[发明专利]一种生物电信号采集装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物电信号采集装置及方法，尤其涉及一种对多采集通道进行切换采集的生物电信号采集装置及方法。

背景技术

 目前微弱生物电信号检测通常有两种方法。一种是普遍采用的比较复杂的交流放大电路架构，包括缓冲、仪表放大、高通滤波、二级放大、多阶低通滤波、模拟开关、差分电平偏移、模数转换等多级放大电路结构。由于该电路结构使用了截至频率较低的高通滤波器，当导联上产生干扰较大，造成第一级仪表放大电路输出饱和，进而对高通滤波器的电容充电；若此时病人状况恢复，导联上干扰几乎消除，然而高通滤波器的隔直电容需要非常长的时间才能释放完，这在临床上造成了严重的基线漂移。由于交流放大电路架构存在该缺陷，于是业界开始使用直流放大电路架构进行心电信号采样。

2009年公开的专利CN200910107383.1提出了一种直流放大信号采集装置。该装置去除了交流放大方案中信号采集通道上的高通滤波装置，使用了保护电路、缓冲、仪表放大、RC低通、模拟开关、单端-差分放大、模数转换的电路架构，较好地解决了交流放大方案中由于隔直电容存在引起的基线漂移问题。该方案相比交流放大方案有性能成本优势。该专利的提出的方案中，模拟开关之前使用了8路仪表放大器，这不利于降低电路成本；将信号由差分转单端，再由单端转差分的做法也增大了电路成本。

 

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种生物电信号采集装置及方法，克服现有技术生物电信号采集装置及方法电路复杂、成本高的技术问题。

本发明的技术方案是：构建一种生物电信号采集装置，包括进行信号采集的多条采集通道90、输入保护/低通滤波电路10、缓冲器20、通道选择及差分放大单元30、模数转换电路60、处理器单元70，所述输入保护/低通滤波电路10对采集的信号进行能量限制以保护电路，再进行低通滤波，所述缓冲器20对采集的信号进行阻抗变换，通道选择及差分放大单元30选择当前需要转换的模拟通道及接下来需要采样的模拟通道并切换，对当前需要转换的模拟通道和即将转换的模拟通道信号进行差分放大和输出；所述模数转换电路60对信号进行模数转换然后输入到处理器单元70，所述处理器单元控制所述通道的选择与切换并接收所述模数转换电路60输出的信号。

本发明的进一步技术方案是：所述生物电信号采集装置还包括将人体设置在中心电位的右腿驱动电路90，所述右腿驱动电路90包括运放和电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，所述运放的负相输入端分别通过电阻R1、电阻R2、电阻R3连接输入端RA_BUF、输入端LA_BUF和输入端LL_BUF，所述运放的正相输入端连接人体的中心电位，所述运放的负相输入端通过电阻R4连接所述运放的输出端，所述运放的输出端通过限流电阻R5连接导联RL。

本发明的进一步技术方案是：所述输入保护/低通滤波电路10包括气体放电管、限流电阻、滤波电容、高频交流耦合电容、双二极管，所述气体放电管的两端分别连着导联输入和浮地；限流电阻一端与导联输入端相连，另一端与缓冲器20的同相输入端相连；滤波电容的一端与所述输入缓冲电路20同相端相连，另一端与浮地相连；高频交流耦合电容一端与高频信号源的输出相连，另一端与缓冲器20同相端相连；双二极管的中心抽头端与缓冲器的同相输入端相连，另两端分别与正负电源相连。

本发明的进一步技术方案是：所述缓冲器20由一个低失调电压、低失调电流、低噪声的单运放构成，单运放同相端与输入保护电路/低通滤波器10中的限流电阻相连，反相端接运放自身的输出端并与模拟开关30的输入通道相连。

本发明的进一步技术方案是：所述通道选择及差分放大单元30包括通道选择电路及差分放大电路32，所述通道选择电路包括模拟开关阵列31及切换电路33，所述模块开关阵列31连接所述缓冲器20及所述差分放大电路32，所述切换电路33连接所述差分放大电路32及所述模数转换电路60。

本发明的进一步技术方案是：所述通道选择及差分放大单元30包括通道选择电路及差分放大电路，所述通道选择电路包括模拟开关及电阻，所述模拟开关通过所述缓冲器20及输入保护/低通滤波电路10连接多路采集通道，所述电阻通过所述缓冲器20及输入保护/低通滤波电路10连接一种采集通道。