[发明专利]用于家庭睡眠监测领域的多模态生理电信号监护系统

权利要求书

1.一种用于家庭睡眠监测领域的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，其包括信号采集电极组件、预处理电路模块、多模态生理电信号处理模块、信号采集控制模块、无线传输模块、电源功耗管理模块和终端设备以及相应的嵌入式控制软件程序及信号分析解算算法模块；其中：

信号采集电极组件，用于包括EEG、EOG、ECG和EMG在内的多模态信号的感知，得到混杂较多噪声的生理电信号的原始模拟数值；

预处理电路模块，用于去除原始模拟多模态生理电信号频带外的噪声以及50Hz工频及其倍频干扰的去除；

多模态生理电信号处理模块，用于实现原始生理电信号的LPF低通滤波、多路MUX复用、多级PGA程控放大、AD模拟数字转换以及提供信号处理所需的高精度CLK时钟信号，得到数字多模态生理电信号；

信号采集控制模块，借助SPI串行通信接口将控制指令以全双工、同步通信的方式传输至多模态生理电信号处理模块；

无线传输模块，用于将多模态生理电信号处理模块获得的数字多模态生理电信号发送至空中接口完成数据的无线传输；

电源功耗管理模块，用于向预处理电路模块、多模态生理电信号处理模块、信号采集控制模块和无线传输模块供电；

终端设备，用于信号接收显示、数据存储、数据分析功能，完成与使用者的视觉交互、并提供系统工作日志的存储回传；

嵌入式控制软件程序及信号分析解算算法模块，用于控制多模态生理电信号的采集转换时序进程，对采集得到的数字多模态生理电信号进行分析解算，并将解算结果以报告的形式进行展现；其中的信号分析解算算法模块对数字多模态生理电信号进行去伪迹预处理后，采用支持向量机SVM进行睡眠阶段分类，再对每一段信号进行特征提取，提取的特征包括时域、频域以及非线性特征；最后根据特征对睡眠状态进行分类，从而实现睡眠质量分析与评估。

2.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，信号采集电极组件采用生物传感电极，其包括金杯电极和Ag/AgCl电极。

3.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，信号采集电极组件采集的原始模拟多模态生理电信号还包括呼吸气流、血氧饱和度和体动信号。

4.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，预处理电路模块包括二阶RC电路搭建的LPF低通滤波电路和物理陷波电路。

5.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，多模态生理电信号处理模块为ADS1299芯片。

6.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，信号采集控制模块由MCU芯片构成。

7.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，无线传输模块为蓝牙模块，其运行于全球开放的2.400～2.500GHz频段，支持SPP工作模式。

8.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，电源功耗管理模块包括锂电池以及外围电路，所述外围电路包括DC-DC升压电路和DC-DC低压差线性稳压电路LDO。

9.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，数据解算模块中采用二阶盲辨识算法SOBI对数字多模态生理电信号进行去伪迹预处理。

10.根据权利要求1所述的多模态生理电信号监护系统，其特征在于，数据解算模块根据睡眠阶段分类的结果，分别给出入睡时间、清醒时间、总睡眠时长、不同睡眠阶段分别时长以及睡眠效率的睡眠分析结果。