基于DSP、ARM的便携式脑电仪制造技术

本发明专利技术公开了基于DSP、ARM的便携式脑电仪，包括机壳，所述机壳内设有脑电采集模块、脑电分析及控制模块、系统电源及系统时钟，所述脑电采集模块的输入端与所述脑电分析及控制模块的输入输出端电连接，所述系统电源为所述脑电采集模块、所述脑电分析及控制模块及所述系统时钟提供工作电源，所述系统时钟为所述脑电采集模块、所述脑电分析及控制模块及所述系统电源提供工作时钟。本发明专利技术利用DSP强大的数字信号处理能力和ARM在控制接口方面的优势，将脑电信号进行采集、存储，自动初步分析异常脑电信号，医生也可以通过触摸屏直接对采集的信号进行相应分析操作，提供丰富的接口，包括无线、以太网、蓝牙等，可以连接打印机和Internet等，满足实际使用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于DSP、ARM的便携式脑电仪，属于医疗器械

技术介绍
大脑是人体最复杂的器官，由大量神经元组成，控制着人的认知和行为。脑电信号是神经元发出的生物电现象，是随时间变化的电位，人脑的各种生理机能就是由这些电现象来完成的。19世纪70年代，英国科学家Richard Caton把一个检流计的两个电极放到人的头皮上，第一次记录了大脑活动的电现象；1929年，德国精神病学家Hans Berger首次在相纸上记录了几分钟的脑电信号，并做了详细的报告，从此人们开始对脑电活动进行系统的研究。通过研究脑电信号，我们可以了解人们的认知、行为跟脑电信号的关系，从而辅助脑部疾病的诊断及帮助残疾人康复。进行脑电信号的研究，就需要一种能记录脑电波的仪器，日本电子医学博士伊腾贤治教授在前人研究的基础上，专利技术了脑电图仪。脑电图仪主要有老式的热笔描记式脑电仪和现在的数字化脑电仪两大类；热笔描记式脑电仪利用机械方式，用描笔将脑电图记录在纸上，以供医生诊断病情；数字化脑电仪，是由传感器、电路、计算机等构成的，脑电信号由传感器采集后，经过模数转换电路后，传送给计算机进行显示和存储。热笔描记式脑电仪成本较低，目前广泛应用在临床上，但是这种脑电仪只能依照医生判断，选择记录某时段人类脑电波情况，实时监测实现比较困难，而脑电波异常现象是经常是偶发性的，因此这款在捕捉偶发脑电信号方面就显得力不从心；数字化脑电仪利用计算机存储器进行存储，免去了记录纸的使用，便于24小时监测，另外经过对计算机编程，可以实现一些简单的分析功能，挑选出异常脑电信号，减轻医生工作负担，因此数字化脑电仪是未来一个发展趋势。目前数字化脑电仪基本都要依托计算机作为其上位机，即通过采集、放大、A/D转换后，将脑电信号传送给计算机，借助计算机进行显示、存储、分析处理等；另有一种便携式动态脑电监护仪，将存储功能与前端采集、放大、A/D转换相结合，直接将采集到的脑电信号进行存储，后期可以将存储的信号放到计算机上进行分析处理；前者体积庞大、成本高，只能在一些医院里进行使用，后者没有独立分析处理信号能力和可供使用者对信号进行相应操作的功能，只能简单记录。为此，需要专利技术一种新的技术方案，能够综合型克服上述现有技术中存在的不足。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术存在的不足，提供一种基于DSP、ARM的便携式脑电仪，该脑电仪利用DSP强大的数字信号处理能力和ARM在控制接口方面的优势，将脑电信号进行采集、存储，自动初步分析异常脑电信号，医生也可以通过触摸屏直接对采集的信号进行相应分析操作，提供丰富的接口，包括无线、以太网、蓝牙等，可以连接打印机和Internet等，满足了实际使用要求。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：基于DSP、ARM的便携式脑电仪，包括：机壳，所述机壳内设置有脑电采集模块、脑电分析及控制模块、系统电源以及系统时钟，所述脑电采集模块的输入输出端与所述脑电分析及控制模块的输入输出端电连接，所述系统电源用于为所述脑电采集模块、所述脑电分析及控制模块及所述系统时钟提供工作电源，所述系统时钟用于为所述脑电采集模块、所述脑电分析及控制模块及所述系统电源提供工作时钟。作为上述技术方案的改进，所述脑电采集模块由银管电极、右腿驱动电路、前置放大电路、工频陷波电路、一级放大电路、二级放大电路、低通滤波电路、A/D转换电路组成，其中，所述银管电路由第1、第2……第16电极构成；所述脑电采集模块的工作方法为由所述银管电极与人的头皮相接触，所述银管电极的输出端与所述前置放大电路的输入端电连接，所述前置放大的第一输出端与所述右腿驱动电路的输入端电连接，所述前置放大电路的第二输出端与所述工频陷波的输入端电连接，所述工频陷波的输出端与所述一级放大电路的输入端电连接，所述一级放大电路的输出端与所述二级放大电路的输入端电连接，所述二级放大电路的输出端与所述低通滤波电路的输入端电连接，所述低通滤波电路的输出端与所述A/D转换电路的输入端电连接，且所述A/D转换电路的输入输出端即为所述脑电采集模块的输入输出端。作为上述技术方案的改进，所述脑电分析及控制模块由DSP处理器、HPIB接口电路、ARM处理器、触摸屏、FLASH、RAM、蓝牙、WiFi无线网络、USB接口及存储器组成，其中，所述DSP处理器的第一输入输出端即为所述脑电分析及控制模块的输入输出端、且与所述电脑采集模块的输入输出端电连接，所述DSP处理器的第二输入输出端与所述HPIB接口电路的第一输入输出端电连接，所述HPIB接口电路的第二输入输出端与所述ARM处理器的第一输入输出端电连接，所述ARM处理器的第二输入输出端与所述触摸屏的输入输出端电连接，所述ARM处理器的第三输入输出端与所述FLASH的输入输出端电连接，所述ARM处理器的第四输入输出端与所述RAM的输入输出端电连接，所述ARM处理器的第五输入输出端与所述蓝牙的输入输出端电连接，所述ARM处理器的第六输入输出端与所述WiFi无线网络的输入输出端电连接，所述ARM处理器的第七输入输出端与所述USB接口的第一输入输出端电连接，所述USB接口的第二输入输出端与所述存储器的输入输出端电连接，且所述触摸屏设置在所述机壳外部。作为上述技术方案的改进，所述机壳外部设置有触摸屏、电极导线接口、以太网接口及电源接口组成，其中，所述电极导线接口通过导线与所述银管电极电连接，所述以太网接口通过网线与路由器连接，所述电源接口与外部电源电连接。作为上述技术方案的改进，所述触摸屏显示内容及功能包括通道选择按钮、脑电图波形显示、功能选择按钮及波形控制按钮。其中，脑电信号包含了大量的生理和病理信息，是进行神经系统疾病诊断的重要依据，脑电信号是内阻非常大的低频微弱信号，内阻可达几十乃至几百kΩ，频率一般在30Hz以下，幅度属于μV数量级，极易受到干扰，针对这些特点，我们设计了采用右腿驱动的多级放大滤波电路。前端采用经过镀银处理的银管电极5作为导电极，并在头皮上涂上导电膏以增加导电性，银管电极的输出端，通过导联线发送到前置放大电。本专利技术基于DSP、ARM的便携式脑电仪，控制方法包括如下步骤：作为上述技术方案的改进，所述脑电采集模块的工作方法包括以下步骤：步骤1：采用将所述银管电极通过与头皮接触的方式，采集人体脑电信号，经过脑电采集模块进行前置放大、工频陷波、后级放大、滤波、A/D处理后得到数字脑电信号；步骤2：通过脑电分析及控制模块对步骤1处理后的数字脑电信号进行分析及存储，按要求显示及提供操作界面。作为上述技术方案的改进，对上述步骤1中所述的前置放大包括以下步骤：步骤1：输入端采用由电容和电阻构成的交流耦合电路来滤除电极极化电压；步骤2：采用AD620作为主放大器，AD620是一款低功耗、高精度仪表放大器，利用外部电阻可以设置1～1000的放大倍数；步骤3：前级采用并联型差动放大器，理想情况下，并联型差动放大器的输入阻抗为无穷大，共模抑制比也为无穷大；步骤4：放大器和电阻构成并联差动放大器；步骤5：AD620内部的射频整流在高频率下，效果不很好，因此增加一个射频滤波器来完善电路；步骤6：接入右腿驱动电路来消除来自人体的共模信号干扰。作为上述技术方案的改进，对上述步骤6中所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于DSP、ARM的便携式脑电仪，其特征在于：包括：机壳(23)，所述机壳(23)内设置有脑电采集模块(1)、脑电分析及控制模块(2)、系统电源(3)以及系统时钟(4)，所述脑电采集模块(1)的输入输出端与所述脑电分析及控制模块(2)的输入输出端电连接，所述系统电源(3)用于为所述脑电采集模块(1)、所述脑电分析及控制模块(2)及所述系统时钟(4)提供工作电源，所述系统时钟(4)用于为所述脑电采集模块(1)、所述脑电分析及控制模块(2)及所述系统电源(3)提供工作时钟。

【技术特征摘要】
1.基于DSP、ARM的便携式脑电仪，其特征在于：包括：机壳(23)，所述机壳(23)内设置有脑电采集模块(1)、脑电分析及控制模块(2)、系统电源(3)以及系统时钟(4)，所述脑电采集模块(1)的输入输出端与所述脑电分析及控制模块(2)的输入输出端电连接，所述系统电源(3)用于为所述脑电采集模块(1)、所述脑电分析及控制模块(2)及所述系统时钟(4)提供工作电源，所述系统时钟(4)用于为所述脑电采集模块(1)、所述脑电分析及控制模块(2)及所述系统电源(3)提供工作时钟。2.根据权利要求1所述基于DSP、ARM的便携式脑电仪，其特征在于：所述脑电采集模块(1)由银管电极(5)、右腿驱动电路(6)、前置放大电路(7)、工频陷波电路(8)、一级放大电路(9)、二级放大电路(10)、低通滤波电路(11)、A/D转换电路(12)组成，其中，所述银管电路(5)由第1、第2一直到第16电极构成；所述脑电采集模块(1)的工作方法为由所述银管电极(5)与人的头皮相接触，所述银管电极(5)的输出端与所述前置放大电路(7)的输入端电连接，所述前置放大电路(7)的第一输出端与所述右腿驱动电路(6)的输入端电连接，所述前置放大电路(7)的第二输出端与所述工频陷波(8)的输入端电连接，所述工频陷波(8)的输出端与所述一级放大电路(9)的输入端电连接，所述一级放大电路(9)的输出端与所述二级放大电路(10)的输入端电连接，所述二级放大电路(10)的输出端与所述低通滤波电路(11)的输入端电连接，所述低通滤波电路(11)的输出端与所述A/D转换电路(12)的输入端电连接，且所述A/D转换电路(12)的输入输出端即为所述脑电采集模块(1)的输入输出端。3.根据权利要求1所述基于DSP、ARM的便携式脑电仪，其特征在于：所述脑电分析及控制模块(2)由DSP处理器(13)、HPIB接口电路(14)、ARM处理器(15)、触摸屏(16)、FLASH(17)、RAM(18)、以太网接口(19)、WiFi无线网络(20)、USB接口(21)及存储器(22)组成，其中，所述DSP处理器(13)的第一输入输出端即为所述脑电分析及控制模块(2)的输入输出端、且与所述电脑采集模块(1)的输入输出端电连接，所述DSP处理器(13)的第二输入输出端与所述HPIB接口电路(14)的第一输入输出端电连接，所述HPIB接口电路(14)的第二输入输出端与所述ARM处理器(15)的第一输入输出端电连接，所述ARM处理器(15)的第二输入输出端与所述触摸屏(16)的输入输出端电连接，所述ARM处理器(15)的第三输入输出端与所述FLASH(17)的输入输出端电连接，所述ARM处理器(15)的第四输入输出端与所述RAM(18)的输入输出端电连接，所述ARM处理器(15)的第五输入输出端与所述以太网接口(19)的输入输出端电连接，所述ARM处理器(15)的第六输入输出端与所述WiFi无线网络(20)的输入输出端电连接，所述ARM处理器(15)的第七输入输出端与所述USB接口(21)的第一输入输出端电连接，所述USB接口(21)的第二输入输出端与所述存储器(22)的输入输出端电连接，且所述触摸屏(16)设置在所述机壳(23)外部。4.根据权利要求1所述基于DSP、ARM的便携式脑电仪，其特征在于：所述机壳(23)外部设置有触摸屏(16)、电极导线接口(24)、以太网接口(19)及电源接口(25)组成，其中，所述电极导线接口(24)通过导线与所述银管电极(5)电连接，所述以太网接口(19)通过网线与路由器连接，所述电源接口(25)与外部电源电连接。5.根据权利要求3所述基于DSP、ARM的便携式脑电仪，其特征在于：所述触摸屏(16)显示内容及功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭靳，周扬，王祥傲，夏岩磊，汪先兵，
申请(专利权)人：滁州学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34