專利名稱：基于arm的體表胃電信號(hào)采集分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療信號(hào)處理儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種基于ARM的對(duì)體表胃電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和處理的采集分析儀。
背景技術(shù)：
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(dòng)，其以胃電變化作為胃功能活動(dòng)的客觀生物電指標(biāo)，能間接地反映胃的運(yùn)動(dòng)和機(jī)能狀況，對(duì)胃的生理和病理變化規(guī)律提供了一個(gè)客觀的生物電指標(biāo)，根據(jù)胃電圖參數(shù)的改變對(duì)胃病患者作出參考診斷。 胃電圖檢測(cè)相對(duì)于傳統(tǒng)的胃鋇餐、X射線和內(nèi)窺鏡等形態(tài)學(xué)檢測(cè)方法而言，具有無(wú)創(chuàng)性、操作簡(jiǎn)單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。近十多年，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)與消化道電生理技術(shù)的緊密結(jié)合，從而致使胃電圖儀和胃功能檢查儀的研制與發(fā)展。體表胃電圖作為診斷胃功能的一個(gè)重要指標(biāo)，為臨床提供了一種檢測(cè)胃部病變的手段。胃電是一種幅度小、頻率低的微弱信號(hào)。人胃的慢波頻率正常情況下節(jié)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(hào)及呼吸的干擾，信噪比很低。因此，胃電信號(hào)的檢測(cè)及處理一直都制約著對(duì)胃電信號(hào)的深入研究及其應(yīng)用?，F(xiàn)有市場(chǎng)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(wèn)題，比如支持的通道數(shù)量過(guò)少，數(shù)據(jù)處理不夠精確，電路干擾信號(hào)太大，處理算法的時(shí)間復(fù)雜度較高，PC端軟件支持的功能過(guò)于簡(jiǎn)單，硬件的成本過(guò)高等。因此，市場(chǎng)上需要一種成本低廉、支持通道較多、軟硬件功能強(qiáng)大、信號(hào)處理精確的胃電圖儀。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題在于提供一種支持多通道，具有精確的信號(hào)處理能力的基于ARM的體表胃電信號(hào)采集分析儀。為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下—種基于ARM的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于，該體表胃電信號(hào)采集分析儀包括用于采集并放大胃電信號(hào)的胃電采集模塊；將來(lái)自胃電采集模塊的胃電信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并將經(jīng)處理的數(shù)字信號(hào)輸出的ARM處理模塊，所述ARM處理模塊的輸入端與胃電采集模塊的輸出端連接；用于顯示ARM處理模塊處理后的數(shù)據(jù)終端顯示， 所述終端顯示的輸入端與ARM處理模塊連接；和用于控制終端顯示的顯示信號(hào)的切換控制的終端控制。該體表胃電信號(hào)采集分析儀還包括PC處理端，所述PC處理端通過(guò)通訊接口與ARM 處理模塊的輸出端連接，對(duì)來(lái)自ARM處理模塊的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合。ARM處理模塊包括A/D轉(zhuǎn)換功能的微控制器將來(lái)自放大濾波模塊得模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；控制與數(shù)據(jù)處理單元，對(duì)微控制器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理得出初步的診斷參數(shù)并控制胃電信號(hào)選通裝置進(jìn)行通道信號(hào)的選擇。[0010]胃電采集模塊包括用于采集胃電信號(hào)采集電極；前置放大器，與電極一一對(duì)應(yīng)連接，分別對(duì)來(lái)自采集電極采集的胃電信號(hào)的初步放大；用于對(duì)經(jīng)前置放大器初步放大的胃電信號(hào)選通的胃電信號(hào)選通裝置；對(duì)胃電信號(hào)選通裝置選通的信號(hào)進(jìn)一步放大二級(jí)放大器；去除經(jīng)過(guò)二級(jí)放大器放大的信號(hào)中的雜波的濾波裝置。本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型采用ARM Coretex處理器，保證能夠高效地完成復(fù)雜的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理的操作；支持多種與PC的通訊方式，包括有線的和無(wú)線的方式，充分?jǐn)U展了儀的功能和使用環(huán)境。(2)本實(shí)用新型采用濾波放大模塊，將雜波信號(hào)的影響降低到最小，并將處于 3CPM頻段的胃電信號(hào)提取出來(lái)；(3)本實(shí)用新型采用藍(lán)點(diǎn)電極來(lái)對(duì)胃電信號(hào)進(jìn)行采集，它對(duì)于信號(hào)的采集、本身的材質(zhì)、信號(hào)的干擾方面都做出了優(yōu)化，解決了電極容易脫落、皮膚容易過(guò)敏、外界干擾較大等問(wèn)題，采用了濕潤(rùn)導(dǎo)電膠，無(wú)需對(duì)皮膚進(jìn)行處理，減少了皮膚阻抗產(chǎn)生的干擾；采用的雙層黏膠設(shè)計(jì)，內(nèi)圈固定，外圈加強(qiáng)，減少了體液(比如汗水)所產(chǎn)生的干擾；采用了透氣透汗的背襯材料，病人不會(huì)對(duì)電極產(chǎn)生不舒服的感覺，也不會(huì)影響正常的出汗。(4)本實(shí)用新型采用內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換功能的微控制器，不需要單獨(dú)使用A/D轉(zhuǎn)換器， 具有低功耗，體積小，轉(zhuǎn)換結(jié)果好等性能。(5)本實(shí)用新型還設(shè)置有PC處理端，增加了數(shù)據(jù)的可讀性。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型擺放電極位置的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。實(shí)施例1 如圖1所示，一種體表胃電信號(hào)采集分析儀包括，胃電采集模塊，用于采集并放大胃電信號(hào)；ARM處理模塊，用于將來(lái)自胃電采集模塊的胃電信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，處理數(shù)字信號(hào)并輸出；用于顯示ARM處理模塊處理后的數(shù)據(jù)的終端顯示9，完成終端顯示的切換控制的終端控制10。胃電采集模塊前端設(shè)置有采集電極，接近電極部分設(shè)置有第1-4前置放大器，分別對(duì)用于對(duì)來(lái)自各采集電極的胃電信號(hào)進(jìn)行初步放大，采集電極經(jīng)過(guò)第1-4通道與前置放大器相連。本實(shí)施例中前置放大器的放大倍數(shù)大于10倍，第1-4前置放大器的輸出端連接胃電信號(hào)選通裝置5的輸入端，四個(gè)通路胃電信號(hào)經(jīng)過(guò)胃電信號(hào)選通裝置5的選通，胃電信號(hào)選通裝置5的輸出端輸出的信號(hào)進(jìn)入二級(jí)放大器6，二級(jí)放大器6對(duì)選通的一路信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步二級(jí)放大，輸出至濾波裝置7。本實(shí)施例中只設(shè)置由一個(gè)由胃電信號(hào)選通裝置、二級(jí)放大器、和濾波裝置7組成的放大濾波模塊，原因在于考慮到放大濾波裝置本身的差異可能會(huì)造成對(duì)信號(hào)的干擾，只采用一個(gè)放大濾波模塊，對(duì)采樣的四通道信號(hào)進(jìn)行分時(shí)復(fù)用。本實(shí)施例中采集電極為四個(gè)藍(lán)點(diǎn)電極，四個(gè)藍(lán)點(diǎn)電極通過(guò)第1-4通道分別與第 1-4前置放大器連接，藍(lán)點(diǎn)電極具有離心接頭，當(dāng)離心接頭的導(dǎo)線被拉動(dòng)，傳感器部分仍連接在病人身上；藍(lán)點(diǎn)電極中的導(dǎo)電膠采用濕潤(rùn)導(dǎo)電膠；藍(lán)點(diǎn)電極采用了雙層黏膠設(shè)計(jì)，內(nèi)圈固定，外圈加強(qiáng)，減少了體液(比如汗水)所產(chǎn)生的干擾；采用了透氣透汗的背襯材料，病人不會(huì)對(duì)電極產(chǎn)生不舒服的感覺，也不會(huì)影響正常的出汗。本實(shí)施例中在胃電采集模塊前端還設(shè)置有一個(gè)參考電極和一個(gè)接地電極。本實(shí)施例中，體表胃電信號(hào)采集分析儀還包括ARM處理模塊8，用于將來(lái)自胃電采集模塊的胃電信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，處理數(shù)字信號(hào)并輸出；ARM處理模塊8的輸入端與胃電采集模塊中的濾波裝置7的輸出連接，處理后的信號(hào)通過(guò)輸出端輸出至終端顯示9。ARM處理模塊8包括具有A/D轉(zhuǎn)換功能的微控制器81將來(lái)自放大濾波模塊得模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，控制與數(shù)據(jù)處理單元82，處理微控制器的輸出信號(hào)得出初步的診斷參數(shù)的計(jì)算并控制胃電信號(hào)選通裝置5對(duì)通道信號(hào)的選擇。經(jīng)過(guò)放大、濾波和增益等處理后的胃電信號(hào)，被等比例放大到0-3. 3V區(qū)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)微控制器81，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，輸出至控制與數(shù)據(jù)處理單元82中進(jìn)行參數(shù)計(jì)算、數(shù)字信號(hào)處理等操作。控制與數(shù)據(jù)處理單元82設(shè)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(wú)線通訊的接口，充分?jǐn)U展了儀的功能和使用環(huán)境?？刂婆c數(shù)據(jù)處理單元82對(duì)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后的胃電信號(hào)初步處理，處理包括數(shù)字濾波，運(yùn)行譜、功率譜的分析，阻抗的計(jì)算以及多項(xiàng)診斷參數(shù)的計(jì)算。經(jīng)過(guò)前部濾波器的模擬濾波后，大部分噪聲已經(jīng)被濾除，但是考慮到還可能存在少量噪聲，控制與數(shù)據(jù)處理單元82對(duì)含有噪聲的信號(hào)進(jìn)行二次濾波，為更直接的、可控的數(shù)字濾波做二層濾波。經(jīng)過(guò)控制與數(shù)據(jù)處理單元82處理后的診斷參數(shù)主要包括波形平均幅值、波形平均頻率、胃電節(jié)律紊亂百分比、波形反應(yīng)面積、導(dǎo)聯(lián)時(shí)間差/傳導(dǎo)速率、波形主頻率、主功率比、正常慢波百分比、慢波頻率不穩(wěn)定系數(shù)、偶聯(lián)百分比、餐后/ 餐前功率比?？刂婆c數(shù)據(jù)處理單元82還設(shè)置有數(shù)字濾波電路，對(duì)進(jìn)入的信號(hào)起到自動(dòng)校準(zhǔn)標(biāo)定，數(shù)字濾波電路包括對(duì)無(wú)信號(hào)和正弦信號(hào)這兩種情況的校正。正常情況下，在無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，進(jìn)入ARM處理模塊8時(shí)的信號(hào)是無(wú)信號(hào)。在具有正弦信號(hào)輸入時(shí)，設(shè)定進(jìn)入ARM處理模塊8時(shí)的信號(hào)應(yīng)該是0-3. 3V的正弦信號(hào)，數(shù)字濾波電路實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的校正。ARM處理模塊8的輸出端與終端顯示9連接，經(jīng)過(guò)ARM處理模塊8輸出的信號(hào)包括譜信息、參數(shù)等原始信息在終端顯示9進(jìn)行展示，向醫(yī)務(wù)人員提交病人的生理參數(shù)。本實(shí)施例中提供了運(yùn)行譜、功率譜、動(dòng)態(tài)阻抗、多項(xiàng)生理參數(shù)，以及多通道同步顯示等功能。本實(shí)施例中設(shè)置有終端控制10，終端控制10實(shí)現(xiàn)對(duì)終端顯示的切換控制，對(duì)胃電信號(hào)的選通控制以及對(duì)通訊接口 11的選擇與配置?？紤]到原始信息的可讀性還是很差，除了專業(yè)人士，普通病患是無(wú)法理解這些信息的。通訊接口 11設(shè)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，以太網(wǎng)113、無(wú)線網(wǎng)114、GPRS 115等網(wǎng)絡(luò)方式以及TF卡116等離線存儲(chǔ)方式的接口。通過(guò)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(fā)送到PC處理端進(jìn)行更高層的處理，方便患者的使用。如圖2所示，本實(shí)用新型在使用時(shí)，將4個(gè)電極置于胃的上方，大致反映胃體 (CHl)、近端胃竇(CH2))、遠(yuǎn)端胃竇(CH3))和幽門區(qū)(CH4)的情況。本實(shí)用新型中采用的ARM處理模塊為ARM Coretex處理器。[0031] 實(shí)施例2 本例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，還設(shè)置有自動(dòng)軟件放大倍數(shù)調(diào)整，對(duì)進(jìn)入ARM 處理模塊8后的信號(hào)按照需要設(shè)定放大倍數(shù)，包括1倍、2倍、5倍、10倍和20倍等。設(shè)置此部件的目的在于是用于終端顯示時(shí)，能更加直接的對(duì)微弱信號(hào)放大，突出其變化曲線。另一實(shí)施例中設(shè)置有PC處理端，PC處理端通過(guò)通訊接口與ARM處理模塊的輸出端連接，對(duì)來(lái)自 ARM處理模塊的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，顯示的更高層的分析結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種基于ARM的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于包括用于采集并放大胃電信號(hào)的胃電采集模塊；將來(lái)自胃電采集模塊的胃電信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并將經(jīng)處理的數(shù)字信號(hào)輸出的ARM處理模塊，所述ARM處理模塊的輸入端與胃電采集模塊的輸出端連接；用于顯示ARM處理模塊處理后的數(shù)據(jù)終端顯示，所述終端顯示的輸入端與ARM處理模塊連接；和用于控制終端顯示的顯示信號(hào)的切換控制的終端控制。
2.按照權(quán)利要求1所述的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于還包括PC處理端， 所述PC處理端通過(guò)通訊接口與ARM處理模塊的輸出端連接，對(duì)來(lái)自ARM處理模塊的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合。
3.按照權(quán)利要求1所述的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于，所述ARM處理模塊包括A/D轉(zhuǎn)換功能的微控制器，將來(lái)自放大濾波模塊的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；控制與數(shù)據(jù)處理單元，對(duì)微控制器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理得出初步的診斷參數(shù)并控制胃電信號(hào)選通裝置進(jìn)行通道信號(hào)的選擇。
4.按照權(quán)利要求3所述的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于，所述控制與數(shù)據(jù)處理單元設(shè)置有數(shù)字濾波電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的校正。
5.按照權(quán)利要求1所述的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于，所述的胃電采集模塊包括用于采集胃電信號(hào)采集電極；前置放大器，與電極一一對(duì)應(yīng)連接，分別對(duì)來(lái)自采集電極采集的胃電信號(hào)的初步放大；用于對(duì)經(jīng)前置放大器初步放大的胃電信號(hào)選通的胃電信號(hào)選通裝置；對(duì)胃電信號(hào)選通裝置選通的信號(hào)進(jìn)一步放大的二級(jí)放大器；去除經(jīng)過(guò)二級(jí)放大器放大的信號(hào)中的雜波的濾波裝置。
6.按照權(quán)利要求5所述的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于，所述采集電極采用藍(lán)點(diǎn)電極，數(shù)目為4個(gè)，所述藍(lán)點(diǎn)電極為離心接頭結(jié)構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求5所述的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于，所述胃電采集模塊的前端還設(shè)置有一參考電極和接地電極。
8.按照權(quán)利要求5所述的體表胃電信號(hào)采集分析儀，其特征在于，所述的前置放大器位置接近采集電極。
專利摘要本實(shí)用新型為一種基于ARM的體表胃電信號(hào)采集分析儀，用于醫(yī)療信號(hào)處理儀器技術(shù)領(lǐng)域，該體表胃電信號(hào)采集分析儀包括用于采集并放大胃電信號(hào)的胃電采集模塊；將來(lái)自胃電采集模塊的胃電信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并將經(jīng)處理的數(shù)字信號(hào)輸出的ARM處理模塊，所述ARM處理模塊的輸入端與胃電采集模塊的輸出端連接；用于顯示ARM處理模塊處理后的數(shù)據(jù)終端顯示，所述終端顯示的輸入端與ARM處理模塊連接；和用于控制終端顯示的顯示信號(hào)的切換控制的終端控制，具有成本低廉、支持通道較多、軟硬件功能強(qiáng)大、信號(hào)處理精確等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/04GK201968675SQ201120020819
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者李玉霞 申請(qǐng)人:李玉霞