一种便携式生理信号多模态采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种便携式生理信号多模态采集装置，包括8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极、1通道呼吸采集电极、高精度采集转换模块、低功耗ARM处理器、数据传输模块、数据存储模块和实时数据显示分析软件；所述8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极分别与高精度采集转换模块相连，高精度采集转换模块与低功耗ARM处理器相连接，低功耗ARM处理器分别连接数据传输模块和数据存储模块，数据传输模块与实时数据显示分析软件相连。本发明专利技术的脑电采集装置可以得到高的共模抑制比以及极低的输入噪声，具有超低的功耗，整机功耗只有40ma，整体性能可靠，结构简单，体积超小，重量轻，可以方面的佩戴在使用者身上。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式生理信号多模态采集装置
本专利技术属于生理信号同步采集
，特别涉及一种便携式生理信号多模态采集装置。
技术介绍
多模态生理信号采集装置是一种通过无创方式同步获取大脑、眼动、肌肉、心电、呼吸信号的采集装置，这种设备是为了一些研究需要长时间地、同步地、采集这些生理信号而设计的，同时需要方便被试进行佩戴进行检测，比如睡眠分期研究、癫痫研究、测谎等。然而现有的设备很少能做到同步采集多模态的信号，更主要的是这些设备都非常巨大，有些甚至需要使用市电电网供电，并不能实现被试随身携带长时间的监测，不仅加大了采集信号的难度而且会影响医疗和科研的进展。现有的脑电采集装置普遍采用传统的信号调理模块，如前置放大器、模拟陷波器等来实现信号的分离采集，这种设置很难以很高的共模抑制比来获取高精度的脑电信号，它们不仅共模抑制比较低，而且模拟器件的增多不仅增加电路的体积和成本，同时器件本身的噪声也会影响到脑电信号质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以得到高的共模抑制比以及极低的输入噪声，具有超低的功耗，电路的整体性能可靠，体积超小，可以方面的佩戴在使用者身上的一种便携式生理信号多模态采集装置。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种便携式生理信号多模态采集装置，包括8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极、1通道呼吸采集电极、高精度采集转换模块、低功耗ARM处理器、数据传输模块、数据存储模块和实时数据显示分析软件；所述8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极分别与高精度采集转换模块相连，高精度采集转换模块与低功耗ARM处理器相连接，低功耗ARM处理器分别连接数据传输模块和数据存储模块，数据传输模块与实时数据显示分析软件相连。进一步地，所述高精度采集转换模块包括信号输入接口、8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片，信号输入接口采用19PIN的HDMI接口；8通道脑电采集电极的输出信号通过19PIN的HDMI接口传输至8通道同步模数转换芯片，1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极的输出信号分别通过19PIN的HDMI接口传输至2通道同步模数转换芯片；参考信号通过焊接0欧电阻的方式进行通道组合，8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片的右腿驱动电路进行共享，共模信号通过程序配置从任意通道进行提取，两片模数转换芯片同享一个信号作为数据采样的同步信号。进一步地，所述低功耗ARM处理器通过SPI总线挂载8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片，低功耗ARM处理器通过片选信号区分8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片的输出信号；READY信号将提示低功耗ARM处理器通过SPI总线读取8通道同步模数转换芯片或2通道同步模数转换芯片的数据；低功耗ARM处理器通过SPI总线连接存储器，存储器包括TF卡和FATFS文件系统；低功耗ARM处理器通过IIC总线连接OLED显示屏、用户按键和LED指示灯；低功耗ARM处理器通过LPUART通信接口连接蓝牙模块，蓝牙模块采用标准4.0蓝牙，使用BLE协议；低功耗ARM处理器通过USB接口连接USB接口电路。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的脑电采集装置可以得到高的共模抑制比(>100dB)以及极低的输入噪声(<1uVpp)，与常规脑电采集装置相比，本专利技术在降低设备费用以及减小设备体积的基础上提高了共模抑制比，获得的脑电信号质量更高；2、本专利技术具有超低的功耗，整机功耗只有40ma，在实际测试中，使用900mah的锂电池的情况下可以连续正常工作20小时。可以应用在各种场景，比如：睡眠监测、情绪评估、癫痫监测等方面；3、本专利技术的电路的整体性能可靠，结构简单，体积超小，重量轻，可以方面的佩戴在使用者身上。不仅能够高精度的获得脑电信号而且成本较低，可以广泛的应用到医疗、家庭监护等领域。附图说明图1为本专利技术的便携式生理信号多模态采集装置的结构示意图；图2为本专利技术的便携式生理信号多模态采集装置的电路连接示意图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术的技术方案。如图1所示，一种便携式生理信号多模态采集装置，包括8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极、1通道呼吸采集电极、高精度采集转换模块、低功耗ARM处理器、数据传输模块、数据存储模块和实时数据显示分析软件；所述8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极分别与高精度采集转换模块相连，高精度采集转换模块与低功耗ARM处理器相连接，低功耗ARM处理器分别连接数据传输模块和数据存储模块，数据传输模块与实时数据显示分析软件相连。进一步地，所述高精度采集转换模块包括信号输入接口、8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片，信号输入接口采用19PIN的HDMI接口；8通道脑电采集电极的输出信号通过19PIN的HDMI接口传输至8通道同步模数转换芯片，1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极的输出信号分别通过19PIN的HDMI接口传输至2通道同步模数转换芯片；参考信号通过焊接0欧电阻的方式进行通道组合，8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片的右腿驱动电路进行共享，共模信号通过程序配置从任意通道进行提取，两片模数转换芯片同享一个信号作为数据采样的同步信号。进一步地，如图2所示，所述低功耗ARM处理器通过SPI总线挂载8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片，低功耗ARM处理器通过片选信号区分8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片的输出信号；READY信号将提示低功耗ARM处理器通过SPI总线读取8通道同步模数转换芯片或2通道同步模数转换芯片的数据；低功耗ARM处理器通过SPI总线连接存储器，存储器包括TF卡和FATFS文件系统；所有生理电信号的数据将由TF卡存储模块进行本地离线存储。低功耗ARM处理器通过IIC总线连接OLED显示屏、用户按键和LED指示灯；设备运行状态可通过OLED显示屏和LED指示灯提示，用户按键可以进行设备的工作状态切换，也可以进入低功耗模式；低功耗ARM处理器通过LPUART通信接口连接蓝牙模块，蓝牙模块采用标准4.0蓝牙，使用BLE协议；低功耗ARM处理器通过USB接口连接USB接口电路。8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极将获取到的脑电信号直接送入高精度采集转换模块，8通道脑电采集电极可随意切换成眼电、肌电、心电电极等生理电信号，多通道的生理信号经高精度采集转换模块转换为数字信号，通过低功耗ARM处理器进行读取，将数据进行滤波和编码等一系列的处理后，将数据发送至数据存储模块进行存储，再根据具体需要将某一通道的数据通过蓝牙模块或者USB传输模块送到实时数据显示分析软件中。其中高精度采集转换模块采用高精度、低噪声、高共模抑制比的低功耗模数转换芯片如ADS1299构成的模拟前端；低功耗ARM处理器在及时获取数据、处理数据的同时也可有效的控制功耗，可采用STM32L053芯片实现；低功耗ARM处理器也需要协同数据存储模块完成数据存储工作，数据存储模块由TF卡和FATFS文件系统构成。低功耗ARM处理器也可以将数据传送到蓝牙模块进行无线传输或者USB传送模块进行有线传输，蓝牙模块为标准的4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式生理信号多模态采集装置，其特征在于，包括8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极、1通道呼吸采集电极、高精度采集转换模块、低功耗ARM处理器、数据传输模块、数据存储模块和实时数据显示分析软件；所述8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极分别与高精度采集转换模块相连，高精度采集转换模块与低功耗ARM处理器相连接，低功耗ARM处理器分别连接数据传输模块和数据存储模块，数据传输模块与实时数据显示分析软件相连。

【技术特征摘要】
1.一种便携式生理信号多模态采集装置，其特征在于，包括8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极、1通道呼吸采集电极、高精度采集转换模块、低功耗ARM处理器、数据传输模块、数据存储模块和实时数据显示分析软件；所述8通道脑电采集电极、1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极分别与高精度采集转换模块相连，高精度采集转换模块与低功耗ARM处理器相连接，低功耗ARM处理器分别连接数据传输模块和数据存储模块，数据传输模块与实时数据显示分析软件相连。2.根据权利要求1所述的一种便携式生理信号多模态采集装置，其特征在于，所述高精度采集转换模块包括信号输入接口、8通道同步模数转换芯片和2通道同步模数转换芯片，信号输入接口采用19PIN的HDMI接口；8通道脑电采集电极的输出信号通过19PIN的HDMI接口传输至8通道同步模数转换芯片，1通道心电采集电极和1通道呼吸采集电极的输出信号分别通过19PIN的HDMI接口传输至2通道同步模数转换芯片；参考信号通过焊接0欧电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢佳欣，刘铁军，唐兴峰，刘鹏，任艳丽，何垣谛，姜东，应少飞，郜东瑞，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51