整体控制、以及各模块的参数配置、ADC输出信号的接收、及数据向上位机的发送；所述控制器由DSP、ARM或FPGA器件编程实现。优选地，所述通信模块为5G无线通信模块；用于将生物电信号采集系统所采集到的所有数据，发送到云端设备或上位机。优选地，所述5G无线通信模块通信连接于具有5G收发模块的外界设备；所述外界设备包括：连入5G网络的网络云设备和/或连入5G网络的生物电信号处理计算机；所述网络云设备，用于对所述生物电输出信号进行即时存储或即时动作响应；所述生物电信号处理计算机，用于对所述生物电输出信号进行即时处理。优选地，所述模数转换模块采用单极导联方式或双极导联方式；当采用单极导联时，与该模数转换模块相连的各电极导联的P端馈入的信号以参考导联馈入信号作为参考电位；当采用双极导联时，各电极导联的P端以相应的电极导联N端为参考电位。本技术实施例提供一种多通道生物电信号采集系统，包括：N个电极导联，M个参考导联，驱动导联，预处理通道，同步模数转换模块，控制器，通信模块和电源模块；其中，N为大于1的整数，M为正整数；N个所述电极导联，用于与连接在生物体的测量电极相连，接收所述测量电极获取的生物电信号；M个所述参考导联，用于与连接在生物体的参考电极相连，用作N个所述电极导联的参考电位；所述驱动导联，通过保护电路与模数转换模块的偏移驱动输出相连，用于输出偏移驱动信号，以提高共模抑制能力；所述保护电路用于限制偏移驱动输出的电流，以避免对生物造成伤害；所述预处理通道，其接收端与N个所述电极导联或M个所述参考导联连接，用于对N个所述电极导联或M个所述参考导联获取到的生物电信号进行预处理，得到生物电输出信号；所述同步模数转换模块，用于对所述生物电输出信号进行并行同步采集；所述控制器，与所述模数转换模块的数字接口连接，与预处理电路控制端连接，用于设置预处理电路和模数转换模块的参数；控制所述预处理通道对N个所述电极导联或M个所述参考导联获取到的生物电信号进行预处理，得到生物电输出信号；控制所述模数转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道生物电信号采集系统，其特征在于，包括：N个电极导联，M个参考导联，驱动导联，预处理通道，同步模数转换模块，控制器，通信模块和电源模块；其中，N为大于1的整数，M为正整数；/nN个所述电极导联，用于与连接在生物体的测量电极相连，接收所述测量电极获取的生物电信号；/nM个所述参考导联，用于与连接在生物体的参考电极相连，用作N个所述电极导联的参考电位；/n所述驱动导联，通过保护电路与模数转换模块的偏移驱动输出相连，用于输出偏移驱动信号，以提高共模抑制能力；所述保护电路用于限制偏移驱动输出的电流，以避免对生物造成伤害；/n所述预处理通道，其接收端与N个所述电极导联或M个所述参考导联连接，用于对N个所述电极导联或M个所述参考导联获取到的生物电信号进行预处理，得到生物电输出信号；/n所述同步模数转换模块，用于对所述生物电输出信号进行并行同步采集；所述控制器，与所述模数转换模块的数字接口连接，与预处理电路控制端连接，用于设置预处理电路和模数转换模块的参数；控制所述预处理通道对N个所述电极导联或M个所述参考导联获取到的生物电信号进行预处理，得到生物电输出信号；控制所述模数转换模块对所述生物电输出信号进行并行同步采集、模数转换；接收模数转换模块输出的生物电信号；/n通信模块，与所述控制器连接，用于与外界设备通信连接；所述控制器通过所述通信模块将模数转换模块输出的生物电信号快速传输到外界设备；/n所述电源模块，为所述预处理通道，所述同步模数转换模块，所述控制器，所述通信模块提供电力支持。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多通道生物电信号采集系统，其特征在于，包括：N个电极导联，M个参考导联，驱动导联，预处理通道，同步模数转换模块，控制器，通信模块和电源模块；其中，N为大于1的整数，M为正整数；
N个所述电极导联，用于与连接在生物体的测量电极相连，接收所述测量电极获取的生物电信号；
M个所述参考导联，用于与连接在生物体的参考电极相连，用作N个所述电极导联的参考电位；
所述驱动导联，通过保护电路与模数转换模块的偏移驱动输出相连，用于输出偏移驱动信号，以提高共模抑制能力；所述保护电路用于限制偏移驱动输出的电流，以避免对生物造成伤害；
所述预处理通道，其接收端与N个所述电极导联或M个所述参考导联连接，用于对N个所述电极导联或M个所述参考导联获取到的生物电信号进行预处理，得到生物电输出信号；
所述同步模数转换模块，用于对所述生物电输出信号进行并行同步采集；所述控制器，与所述模数转换模块的数字接口连接，与预处理电路控制端连接，用于设置预处理电路和模数转换模块的参数；控制所述预处理通道对N个所述电极导联或M个所述参考导联获取到的生物电信号进行预处理，得到生物电输出信号；控制所述模数转换模块对所述生物电输出信号进行并行同步采集、模数转换；接收模数转换模块输出的生物电信号；
通信模块，与所述控制器连接，用于与外界设备通信连接；所述控制器通过所述通信模块将模数转换模块输出的生物电信号快速传输到外界设备；
所述电源模块，为所述预处理通道，所述同步模数转换模块，所述控制器，所述通信模块提供电力支持。


2.根据权利要求1所述的生物电信号采集系统，其特征在于，
所述生物电信号包括：脑电信号、心电信号、肌电信号、眼电信号。


3.根据权利要求1所述的生物电信号采集系统，其特征在于，
所述模数转换模块，包括：
偏移信号单元，用于偏移驱动信号的生成；
断线检测单元，用于实现断线检测功能；
模数转换单元，用于将模拟信号转换为数字信号。


4.根据权利要求1所述的生物电信号采集系统，其特征在于，所述预处理电路包括：保护器件，隔直电容，低通滤波器，工频陷波器，以及可控放大器；
所述保护器件，与电极导联或参考导联相连，用于保护后级电路；
所述隔直电容，前级与导联保护器件相连，后级与低通滤波器相连；用于滤除原始生物电信号中的直流分量；当不需要滤除直流分量时，通过可控开关1将其短路；当采用偏移驱动电路或电极断线检测电路时，应闭合可控开关1，短路隔直电容；
所述低通滤波器，前...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺庆，张云，刘博，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，北京数采精仪科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11