基於arm的體表胃電信號採集分析儀的製作方法
2023-09-24 13:18:05
專利名稱：基於arm的體表胃電信號採集分析儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫療信號處理儀器技術領域，具體來說是一種基於ARM的對體表胃電信號進行檢測和處理的採集分析儀。
背景技術：
胃電圖是利用表面電極從人體腹壁體表記錄胃的生物電活動，其以胃電變化作為胃功能活動的客觀生物電指標，能間接地反映胃的運動和機能狀況，對胃的生理和病理變化規律提供了一個客觀的生物電指標，根據胃電圖參數的改變對胃病患者作出參考診斷。 胃電圖檢測相對於傳統的胃鋇餐、X射線和內窺鏡等形態學檢測方法而言，具有無創性、操作簡單和成本低廉等優點。近十多年，隨著電子技術的發展，計算機技術與消化道電生理技術的緊密結合，從而致使胃電圖儀和胃功能檢查儀的研製與發展。體表胃電圖作為診斷胃功能的一個重要指標，為臨床提供了一種檢測胃部病變的手段。胃電是一種幅度小、頻率低的微弱信號。人胃的慢波頻率正常情況下節律是 3CPM(cycles per minute)，正常幅度在150_250uV左右，很容易受到心電、腸電、肌電等生物電信號及呼吸的幹擾，信噪比很低。因此，胃電信號的檢測及處理一直都制約著對胃電信號的深入研究及其應用。現有市場上存在很多種類的胃電圖儀，基本功能都是類似的，但存在著很多的問題，比如支持的通道數量過少，數據處理不夠精確，電路幹擾信號太大，處理算法的時間複雜度較高，PC端軟體支持的功能過於簡單，硬體的成本過高等。因此，市場上需要一種成本低廉、支持通道較多、軟硬體功能強大、信號處理精確的胃電圖儀。
實用新型內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型要解決的問題在於提供一種支持多通道，具有精確的信號處理能力的基於ARM的體表胃電信號採集分析儀。為了解決上述的技術問題，本實用新型採用的技術方案如下—種基於ARM的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於，該體表胃電信號採集分析儀包括用於採集並放大胃電信號的胃電採集模塊；將來自胃電採集模塊的胃電信號從模擬信號轉化成數位訊號，並將經處理的數位訊號輸出的ARM處理模塊，所述ARM處理模塊的輸入端與胃電採集模塊的輸出端連接；用於顯示ARM處理模塊處理後的數據終端顯示， 所述終端顯示的輸入端與ARM處理模塊連接；和用於控制終端顯示的顯示信號的切換控制的終端控制。該體表胃電信號採集分析儀還包括PC處理端，所述PC處理端通過通訊接口與ARM 處理模塊的輸出端連接，對來自ARM處理模塊的原始數據進行分析整合。ARM處理模塊包括A/D轉換功能的微控制器將來自放大濾波模塊得模擬信號轉換為數位訊號；控制與數據處理單元，對微控制器的輸出信號進行處理得出初步的診斷參數並控制胃電信號選通裝置進行通道信號的選擇。[0010]胃電採集模塊包括用於採集胃電信號採集電極；前置放大器，與電極一一對應連接，分別對來自採集電極採集的胃電信號的初步放大；用於對經前置放大器初步放大的胃電信號選通的胃電信號選通裝置；對胃電信號選通裝置選通的信號進一步放大二級放大器；去除經過二級放大器放大的信號中的雜波的濾波裝置。本實用新型具有以下有益效果及優點(1)本實用新型採用ARM Coretex處理器，保證能夠高效地完成複雜的A/D轉換和數據處理的操作；支持多種與PC的通訊方式，包括有線的和無線的方式，充分擴展了儀的功能和使用環境。(2)本實用新型採用濾波放大模塊，將雜波信號的影響降低到最小，並將處於 3CPM頻段的胃電信號提取出來；(3)本實用新型採用藍點電極來對胃電信號進行採集，它對於信號的採集、本身的材質、信號的幹擾方面都做出了優化，解決了電極容易脫落、皮膚容易過敏、外界幹擾較大等問題，採用了溼潤導電膠，無需對皮膚進行處理，減少了皮膚阻抗產生的幹擾；採用的雙層黏膠設計，內圈固定，外圈加強，減少了體液(比如汗水)所產生的幹擾；採用了透氣透汗的背襯材料，病人不會對電極產生不舒服的感覺，也不會影響正常的出汗。(4)本實用新型採用內置A/D轉換功能的微控制器，不需要單獨使用A/D轉換器， 具有低功耗，體積小，轉換結果好等性能。(5)本實用新型還設置有PC處理端，增加了數據的可讀性。
圖1是本實用新型的結構框圖；圖2是本實用新型擺放電極位置的示意圖。
具體實施方式
下面將結合具體實施例來詳細說明本實用新型。實施例1 如圖1所示，一種體表胃電信號採集分析儀包括，胃電採集模塊，用於採集並放大胃電信號；ARM處理模塊，用於將來自胃電採集模塊的胃電信號從模擬信號轉化成數位訊號，處理數位訊號並輸出；用於顯示ARM處理模塊處理後的數據的終端顯示9，完成終端顯示的切換控制的終端控制10。胃電採集模塊前端設置有採集電極，接近電極部分設置有第1-4前置放大器，分別對用於對來自各採集電極的胃電信號進行初步放大，採集電極經過第1-4通道與前置放大器相連。本實施例中前置放大器的放大倍數大於10倍，第1-4前置放大器的輸出端連接胃電信號選通裝置5的輸入端，四個通路胃電信號經過胃電信號選通裝置5的選通，胃電信號選通裝置5的輸出端輸出的信號進入二級放大器6，二級放大器6對選通的一路信號進行進一步二級放大，輸出至濾波裝置7。本實施例中只設置由一個由胃電信號選通裝置、二級放大器、和濾波裝置7組成的放大濾波模塊，原因在於考慮到放大濾波裝置本身的差異可能會造成對信號的幹擾，只採用一個放大濾波模塊，對採樣的四通道信號進行分時復用。本實施例中採集電極為四個藍點電極，四個藍點電極通過第1-4通道分別與第 1-4前置放大器連接，藍點電極具有離心接頭，當離心接頭的導線被拉動，傳感器部分仍連接在病人身上；藍點電極中的導電膠採用溼潤導電膠；藍點電極採用了雙層黏膠設計，內圈固定，外圈加強，減少了體液(比如汗水)所產生的幹擾；採用了透氣透汗的背襯材料，病人不會對電極產生不舒服的感覺，也不會影響正常的出汗。本實施例中在胃電採集模塊前端還設置有一個參考電極和一個接地電極。本實施例中，體表胃電信號採集分析儀還包括ARM處理模塊8，用於將來自胃電採集模塊的胃電信號從模擬信號轉化成數位訊號，處理數位訊號並輸出；ARM處理模塊8的輸入端與胃電採集模塊中的濾波裝置7的輸出連接，處理後的信號通過輸出端輸出至終端顯示9。ARM處理模塊8包括具有A/D轉換功能的微控制器81將來自放大濾波模塊得模擬信號轉換為數位訊號，控制與數據處理單元82，處理微控制器的輸出信號得出初步的診斷參數的計算並控制胃電信號選通裝置5對通道信號的選擇。經過放大、濾波和增益等處理後的胃電信號，被等比例放大到0-3. 3V區間內，經過微控制器81，將模擬信號轉換為數位訊號後，輸出至控制與數據處理單元82中進行參數計算、數位訊號處理等操作。控制與數據處理單元82設置有支持多種與PC處理端的通訊方式的接口，包括支持有線通訊的接口的和無線通訊的接口，充分擴展了儀的功能和使用環境。控制與數據處理單元82對轉化為數位訊號後的胃電信號初步處理，處理包括數字濾波，運行譜、功率譜的分析，阻抗的計算以及多項診斷參數的計算。經過前部濾波器的模擬濾波後，大部分噪聲已經被濾除，但是考慮到還可能存在少量噪聲，控制與數據處理單元82對含有噪聲的信號進行二次濾波，為更直接的、可控的數字濾波做二層濾波。經過控制與數據處理單元82處理後的診斷參數主要包括波形平均幅值、波形平均頻率、胃電節律紊亂百分比、波形反應面積、導聯時間差/傳導速率、波形主頻率、主功率比、正常慢波百分比、慢波頻率不穩定係數、偶聯百分比、餐後/ 餐前功率比。控制與數據處理單元82還設置有數字濾波電路，對進入的信號起到自動校準標定，數字濾波電路包括對無信號和正弦信號這兩種情況的校正。正常情況下，在無信號輸入時，進入ARM處理模塊8時的信號是無信號。在具有正弦信號輸入時，設定進入ARM處理模塊8時的信號應該是0-3. 3V的正弦信號，數字濾波電路實現對信號的校正。ARM處理模塊8的輸出端與終端顯示9連接，經過ARM處理模塊8輸出的信號包括譜信息、參數等原始信息在終端顯示9進行展示，向醫務人員提交病人的生理參數。本實施例中提供了運行譜、功率譜、動態阻抗、多項生理參數，以及多通道同步顯示等功能。本實施例中設置有終端控制10，終端控制10實現對終端顯示的切換控制，對胃電信號的選通控制以及對通訊接口 11的選擇與配置。考慮到原始信息的可讀性還是很差，除了專業人士，普通病患是無法理解這些信息的。通訊接口 11設置有多種通訊接口與PC處理端12連接，包括串口 111、USB 112等直連方式的接口，乙太網113、無線網114、GPRS 115等網絡方式以及TF卡116等離線存儲方式的接口。通過終端控制10選擇一種或者多種連接方式，將ARM處理模塊8的信息發送到PC處理端進行更高層的處理，方便患者的使用。如圖2所示，本實用新型在使用時，將4個電極置於胃的上方，大致反映胃體 (CHl)、近端胃竇(CH2))、遠端胃竇(CH3))和幽門區(CH4)的情況。本實用新型中採用的ARM處理模塊為ARM Coretex處理器。[0031] 實施例2 本例在實施例1的基礎上，還設置有自動軟體放大倍數調整，對進入ARM 處理模塊8後的信號按照需要設定放大倍數，包括1倍、2倍、5倍、10倍和20倍等。設置此部件的目的在於是用於終端顯示時，能更加直接的對微弱信號放大，突出其變化曲線。另一實施例中設置有PC處理端，PC處理端通過通訊接口與ARM處理模塊的輸出端連接，對來自 ARM處理模塊的原始數據進行分析整合，顯示的更高層的分析結果。
權利要求1.一種基於ARM的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於包括用於採集並放大胃電信號的胃電採集模塊；將來自胃電採集模塊的胃電信號從模擬信號轉化成數位訊號，並將經處理的數位訊號輸出的ARM處理模塊，所述ARM處理模塊的輸入端與胃電採集模塊的輸出端連接；用於顯示ARM處理模塊處理後的數據終端顯示，所述終端顯示的輸入端與ARM處理模塊連接；和用於控制終端顯示的顯示信號的切換控制的終端控制。
2.按照權利要求1所述的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於還包括PC處理端， 所述PC處理端通過通訊接口與ARM處理模塊的輸出端連接，對來自ARM處理模塊的原始數據進行分析整合。
3.按照權利要求1所述的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於，所述ARM處理模塊包括A/D轉換功能的微控制器，將來自放大濾波模塊的模擬信號轉換為數位訊號；控制與數據處理單元，對微控制器的輸出信號進行處理得出初步的診斷參數並控制胃電信號選通裝置進行通道信號的選擇。
4.按照權利要求3所述的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於，所述控制與數據處理單元設置有數字濾波電路，實現對信號的校正。
5.按照權利要求1所述的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於，所述的胃電採集模塊包括用於採集胃電信號採集電極；前置放大器，與電極一一對應連接，分別對來自採集電極採集的胃電信號的初步放大；用於對經前置放大器初步放大的胃電信號選通的胃電信號選通裝置；對胃電信號選通裝置選通的信號進一步放大的二級放大器；去除經過二級放大器放大的信號中的雜波的濾波裝置。
6.按照權利要求5所述的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於，所述採集電極採用藍點電極，數目為4個，所述藍點電極為離心接頭結構。
7.按照權利要求5所述的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於，所述胃電採集模塊的前端還設置有一參考電極和接地電極。
8.按照權利要求5所述的體表胃電信號採集分析儀，其特徵在於，所述的前置放大器位置接近採集電極。
專利摘要本實用新型為一種基於ARM的體表胃電信號採集分析儀，用於醫療信號處理儀器技術領域，該體表胃電信號採集分析儀包括用於採集並放大胃電信號的胃電採集模塊；將來自胃電採集模塊的胃電信號從模擬信號轉化成數位訊號，並將經處理的數位訊號輸出的ARM處理模塊，所述ARM處理模塊的輸入端與胃電採集模塊的輸出端連接；用於顯示ARM處理模塊處理後的數據終端顯示，所述終端顯示的輸入端與ARM處理模塊連接；和用於控制終端顯示的顯示信號的切換控制的終端控制，具有成本低廉、支持通道較多、軟硬體功能強大、信號處理精確等特點。
文檔編號A61B5/04GK201968675SQ201120020819
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者李玉霞 申請人:李玉霞