[实用新型]多通道生物医学电信号预处理模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多通道生物医学电信号预处理模块。

背景技术

生物医学电信号是现代医学诊断、治疗和研究的重要依据。医生或者科研工作者通常采用电子设备从人体或动物体采集生物医学电信号。但是采集现场往往有着众多的医学设备，它们造成的复杂电磁环境使得采集到的生物医学信号叠加上各种噪声和干扰。其中最常见的是50赫兹的工频干扰和电刀等电子设备引发的基线漂移。

此外，人体或动物体多个部位都会产生电信号。采集者对某个部位进行信号采集时有可能受到邻近部位所发出信号的干扰。比如检测胎儿心电图时，母亲的心电图会叠加在测量信号上。

最后，当前电信号采集系统的发展有着“高精度，多通道，小体积”的趋势。这使得采集系统内各通道元器件的物理间距越来越小，因而各通道相互的电磁干扰越来越严重。

发明内容

为了解决上述生物医学信号采集过程中存在的噪声和干扰问题，本实用新型的目的在于提供一种预处理效果显著，配置灵活、适用面广，可实时处理的多通道生物医学信号预处理模块。

本实用新型提出的多通道生物医学电信号预处理模块，由通道间干扰去除模块1、自适应噪声对消模块2、数字滤波器模块3和总控制单元4组成，其中总控制单元4的输出端分别连接通道间干扰去除模块1、自适应噪声对消模块2和数字滤波器模块3的输入端，总控制单元4负责设定通道间干扰去除模块1、自适应噪声对消模块2和数字滤波器模块3的连接顺序和运行参数；其中：所述通道间干扰去除模块1包括采集系统7、减法器8、数学拟合器9和求解运算器10，干扰信号源5和标准信号源6接入采集系统7输入端的相邻通道，输出端连接减法器8的输入端，减法器8的输出端连接数学拟合器9的输入端，数学拟合器9的输出端连接求解运算器10；减法器8的输入端连接标准信号源6，数学拟合器9的输入端分别连接干扰信号源5和标准信号源6；所述自适应噪声对消模块2由自适应滤波器11组成，自适应滤波器11连接参考信号源12；数字滤波器模块3由一个或多个数字滤波器组成。

本实用新型中，通道间干扰去除模块1的工作过程如下：

1.在采集系统7任一通道中接入标准信号源6，再在其相邻通道中接入干扰信号源5，记录标准信号源6在受相邻通道间干扰后所发生的变化。

2.根据标准信号的变化与相邻通道信号的关系建立通道间干扰的数学模型。

3.基于这一模型，从采集过程中受通道间干扰影响的信号中解出真实生物医学信号。

通道间干扰的数学模型取决于采集系统自身的物理特性，一旦建立便可以应用在该系统采集的所有信号中。

本实用新型设计的自适应噪声对消模块2采用了自适应滤波技术。这项技术的基本特点是不需要预知待分析信号的统计特性，可以直接利用信号的观察值，根据相关判据在观察过程中不断地递归更新滤波器的参数，从而使滤波器的输出最大化地逼近期望信号。具体实施时，在采集系统中预留一个通道用于同步记录来自采集现场或邻近部位的干扰和噪声。然后将这个通道的信号作为自适应滤波器的输入信号，而将其他通道的信号，即生物医学信号作为自适应滤波器的期望信号。这样，滤波器的误差信号就是真实的生物医学信号的最优估计。

本实用新型设计的数字滤波器模块3是对通道间干扰去除模块1和自适应噪声对消模块2的有效补充。该模块包含一个或多个数字滤波器，数字滤波器的参数由总控制单元依照采集现场的状况和对信号质量的要求进行设定。这个模块通常用于抑制工频干扰及其谐波分量。

本实用新型设计的总控制单元4用于对其他三个模块进行配置。它的具体作用是设定各模块的参数和调度各模块的运作顺序。

本实用新型设计的信号预处理模块可用于心脏电标测，脑电检测等生物医学信号的采集。根据信号的特点和采集的要求，方案可以对各模块进行灵活地配置。

本实用新型的有益效果：

1.通过建立数学模型的方式消除通道间干扰可以最大化地消除通道间的干扰，并具有一劳永逸的效果。

2.自适应滤波技术对来自采集现场或其他部位的非平稳干扰有着显著的消除效果。

3.本实用新型设计的方案可以灵活地运用于各种生物医学信号的采集。

4.建立通道间干扰的数学模型后，本实用新型设计的方案可以在信号采集的同时进行预处理，也即具有实时运算的能力。

5.本实用新型设计的方案可以PC机或DSP上实现，因而可以集成到信号采集系统中。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1结构图示。