專利名稱：一種生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生理信號(hào)采集處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種心電信號(hào)等生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)和裝置。
背景技術(shù)：
在各領(lǐng)域，存在很多數(shù)據(jù)信號(hào)需要被實(shí)時(shí)采集并監(jiān)測(cè)的情況，若采用人工采集與監(jiān)測(cè)，則耗時(shí)費(fèi)力，效率低下；若為每一個(gè)信號(hào)源配置一套采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，勢(shì)必造成資源的浪費(fèi)和不必要的成本投入。在醫(yī)療領(lǐng)域，對(duì)于許多病患者而言，其生理參數(shù)能夠有效地反映其病情狀態(tài)以及治療康復(fù)情況，因此，反映病患者生理參數(shù)的生理弱電信號(hào)的采集處理，對(duì)其康復(fù)與治療十分重要。例如心腦血管疾病患者，臨床醫(yī)生可以通過(guò)查看病患者生理參數(shù)記錄的心電信號(hào)來(lái)評(píng)價(jià)估計(jì)病患者的健康狀態(tài)，康復(fù)情況。具體地，心電信號(hào)作為心腦血管病患者最重要的生理參數(shù)之一，對(duì)臨床醫(yī)生能夠估計(jì)疾病的嚴(yán)重性，及時(shí)掌握病患者的生理特征，并針對(duì)病患者的具體病情來(lái)設(shè)計(jì)治療方案方法，甚至挽救病患者的生命具有非常重要的作用。現(xiàn)有的生理弱電信號(hào)(如心電信號(hào))采集處理技術(shù)大部分存在價(jià)格昂貴、功耗高、 體積大，精度低等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足人體傳感網(wǎng)和動(dòng)物生理參數(shù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)等無(wú)人監(jiān)測(cè)、移動(dòng)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)和裝置，其體積小、功耗低、成本低能夠安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地采集處理生理弱電信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，包括至少一個(gè)采集處理裝置，以及與所述采集處理裝置連接的一信號(hào)協(xié)調(diào)器；所述采集處理裝置，用于從生物體上采集得到模擬生理弱電信號(hào)，進(jìn)行多級(jí)放大， 以及通過(guò)多級(jí)濾波處理后得到模擬生理信號(hào)，然后將所述模擬生理信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字生理信號(hào)，傳輸給信號(hào)協(xié)調(diào)器；所述信號(hào)協(xié)調(diào)器，用于接收數(shù)字生理信號(hào)，并對(duì)所述數(shù)字生理信號(hào)進(jìn)行處理后，控制將所述數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)，發(fā)送到無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中。較優(yōu)地，所述的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，還包括至少一遠(yuǎn)端接收裝置，用于接收信號(hào)協(xié)調(diào)器通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出來(lái)的數(shù)字生理通信信號(hào)，解析數(shù)字生理通信信號(hào)得到生物體的生理弱電信號(hào)并處理。 較優(yōu)地，所述采集處理裝置，包括至少一信號(hào)采集傳感器，至少一放大單元，至少一濾波電路單兀，以及一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一傳輸模塊；其中，所述信號(hào)采集傳感器，設(shè)置在生物體相應(yīng)位置，用于在生物體進(jìn)行生理活動(dòng)時(shí)，從生物體上采集模擬生理弱電信號(hào)；
所述放大單元，用于將所述模擬生理弱電信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大，得到模擬生理信號(hào)； 包括相互串聯(lián)連接的一儀表放大子單元和至少一個(gè)二級(jí)放大子單元，對(duì)采集來(lái)的生理弱電信號(hào)進(jìn)行放大；所述濾波電路單元，用于將所述放大單元放大后的所述模擬生理信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波，然后進(jìn)行陷波處理；包括相互串聯(lián)的高通濾波器、低通濾波器、低頻和高頻陷波器，且高通濾波器另一端串聯(lián)到所述二級(jí)放大器，接收放大后的模擬生理信號(hào)進(jìn)行濾波，低頻或高頻陷波器另一端串聯(lián)到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將濾波后的模擬生理信號(hào)輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)過(guò)放大、濾波后的模塊生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，得到數(shù)字生理信號(hào)；所述傳輸模塊，用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字生理信號(hào)傳輸給所述信號(hào)協(xié)調(diào)器；所述傳輸模塊為Zigbee無(wú)線傳輸模塊。較優(yōu)地，所述采集處理裝置，具有多個(gè)相互并聯(lián)的由所述放大儀表子單元、二級(jí)放大子單元、高通濾波器、低通濾波器、高頻陷波器、低頻陷波器組成的放大濾波通道，每一放大濾波通道中的放大儀表子單元分別與所述信號(hào)采集傳感器連接，接收采集的生理弱電信號(hào)；每一放大濾波通道中的高頻或者低頻陷波器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接；所述每個(gè)通道分別單獨(dú)連接到一個(gè)信號(hào)采集傳感器，獨(dú)立采集到心理弱電信號(hào)， 經(jīng)過(guò)儀表放大子單元、二級(jí)放大子單元、O. 05Hz高通濾波器、150Hz低通濾波器、35Hz陷波器和50Hz陷波器信號(hào)處理電路，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后通過(guò)傳輸模塊進(jìn)行控制編碼后傳輸出去。較優(yōu)地，所述采集處理裝置還包括一雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)；所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)包括多個(gè)輸入端，一輸出端和一控制驅(qū)動(dòng)端，所述多個(gè)輸入端分別連接到多個(gè)信號(hào)采集傳感器，輸出端連接到放大單元，控制驅(qū)動(dòng)端連接到驅(qū)動(dòng)輸入控制器，并控制雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)在米集的任一時(shí)刻，只開(kāi)啟連通多個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端，采集其中一個(gè)信號(hào)采集傳感器中的生理弱電信號(hào)并傳輸?shù)接梢凰龇糯髥卧蜑V波電路單元組成的濾波通道進(jìn)行放大濾波處理；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、傳輸模塊集成在一單片機(jī)中，并且所述單片機(jī)連接到所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)控制驅(qū)動(dòng)端，控制所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)中各路多選一開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉；所述單片機(jī)為采用SOC級(jí)Zigbee單片機(jī) CC2530實(shí)現(xiàn)，其中，所述Zigbee單片機(jī)CC2530包括一 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RF射頻模塊；采用Zigbee2006或者Zigbee2007無(wú)線通信協(xié)議棧進(jìn)行組網(wǎng)；所述采集處理裝置還包括一并聯(lián)在多個(gè)信號(hào)采集傳感器/保護(hù)電路單元和雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)/放大單元之間的導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)及報(bào)警電路單元，用于在信號(hào)采集傳感器由于沒(méi)有安裝好或者脫落從而使沒(méi)有采集到生理弱電信號(hào)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；所述導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)及報(bào)警電路單元，其啟動(dòng)端連接到Zigbee單片機(jī)CC2530，由Zigbee單片機(jī)CC2530 單片機(jī)控制其開(kāi)啟或者關(guān)閉。較優(yōu)地，所述信號(hào)協(xié)調(diào)器，包括至少一接收模塊，一無(wú)線通信傳輸模塊，以及一控制協(xié)調(diào)模塊和串口通訊模塊，其中所述接收模塊，用于通過(guò)有線/無(wú)線接口，接收從所述采集處理裝置發(fā)送來(lái)的數(shù)字生理信號(hào)；所述接收模塊是采用SOC級(jí)Zigbee單片機(jī)CC2530實(shí)現(xiàn)；其中，所述Zigbee單片機(jī)CC2530包括一 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RF射頻模塊，并將所述控制協(xié)調(diào)模塊集成到其中； 采用Zigbee2006或者Zigbee2007無(wú)線通信協(xié)議棧進(jìn)行組網(wǎng)；所述無(wú)線通信傳輸模塊，用于將接收到的數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；所述無(wú)線通信傳輸模塊是TC35IGSM模塊；所述Zigbee單片機(jī)CC2530和采集處理裝置/TC 35IGSM模塊還分別包括一加解密壓縮模塊，用于對(duì)在 Zigbee單片機(jī)CC2530和采集處理裝置/TC 35IGSM模塊之間傳輸?shù)臄?shù)字生理信號(hào)利用加解密算法和壓縮算法進(jìn)行加解密壓縮處理；所述控制協(xié)調(diào)模塊，用于控制接收模塊接收到的數(shù)字生理信號(hào)通過(guò)串口通訊模塊發(fā)送給無(wú)線通信傳輸模塊，并控制將無(wú)線通信傳輸模塊接收到的數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)；所述串口通訊模塊，用于在控制協(xié)調(diào)模塊的控制下，將接收模塊接收到的數(shù)字生理信號(hào)傳輸?shù)綗o(wú)線通信傳輸模塊。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的還提供一種生理弱電信號(hào)采集處理裝置，包括至少一信號(hào)采集傳感器，至少一放大單元，至少一濾波電路單元，以及一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一傳輸模塊；其中，所述信號(hào)采集傳感器，設(shè)置在生物體相應(yīng)位置，用于在生物體進(jìn)行生理活動(dòng)時(shí)，從生物體上采集模擬生理弱電信號(hào)；所述放大單元，用于將所述模擬生理弱電信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大，得到模擬生理信號(hào)； 包括相互串聯(lián)連接的一儀表放大子單元和至少一個(gè)二級(jí)放大子單元，對(duì)采集來(lái)的生理弱電信號(hào)進(jìn)行放大；所述濾波電路單元，用于將所述放大單元放大后的所述模擬生理信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波，然后進(jìn)行陷波處理；包括相互串聯(lián)的高通濾波器、低通濾波器、低頻和高頻陷波器，且高通濾波器另一端串聯(lián)到所述二級(jí)放大器，接收放大后的模擬生理信號(hào)進(jìn)行濾波，低頻或高頻陷波器另一端串聯(lián)到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將濾波后的模擬生理信號(hào)輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)過(guò)放大、濾波后的模塊生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，得到數(shù)字生理信號(hào)；所述傳輸模塊，用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字生理信號(hào)傳輸出去；所述傳輸模塊為Zigbee無(wú)線傳輸模塊。較佳地，所述采集處理裝置具有多個(gè)相互并聯(lián)的由所述放大儀表子單元、二級(jí)放大子單元、高通濾波器、低通濾波器、高頻陷波器、低頻陷波器組成的放大濾波通道，每一放大濾波通道中的放大儀表子單元分別與所述信號(hào)采集傳感器連接，接收采集的生理弱電信號(hào)；每一放大濾波通道中的高頻或者低頻陷波器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。較佳地，所述每個(gè)通道分別單獨(dú)連接到一個(gè)信號(hào)采集傳感器，獨(dú)立采集到心理弱電信號(hào)，經(jīng)過(guò)儀表放大子單元、二級(jí)放大子單元、O. 05Hz高通濾波器、150Hz低通濾波器、 35Hz陷波器和50Hz陷波器等信號(hào)處理電路，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后通過(guò)傳輸模塊進(jìn)行控制編碼后傳輸出去。較佳地，所述的采集處理裝置還包括一雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)；所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)包括多個(gè)輸入端，一輸出端和一控制驅(qū)動(dòng)端，所述多個(gè)輸入端分別連接到多個(gè)信號(hào)采集傳感器，輸出端連接到放大單元，控制驅(qū)動(dòng)端連接到驅(qū)動(dòng)輸入控制器，并控制雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)在米集的任一時(shí)刻，只開(kāi)啟連通多個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端，采集其中一個(gè)信號(hào)采集傳感器中的生理弱電信號(hào)并傳輸?shù)接梢凰龇糯髥卧蜑V波電路單元組成的濾波通道進(jìn)行放大濾波處理；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、傳輸模塊集成在一單片機(jī)中，并且所述單片機(jī)連接到所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)的控制驅(qū)動(dòng)端，控制所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)中各路多選一開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉；所述單片機(jī)為采用SOC級(jí)Zigbee單片機(jī) CC2530實(shí)現(xiàn)，其中，所述Zigbee單片機(jī)CC2530包括一 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RF射頻模塊；采用Zigbee2006或者Zigbee2007無(wú)線通信協(xié)議棧進(jìn)行組網(wǎng)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)和裝置，其體積小、功耗低、成本低能夠安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地采集處理生理弱電信號(hào)。進(jìn)一步地，其通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行通道導(dǎo)聯(lián)切換，將一或多通道生理弱電信號(hào)減少至單通道，大大降低了電路的尺寸、成本和功耗。同時(shí)，本發(fā)明采用小體積、微功耗的S0C(System on a Chip,系統(tǒng)級(jí)芯片)射頻單片機(jī)作為數(shù)據(jù)采集和發(fā)射單元，進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)，使整個(gè)無(wú)線生理弱電信號(hào)監(jiān)測(cè)采集節(jié)點(diǎn)的尺寸、成本、功耗進(jìn)一步減?。桓M(jìn)一步地，本發(fā)明通過(guò)采用紫蜂(Zigbee)無(wú)線網(wǎng)技術(shù)，將生理弱電信號(hào)監(jiān)測(cè)采集單元作為紫蜂(Zigbee)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，使之滿足人體傳感網(wǎng)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)等無(wú)人監(jiān)測(cè)、移動(dòng)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的應(yīng)用需要。并且，進(jìn)一步地，其通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，將生理弱電信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)端接收裝置終端，供遠(yuǎn)程檢測(cè)，控制和醫(yī)療使用。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例采集處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例帶有雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)的采集處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)電路結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的紫蜂(Zigbee)無(wú)線傳輸單片機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)測(cè)試中一通道接收到的波形數(shù)據(jù)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)和裝置的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)和裝置進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例中，以心電信號(hào)為例，對(duì)本發(fā)明的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)和裝置進(jìn)行詳細(xì)描述，即在本發(fā)明實(shí)施例中，所述生理弱電信號(hào)為心電信號(hào)，但應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是， 本發(fā)明所述的生理弱電信號(hào)，包括但不限于心電信號(hào)，亦包括其他人體的生理弱電信號(hào)，如腦電波信號(hào)、皮膚觸覺(jué)信號(hào)等。本發(fā)明實(shí)施例中只是以心電信號(hào)為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，以便使本領(lǐng)域技術(shù)人員充分理解本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明保護(hù)范圍以權(quán)利要求中限定的范圍為準(zhǔn)。作為一種可實(shí)施方式，如圖I所示，為本發(fā)明實(shí)施生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，本發(fā)明實(shí)施例的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)包括至少一個(gè)采集處理裝置 100，以及與所述采集處理裝置100連接的一信號(hào)協(xié)調(diào)器200。5/12 頁(yè)所述采集處理裝置100，用于從生物體上采集得到模擬生理弱電信號(hào)，進(jìn)行多級(jí)放大，以及通過(guò)多級(jí)濾波處理(包括高通和低通濾波、陷波處理等)得到模擬生理信號(hào)，然后將所述模擬生理信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字生理信號(hào)，傳輸給信號(hào)協(xié)調(diào)器200 ；所述信號(hào)協(xié)調(diào)器200，用于接收數(shù)字生理信號(hào)，并對(duì)所述數(shù)字生理信號(hào)進(jìn)行處理后，控制將所述數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)，發(fā)送到無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中。較佳地，作為一種可實(shí)施方式，所述采集處理裝置100與所述信號(hào)協(xié)調(diào)器200之間，既可以無(wú)線連接，也可以有線連接。更佳地，作為一種可實(shí)施方式，所述采集處理裝置100與所述信號(hào)協(xié)調(diào)器200之間無(wú)線連接，是通過(guò)紫峰(Zigbee)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的。較佳地，本發(fā)明實(shí)施例的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，還包括至少一遠(yuǎn)端接收裝置300，用于接收信號(hào)協(xié)調(diào)器200通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出來(lái)的數(shù)字生理通信信號(hào)，解析數(shù)字生理通信信號(hào)得到生物體的生理弱電信號(hào)并處理。作為一種可實(shí)施方式，所述無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可以是GSM、CDMA等2G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，也可以是TD-CDMA、CDMA2000、WCDMA等3G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，更可以是TD-LTE等LTE無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。所述遠(yuǎn)端接收裝置300，可以是各種具有接收無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的裝置，如計(jì)算機(jī)、PAD、手機(jī)、掌上終端等。本發(fā)明實(shí)施例中，遠(yuǎn)端接收裝置300解析數(shù)字生理通信信號(hào)得到生物體的生理弱電信號(hào)并處理，是一種現(xiàn)有技術(shù)，因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，不再詳細(xì)描述。下面以心電信號(hào)為例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的采集處理裝置100進(jìn)行詳細(xì)描述。作為一種可實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例中，如圖2所示，所述采集處理裝置100，包括至少一信號(hào)采集傳感器110，至少一放大單元120，至少一濾波電路單元130，以及一模數(shù)轉(zhuǎn)換器141, 一傳輸模塊142。其中，所述信號(hào)采集傳感器110，設(shè)置在生物體相應(yīng)位置(如人體心臟位置)，用于在生物體進(jìn)行生理活動(dòng)時(shí)，從生物體上采集模擬生理弱電信號(hào)；信號(hào)采集傳感器110采集到的是一種模擬信號(hào)，其反映生物體的生理活動(dòng)狀況， 本發(fā)明中，將此種采集到的模擬信號(hào)稱為模擬生理弱電信號(hào)。作為一種可實(shí)施方式，所述信號(hào)米集傳感器110可以是SOC心電模擬傳感器 ADS194，其集成可附著在生物體表面，如人體表面(如手腕處)的4個(gè)電極采樣到微弱的生理電信號(hào)，分別為RA、LA、LL、RL ；作為另一種可實(shí)施方式，所述信號(hào)米集傳感器110可以是SOC心電模擬傳感器 ADS1296或者ADS1298，相應(yīng)內(nèi)部集成了 6個(gè)或者8個(gè)通道的微弱生理弱電信號(hào)采集電極。所述放大單元120，用于將所述模擬生理弱電信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大，得到模擬生理信號(hào)，使其能夠被識(shí)別和處理。所述濾波電路單元130，用于將所述放大單元120放大后的所述模擬生理信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波，然后進(jìn)行陷波處理，去除采集到的所述模擬生理信號(hào)中的干擾信號(hào)。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器141，用于將經(jīng)過(guò)放大、濾波后的模塊生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 得到數(shù)字生理信號(hào)。
所述傳輸模塊142，用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字生理信號(hào)傳輸給信號(hào)協(xié)調(diào)器200。較佳地，所述放大單元120，包括相互串聯(lián)連接的一儀表放大子單元121和至少一個(gè)二級(jí)放大子單元122。作為一種可實(shí)施方式，所述儀表放大子單元121為高增益、高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移、動(dòng)態(tài)范圍大且性能穩(wěn)定的超精密儀表放大器，其可以是0PA128;作為一種可實(shí)施方式，所述二級(jí)放大子單元122為高增益的精密放大器，其可以是 0PA2335。心電信號(hào)屬于低頻生物醫(yī)學(xué)的一種模擬生理弱電信號(hào)，通過(guò)信號(hào)采集傳感器從生物體(如人體)的皮膚利用電極采集自生物體表面，其信號(hào)頻率低(O. 05 100Hz)，信號(hào)源阻抗大(約1000ΚΩ)，信號(hào)非常微弱(O. I ImV)，加上各種干擾和噪聲的影響，給心電信號(hào)的檢測(cè)帶來(lái)很大的困難。而且，心電信號(hào)的各種干擾之間的頻譜相互重疊，有些干擾還與心電信號(hào)本身的基頻相重合，特別是50Hz及其倍頻附近的工頻干擾、IHz以下的基線漂移干擾以及35Hz肌電干擾噪聲是非常重要的干擾源，在心電信號(hào)處理中應(yīng)當(dāng)消除或抑制，以提高心電信號(hào)的信噪比。本發(fā)明實(shí)施例的采集處理裝置100，根據(jù)心電信號(hào)的特點(diǎn)，以高增益、高輸入阻抗、 高共模抑制比、低噪聲、低漂移、動(dòng)態(tài)范圍大且性能穩(wěn)定的超精密儀表放大器如0PA128作為儀表放大子單元121對(duì)采集來(lái)的進(jìn)行放大，保證精準(zhǔn)地放大采集到的心電信號(hào)。然后，以高增益的至少一個(gè)精密放大器如0PA2335作為至少一個(gè)二級(jí)放大子單元122對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行二級(jí)放大。通過(guò)儀表放大和二級(jí)放大分別放大，從而既可以保證準(zhǔn)確放大采集到的心電信號(hào)，又可以節(jié)約成本。較佳地，作為一種可實(shí)施方式，所述濾波電路單元130，包括相互串聯(lián)的高通濾波器131、低通濾波器132、低頻和高頻陷波器133、134，且高通濾波器131另一端串聯(lián)到所述二級(jí)放大子單元122，接收放大后的模擬生理信號(hào)進(jìn)行濾波，低頻或高頻陷波器另一端串聯(lián)到模數(shù)轉(zhuǎn)換器141，將濾波后的模擬生理信號(hào)輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器141。本發(fā)明實(shí)施例中，作為一種可實(shí)施方式，還根據(jù)心電信號(hào)的特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置高、低通濾波器131、132濾除心電頻率范圍以外的高頻干擾信號(hào)和直流漂移干擾信號(hào)，使通帶頻率為O. 05 150Hz，再經(jīng)過(guò)50Hz的高頻陷波器134濾除工頻干擾、以及35Hz的低頻陷波器 133濾除肌電干擾。經(jīng)過(guò)放大、濾波處理后的心電信號(hào)輸送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD/DA轉(zhuǎn)換器)141，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器141轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(數(shù)字生理信號(hào))，發(fā)送到傳輸模塊142，由傳輸模塊142傳輸給信號(hào)協(xié)調(diào)器200。較佳地，作為一種可實(shí)施方式，所述傳輸模塊142為一有線傳輸模塊，如串行口或者有線網(wǎng)絡(luò)等，或者無(wú)線傳輸模塊，如藍(lán)牙無(wú)線傳輸模塊、WiFi無(wú)線傳輸模塊。更佳地，作為一種可實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例中，所述傳輸模塊為紫峰(Zigbee) 無(wú)線傳輸模塊。作為一種可實(shí)施方式，較佳地，本發(fā)明實(shí)施例的所述采集處理裝置100，具有多個(gè)相互并聯(lián)的由所述放大儀表子單元121、二級(jí)放大子單元122、高通濾波器131、低通濾波器 132、高頻陷波器134、低頻陷波器133組成的放大濾波通道，每一放大濾波通道中的放大儀表子單元121 (采集端)分別與所述信號(hào)采集傳感器110連接，接收采集的生理弱電信號(hào)； 每一放大濾波通道中的高頻或者低頻陷波器(接收端)133、134與模數(shù)轉(zhuǎn)換器141連接，形成能夠進(jìn)行多點(diǎn)采集的具有多通道的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)。即本發(fā)明實(shí)施例的能夠進(jìn)行多點(diǎn)采集的具有多通道的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，具有多個(gè)放大濾波通道，每一通道分別包括相互串聯(lián)的一放大單元120和一濾波電路單元130,每一放大單元120包括相互串聯(lián)的一儀表放大子單元121和至少一個(gè)二級(jí)放大子單元122 ;每一濾波電路單元130 包括相互串聯(lián)的一高通濾波器131、一低通濾波器132、一高頻陷波器134和一低頻陷波器 133，通道中一端(采集端)中分別與多個(gè)信號(hào)采集傳感器110連接，另一端(接收端)接入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器141。如圖2所示，作為一種可實(shí)施方式，對(duì)于具有多通道的采集處理裝置100，每個(gè)通道分別單獨(dú)連接到一個(gè)信號(hào)采集傳感器110，獨(dú)立采集到心理弱電信號(hào)，經(jīng)過(guò)儀表放大子單元121、二級(jí)放大子單元122、0. 05Hz高通濾波器131、150Hz低通濾波器132、35Hz陷波器 133和50Hz陷波器134等信號(hào)處理電路，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器141，然后通過(guò)傳輸模塊142進(jìn)行控制編碼后傳輸出去。作為一種可實(shí)施方式，所述傳輸模塊142可以是帶有輸入口(如IIC或者SPI或者I/O接口)的具有控制編解碼功能的帶有射頻模塊的單片機(jī)，如通過(guò)紫蜂(Zigbee)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，帶有紫蜂(Zigbee)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)編解碼功能的中心控制芯片和紫蜂(Zigbee)射頻模塊的單片機(jī)，將放大、濾波、轉(zhuǎn)換后的數(shù)字生理信號(hào)進(jìn)行紫蜂(Zigbee)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)編碼， 然后通過(guò)紫蜂(Zigbee)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射出去。作為另一種可實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例的能夠進(jìn)行多點(diǎn)采集的具有多通道的采集處理裝置100，針對(duì)多通道采集一致性的特點(diǎn)，如圖3所示，在信號(hào)采集傳感器110和放大濾波通道之間設(shè)置一雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150，用于對(duì)多個(gè)信號(hào)采集傳感器采集的模擬生理弱電信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)聯(lián)切換，將不同的信號(hào)采集傳感器采集到的模擬生理弱電信號(hào)通過(guò)同一放大濾波通道發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。S卩，本發(fā)明實(shí)施例的能夠進(jìn)行多點(diǎn)采集的采集處理裝置100，如圖3所示，包括一放大單元120和一濾波電路單元130組成的放大濾波通道，還包括一雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)
150,所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150包括多個(gè)輸入端,一輸出端和一控制驅(qū)動(dòng)端，所述多個(gè)輸入端(其中一路)分別連接到多個(gè)信號(hào)采集傳感器110，輸出端(另一路)連接到放大單元120，控制驅(qū)動(dòng)端連接到驅(qū)動(dòng)輸入控制器(單片機(jī))，并控制雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150在采集的任一時(shí)刻，只開(kāi)啟連通多個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端，采集其中一個(gè)信號(hào)采集傳感器 110中的生理弱電信號(hào)并傳輸?shù)椒糯鬄V波通道進(jìn)行放大濾波處理。這樣，通過(guò)利用雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150進(jìn)行導(dǎo)聯(lián)切換，將多個(gè)通道簡(jiǎn)化為一個(gè)通道，從而縮小電路的尺寸，降低成本和功耗。作為一種可實(shí)施方式，所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150電路如圖4所示，當(dāng)I/O端口為00、01、10時(shí),分別選中LA(左手心電信號(hào))和RA(右手心電信號(hào))、LA(左手心電信號(hào)) 和LL (左腿心電信號(hào))、RA (右手心電信號(hào))和LL (左腿心電信號(hào))接入心電信號(hào)處理裝置。本發(fā)明實(shí)施例的采集處理裝置100通過(guò)雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)采集傳感器110的數(shù)據(jù)收集，并通過(guò)分時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)與多個(gè)信號(hào)采集傳感器110的數(shù)據(jù)采
11集，避免生理弱電信號(hào)的沖突，并隨時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)的狀態(tài)，保證通訊的正常。進(jìn)一步地，作為一種可實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例的能夠進(jìn)行多點(diǎn)采集的采集處理裝置100，如圖3所示，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器141、傳輸模塊142集成在一單片機(jī)中，并且該單片機(jī)連接到所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150，控制所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150中各路多選一開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉。作為一種可實(shí)施方式，如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例中，所述單片機(jī)采用SOC級(jí)紫蜂 (Zigbee)單片機(jī)CC2530實(shí)現(xiàn)，其中，所述紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530包括一 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RF射頻模塊，從而縮小電路尺寸；采用Zigbee2006或者Zigbee2007無(wú)線通信協(xié)議棧進(jìn)行組網(wǎng)，組網(wǎng)非常方便。本發(fā)明實(shí)施例中，采用紫蜂(Zigbee)技術(shù)，其通信性能好，抗干擾能力強(qiáng)，低功耗，低成本，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，使無(wú)線收發(fā)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)非常容易實(shí)現(xiàn)。作為一種可實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例的SOC級(jí)紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530帶有用于接收采集處理裝置100采集的生理弱電信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)接口和用于數(shù)字信號(hào)輸入輸出的I/o接口，可以連接并輸入/輸出信號(hào)；同時(shí)還包括用于串行外圍設(shè)備的 SPI接口和用于連接內(nèi)部集成電路的IIC接口。作為一種可實(shí)施方式，較佳地，所述CC2530還帶有控制線接口和串口通訊電路接口，控制線接口包括0N/0FF輸出接口和復(fù)位輸出接口；串口通訊電路接口包括TX串行輸出接口和RX串行輸入接口。作為一種可實(shí)施方式，生理弱電信號(hào)(原始數(shù)據(jù))采集時(shí)，首先由單片機(jī)CC2530 通過(guò)SPI總線對(duì)傳感器ADS1294發(fā)出采樣命令，通過(guò)附著在人體表面(如手腕處)的4個(gè)電極采樣到微弱的生理弱電信號(hào)，分別為RA、LA、LL、RL，其中，RA和LA為第一通道，RA和 LL為第二通道，LA和LL為第三通道，直接傳輸?shù)紸DS1294的芯片的差分輸入端，然后，放大單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)濾波電路單元濾波和24位的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換后，生成3路不同位置上的24位的原始的心電信號(hào)。作為一種可實(shí)施方式，如圖3所示，所述采集處理裝置100還包括一驅(qū)動(dòng)電路單元 170，連接到所述放大單元110，用于驅(qū)動(dòng)采集處理裝置100，從而去除人體攜帶的交流共模干擾。較佳地，所述驅(qū)動(dòng)電路單元170為右腿驅(qū)動(dòng)電路單元，其連接到人體右腿，利用右腿心電信號(hào)(RL)驅(qū)動(dòng)放大濾波通道中各個(gè)元器件。作為一種可實(shí)施方式，由于驅(qū)動(dòng)電路存在交流干擾電壓的反饋環(huán)路，可能有交流電流經(jīng)人體，成為不安全的因素，本發(fā)明實(shí)施例的采集處理裝置100，還包括一保護(hù)電路單元160，串聯(lián)在多個(gè)信號(hào)采集傳感器和所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)/放大單元之間，用于對(duì)回流到生物體的電流進(jìn)行限流。作為一種可實(shí)施方式，所述保護(hù)電路單元160為分別串聯(lián)在所述多個(gè)信號(hào)采集傳感器Iio和雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)150/放大單元110之間的多個(gè)限流電阻。進(jìn)一步地，作為一種可實(shí)施方式，由于本裝置可以是一種便攜式儀器，可由用戶自己來(lái)佩戴電極，有時(shí)會(huì)發(fā)生電極未放好或脫落的情況，因此，本發(fā)明實(shí)施例的采集處理裝置 100，還包括一并聯(lián)在多個(gè)信號(hào)采集傳感器110/保護(hù)電路單元160和雙路多選一模擬開(kāi)關(guān) 150/放大單元110之間的導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)及報(bào)警電路單元180，用于在信號(hào)采集傳感器110 由于沒(méi)有安裝好或者脫落從而使沒(méi)有采集到生理弱電信號(hào)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
作為一種可實(shí)施方式，所述導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)及報(bào)警電路單元180，其啟動(dòng)端連接到紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530，由紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530單片機(jī)控制其開(kāi)啟或者關(guān)閉。下面進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)協(xié)調(diào)器200。作為一種可實(shí)施方式，如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)協(xié)調(diào)器200，包括至少一接收模塊210，一無(wú)線通信傳輸模塊220，以及一控制協(xié)調(diào)模塊230和串口通訊模塊240，其中所述接收模塊210，用于通過(guò)有線/無(wú)線接口，接收從所述采集處理裝置100發(fā)送來(lái)的數(shù)字生理信號(hào)；所述無(wú)線通信傳輸模塊220，用于將接收到的數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；所述控制協(xié)調(diào)模塊230，用于控制接收模塊210接收到的數(shù)字生理信號(hào)通過(guò)串口通訊模塊240發(fā)送給無(wú)線通信傳輸模塊220，并控制將無(wú)線通信傳輸模塊220接收到的數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)；所述串口通訊模塊240，用于在控制協(xié)調(diào)模塊230的控制下，將接收模塊210接收到的數(shù)字生理信號(hào)傳輸?shù)綗o(wú)線通信傳輸模塊220。將數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)，即將數(shù)字信號(hào)編碼為通信信號(hào)是一種現(xiàn)有技術(shù)，因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，不再一一詳細(xì)描述。作為一種可實(shí)施方式，所述接收模塊210可以是采用SOC級(jí)紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530實(shí)現(xiàn)，其中，所述紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530包括一 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和 RF射頻模塊，并將所述控制協(xié)調(diào)模塊集成到其中，從而縮小電路尺寸；采用Zigbee2006 或者Zigbee2007無(wú)線通信協(xié)議棧進(jìn)行組網(wǎng)，組網(wǎng)非常方便。本發(fā)明實(shí)施例中，采用紫蜂 (Zigbee)技術(shù)，其通信性能好，抗干擾能力強(qiáng)，低功耗，低成本，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，使無(wú)線收發(fā)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)非常容易實(shí)現(xiàn)。作為一種可實(shí)施方式，所述無(wú)線通信傳輸模塊220可以是TC 35IGSM模塊。TC 35IGSM模塊是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級(jí)GSM模塊，工作在EGSM900和GSM1800雙頻段， 電流消耗非常低(3. 5mA)，可傳輸語(yǔ)音和數(shù)字信號(hào)，可通過(guò)AT命令雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，也可通過(guò)AT命令或關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)。作為一種可實(shí)施方式，本實(shí)施例中，可由集成到單片機(jī)CC2530中的控制協(xié)調(diào)模塊 230通過(guò)I/O接口輸出一個(gè)低電平(大于100MS)給TC35i模塊的啟動(dòng)端(第15腳)，啟動(dòng)TC35i模塊接入無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(如GSM網(wǎng)絡(luò))；控制協(xié)調(diào)模塊通過(guò)連接到TC35i模塊的 SYNC (Synchronize,同步)端(第32腳)的I/O接口讀出模塊的狀態(tài)；控制協(xié)調(diào)模塊通過(guò) AT命令直接關(guān)閉GSM模塊或通過(guò)CC2530的I/O接口輸出一個(gè)大于3. 2S的低電平給TC35i 模塊的EMERG0FF(EMERG0FF，事故停)(第31腳)來(lái)關(guān)閉TC35i模塊。通過(guò)I/O接口使得TC35i模塊啟動(dòng)后，控制協(xié)調(diào)模塊控制串口通訊模塊通過(guò)串行口，將數(shù)據(jù)以9600的波特率發(fā)送給TC35i模塊，TC35i模塊將數(shù)字生理信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼得到數(shù)字生理通信信號(hào)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(如GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò))發(fā)送到遠(yuǎn)端接收裝置；待數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢后，控制協(xié)調(diào)模塊通過(guò)I/O接口，控制關(guān)閉TC35i模塊。如圖5所示，紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530通過(guò)所述控制協(xié)調(diào)模塊，利用兩個(gè)I/O 接口和患口來(lái)分別控制TC35IGSM模塊的開(kāi)關(guān)和復(fù)位以及數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串口通訊模塊的通信速率為9600Kbps，采用8位異步通訊方式，I位為起始位，8位為數(shù)據(jù)位，I位為停止位，可采用各種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PPP)協(xié)議，或者P2P協(xié)議，或者PUSH協(xié)議傳輸數(shù)字信號(hào)。較佳地，所述紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530和采集處理裝置100/TC 35IGSM模塊還分別包括一加解密壓縮模塊，用于對(duì)在紫蜂(Zigbee)單片機(jī)CC2530和采集處理裝置 100/TC 35IGSM模塊之間傳輸?shù)臄?shù)字生理信號(hào)利用加解密算法和壓縮算法進(jìn)行加解密壓縮處理，以利于加密安全和縮小存儲(chǔ)空間，從而可以適應(yīng)遠(yuǎn)程醫(yī)療檢測(cè)方面的不同應(yīng)用。作為一種可實(shí)施方式，所述加解密算法可以是各種對(duì)稱加解密算法，如HASH算法，DES算法，3DES算法，TDEA算法，Blowfish算法，RC5算法，IDEA算法等；也可以是各種非對(duì)稱加解密算法，如RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D_H、ECC算法等。作為一種可實(shí)施方式，所述壓縮算法可以是如MPEG壓縮算法等。集成到單片機(jī)CC2530中的控制協(xié)調(diào)模塊230兩個(gè)I/O接口和串口分別控制TC 351模塊的開(kāi)關(guān)和復(fù)位以及數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。作為一種可實(shí)施方式，所述TC 35IGSM模塊和CC2530之間的通信速率為9600bps，采用11位異步通訊方式，I位起始位，8位數(shù)據(jù)位，I 位奇偶校驗(yàn)位，I位停止位。作為一種可實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例中為了保證發(fā)送端CC2530 和接受端TC35I通訊的正常進(jìn)行和數(shù)據(jù)完整，可用P2P(端到端)通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸， 具體為I)發(fā)送端CC2530發(fā)送同步幀開(kāi)始數(shù)據(jù)發(fā)送，同步幀同時(shí)將本次準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)量(數(shù)據(jù)幀)告知接收端TC35I，以便接受端對(duì)數(shù)據(jù)幀的序列進(jìn)行檢查；2)控制幀由接收端TC35I發(fā)出，當(dāng)接收端TC35I緩沖區(qū)為滿時(shí)，將發(fā)送控制幀給發(fā)送端CC2530，請(qǐng)求暫停發(fā)送，待數(shù)據(jù)處理完后，恢復(fù)發(fā)送；或者接收端TC35I接收到數(shù)據(jù)幀錯(cuò)誤(ID序列不對(duì)或數(shù)據(jù)校驗(yàn)錯(cuò))，則發(fā)送控制幀給發(fā)送端CC2530要求重新發(fā)送該幀數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀為所需要發(fā)送的數(shù)據(jù),發(fā)送端CC2530將按順序一幀一幀的發(fā)送直到結(jié)束。在通訊過(guò)程中，如果有干擾信號(hào)干擾造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，接收端TC35I可以通過(guò)數(shù)據(jù)幀ID的序列是否正確以及奇偶校驗(yàn)是否正確來(lái)判斷是否有丟幀以及數(shù)據(jù)是否錯(cuò)誤，在檢測(cè)到丟幀和數(shù)據(jù)錯(cuò)誤后，可以通過(guò)控制幀來(lái)要求數(shù)據(jù)重發(fā)，因此降低了干擾信號(hào)對(duì)通訊的影響；同時(shí)通過(guò)同步和自恢復(fù)等方式保證通訊的不間斷運(yùn)行，通過(guò)校驗(yàn)來(lái)保證數(shù)據(jù)的正確性，并通過(guò)數(shù)據(jù)加解密保證數(shù)據(jù)的安全。作為一種可實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例的同步幀格式為
權(quán)利要求
1.一種生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)采集處理裝置，以及與所述采集處理裝置連接的一信號(hào)協(xié)調(diào)器；所述采集處理裝置，用于從生物體上采集得到模擬生理弱電信號(hào)，進(jìn)行多級(jí)放大，以及通過(guò)多級(jí)濾波處理后得到模擬生理信號(hào)，然后將所述模擬生理信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字生理信號(hào)， 傳輸給信號(hào)協(xié)調(diào)器；所述信號(hào)協(xié)調(diào)器，用于接收數(shù)字生理信號(hào)，并對(duì)所述數(shù)字生理信號(hào)進(jìn)行處理后，控制將所述數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)，發(fā)送到無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少一遠(yuǎn)端接收裝置，用于接收信號(hào)協(xié)調(diào)器通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出來(lái)的數(shù)字生理通信信號(hào)，解析數(shù)字生理通信信號(hào)得到生物體的生理弱電信號(hào)并處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，其特征在于，所述采集處理裝置，包括至少一信號(hào)采集傳感器，至少一放大單元，至少一濾波電路單元，以及一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一傳輸模塊；其中，所述信號(hào)采集傳感器，設(shè)置在生物體相應(yīng)位置，用于在生物體進(jìn)行生理活動(dòng)時(shí)， 從生物體上采集模擬生理弱電信號(hào)；所述放大單元，用于將所述模擬生理弱電信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大，得到模擬生理信號(hào)；包括相互串聯(lián)連接的一儀表放大子單元和至少一個(gè)二級(jí)放大子單元，對(duì)采集來(lái)的生理弱電信號(hào)進(jìn)行放大；所述濾波電路單元，用于將所述放大單元放大后的所述模擬生理信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波，然后進(jìn)行陷波處理；包括相互串聯(lián)的高通濾波器、低通濾波器、低頻和高頻陷波器，且高通濾波器另一端串聯(lián)到所述二級(jí)放大器，接收放大后的模擬生理信號(hào)進(jìn)行濾波，低頻或高頻陷波器另一端串聯(lián)到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將濾波后的模擬生理信號(hào)輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)過(guò)放大、濾波后的模塊生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，得到數(shù)字生理信號(hào)；所述傳輸模塊，用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字生理信號(hào)傳輸給所述信號(hào)協(xié)調(diào)器；所述傳輸模塊為Zigbee無(wú)線傳輸模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，其特征在于，所述采集處理裝置，具有多個(gè)相互并聯(lián)的由所述放大儀表子單元、二級(jí)放大子單元、高通濾波器、低通濾波器、高頻陷波器、低頻陷波器組成的放大濾波通道，每一放大濾波通道中的放大儀表子單元分別與所述信號(hào)采集傳感器連接，接收采集的生理弱電信號(hào)；每一放大濾波通道中的高頻或者低頻陷波器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接；所述每個(gè)通道分別單獨(dú)連接到一個(gè)信號(hào)采集傳感器，獨(dú)立采集到心理弱電信號(hào)，經(jīng)過(guò)儀表放大子單元、二級(jí)放大子單元、O. 05Hz高通濾波器、150Hz低通濾波器、35Hz陷波器和 50Hz陷波器信號(hào)處理電路，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后通過(guò)傳輸模塊進(jìn)行控制編碼后傳輸出去。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，其特征在于，所述采集處理裝置還包括一雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)；所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)包括多個(gè)輸入端，一輸出端和一控制驅(qū)動(dòng)端，所述多個(gè)輸入端分別連接到多個(gè)信號(hào)采集傳感器，輸出端連接到放大單元，控制驅(qū)動(dòng)端連接到驅(qū)動(dòng)輸入控制器，并控制雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)在米集的任一時(shí)刻，只開(kāi)啟連通多個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端，采集其中一個(gè)信號(hào)采集傳感器中的生理弱電信號(hào)并傳輸?shù)接梢凰龇糯髥卧蜑V波電路單元組成的濾波通道進(jìn)行放大濾波處理；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、傳輸模塊集成在一單片機(jī)中，并且所述單片機(jī)連接到所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)控制驅(qū)動(dòng)端，控制所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)中各路多選一開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉；所述單片機(jī)為采用SOC級(jí)Zigbee單片機(jī) CC2530實(shí)現(xiàn)，其中，所述Zigbee單片機(jī)CC2530包括一 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RF射頻模塊；采用Zigbee2006或者Zigbee2007無(wú)線通信協(xié)議棧進(jìn)行組網(wǎng)；所述采集處理裝置還包括一并聯(lián)在多個(gè)信號(hào)采集傳感器/保護(hù)電路單元和雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)/放大單元之間的導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)及報(bào)警電路單元，用于在信號(hào)采集傳感器由于沒(méi)有安裝好或者脫落從而使沒(méi)有采集到生理弱電信號(hào)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；所述導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)及報(bào)警電路單元，其啟動(dòng)端連接到Zigbee單片機(jī)CC2530，由Zigbee單片機(jī)CC2530單片機(jī)控制其開(kāi)啟或者關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)協(xié)調(diào)器，包括至少一接收模塊，一無(wú)線通信傳輸模塊，以及一控制協(xié)調(diào)模塊和串口通訊模塊，其中所述接收模塊，用于通過(guò)有線/無(wú)線接口，接收從所述采集處理裝置發(fā)送來(lái)的數(shù)字生理信號(hào)；所述接收模塊是采用SOC級(jí)Zigbee單片機(jī)CC2530實(shí)現(xiàn)；其中，所述Zigbee單片機(jī)CC2530包括一 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RF射頻模塊，并將所述控制協(xié)調(diào)模塊集成到其中；采用Zigbee2006或者Zigbee2007無(wú)線通信協(xié)議棧進(jìn)行組網(wǎng)；所述無(wú)線通信傳輸模塊，用于將接收到的數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；所述無(wú)線通信傳輸模塊是TC35IGSM模塊；所述Zigbee單片機(jī) CC2530和采集處理裝置/TC 35IGSM模塊還分別包括一加解密壓縮模塊，用于對(duì)在Zigbee 單片機(jī)CC2530和采集處理裝置/TC 35IGSM模塊之間傳輸?shù)臄?shù)字生理信號(hào)利用加解密算法和壓縮算法進(jìn)行加解密壓縮處理；所述控制協(xié)調(diào)模塊，用于控制接收模塊接收到的數(shù)字生理信號(hào)通過(guò)串口通訊模塊發(fā)送給無(wú)線通信傳輸模塊，并控制將無(wú)線通信傳輸模塊接收到的數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)；所述串口通訊模塊，用于在控制協(xié)調(diào)模塊的控制下，將接收模塊接收到的數(shù)字生理信號(hào)傳輸?shù)綗o(wú)線通信傳輸模塊。
7.—種生理弱電信號(hào)采集處理裝置，其特征在于，包括至少一信號(hào)采集傳感器，至少一放大單兀，至少一濾波電路單兀，以及一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一傳輸模塊；其中，所述信號(hào)采集傳感器，設(shè)置在生物體相應(yīng)位置，用于在生物體進(jìn)行生理活動(dòng)時(shí)， 從生物體上采集模擬生理弱電信號(hào)；所述放大單元，用于將所述模擬生理弱電信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大，得到模擬生理信號(hào)；包括相互串聯(lián)連接的一儀表放大子單元和至少一個(gè)二級(jí)放大子單元，對(duì)采集來(lái)的生理弱電信號(hào)進(jìn)行放大；所述濾波電路單元，用于將所述放大單元放大后的所述模擬生理信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波，然后進(jìn)行陷波處理；包括相互串聯(lián)的高通濾波器、低通濾波器、低頻和高頻陷波器，且高通濾波器另一端串聯(lián)到所述二級(jí)放大器，接收放大后的模擬生理信號(hào)進(jìn)行濾波，低頻或高頻陷波器另一端串聯(lián)到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將濾波后的模擬生理信號(hào)輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)過(guò)放大、濾波后的模塊生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，得到數(shù)字生理信號(hào)；所述傳輸模塊，用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字生理信號(hào)傳輸出去；所述傳輸模塊為Zigbee無(wú)線傳輸模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采集處理裝置，其特征在于，所述采集處理裝置具有多個(gè)相互并聯(lián)的由所述放大儀表子單元、二級(jí)放大子單元、高通濾波器、低通濾波器、高頻陷波器、 低頻陷波器組成的放大濾波通道，每一放大濾波通道中的放大儀表子單元分別與所述信號(hào)采集傳感器連接，接收采集的生理弱電信號(hào)；每一放大濾波通道中的高頻或者低頻陷波器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采集處理裝置，其特征在于，所述每個(gè)通道分別單獨(dú)連接到一個(gè)信號(hào)采集傳感器，獨(dú)立采集到心理弱電信號(hào)，經(jīng)過(guò)儀表放大子單元、二級(jí)放大子單元、O.05Hz高通濾波器、150Hz低通濾波器、35Hz陷波器和50Hz陷波器等信號(hào)處理電路，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后通過(guò)傳輸模塊進(jìn)行控制編碼后傳輸出去。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的采集處理裝置，其特征在于，還包括一雙路多選一模擬開(kāi)關(guān);所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)包括多個(gè)輸入端，一輸出端和一控制驅(qū)動(dòng)端，所述多個(gè)輸入端分別連接到多個(gè)信號(hào)采集傳感器，輸出端連接到放大單元，控制驅(qū)動(dòng)端連接到驅(qū)動(dòng)輸入控制器，并控制雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)在米集的任一時(shí)刻，只開(kāi)啟連通多個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端，采集其中一個(gè)信號(hào)采集傳感器中的生理弱電信號(hào)并傳輸?shù)接梢凰龇糯髥卧蜑V波電路單元組成的濾波通道進(jìn)行放大濾波處理；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、傳輸模塊集成在一單片機(jī)中，并且所述單片機(jī)連接到所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)的控制驅(qū)動(dòng)端，控制所述雙路多選一模擬開(kāi)關(guān)中各路多選一開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉；所述單片機(jī)為采用SOC級(jí)Zigbee單片機(jī) CC2530實(shí)現(xiàn)，其中，所述Zigbee單片機(jī)CC2530包括一 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RF射頻模塊；采用Zigbee2006或者Zigbee2007無(wú)線通信協(xié)議棧進(jìn)行組網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生理弱電信號(hào)采集處理系統(tǒng)和裝置。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)采集處理裝置，以及與采集處理裝置連接的一信號(hào)協(xié)調(diào)器；采集處理裝置，用于從生物體上采集得到模擬生理弱電信號(hào)，進(jìn)行多級(jí)放大，以及通過(guò)多級(jí)濾波處理后得到模擬生理信號(hào)，然后將模擬生理信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字生理信號(hào)，傳輸給信號(hào)協(xié)調(diào)器；信號(hào)協(xié)調(diào)器，用于將接收到的數(shù)字生理信號(hào)，并對(duì)數(shù)字生理信號(hào)進(jìn)行處理后，控制將數(shù)字生理信號(hào)編碼為數(shù)字生理通信信號(hào)，發(fā)送到無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中。該裝置包括至少一信號(hào)采集傳感器，至少一放大單元，至少一濾波電路單元，以及一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一傳輸模塊；其體積小、功耗低、成本低能夠安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地采集處理生理弱電信號(hào)。
文檔編號(hào)A61B5/0402GK102599901SQ20121002931
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者喬武洲, 方強(qiáng), 郁磊, 郭立泉 申請(qǐng)人:無(wú)錫先凱智能科技有限公司