多生理信号采集系统

本实用新型涉及信号采集技术领域，特别涉及一种多生理信号采集系统。

背景技术：

现代快节奏的生活压力过大，并且环境污染加剧，对人们的生活健康带来巨大的影响。医疗技术的匮乏、医务人员的紧缺以及医疗费用的高昂，都对构建高效便捷的社会医疗体系提出更高的要求。

目前市面上的生理信号采集设备，大多只能采集及处理单生理信号，导致生理数据片段化，无法构建一个高效便捷的医疗体系。随着电子技术和移动互联网的发展，构建高效便捷医疗体系和降低医疗费用是一个亟待解决的问题。采集多个信号过程复杂且花费的时间较多，现有对于多信号的采集方式一般需要多套采集模块，整体硬件复杂，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多生理信号采集系统，能够实现多个生理信号采集且硬件成本低。

本实用新型提供了一种多生理信号采集系统，其特征在于，包括硬件系统和上位机。所述硬件系统包括脑电采集模块、心电采集模块、血氧采集模块、微处理器、无线传输模块、第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第一连接节点和第二连接节点。所述微处理器的ad接口与所述第二连接节点连接，所述第二连接节点与所述第一连接节点连接，所述脑电采集模块的输出端与所述第一控制开关的一端连接，所述第一控制开关的另一端与所述第一连接节点连接，所述第一控制开关的控制端与所述微处理器的第一通用输入输出接口连接，所述心电采集模块的输出端与所述第二控制开关的一段连接，所述第二控制开关的另一端与所述第一连接节点连接，所述第二控制开关的控制端与所述微处理器的第二通用输入输出接口连接，所述血氧采集模块的输出端与所述第三控制开关的一段连接，所述第三控制开关的另一端与所述第一连接节点连接，所述第三控制开关的控制端与所述微处理器的第三通用输入输出接口连接，所述脑电采集模块用于采集用户的脑电信号，所述心电采集模块用于采集所述用户的心电信号，所述血氧采集模块用于采集所述用户的血氧信号，所述微处理器用于控制所述无线传输模块将所述脑电信号、所述心电信号和所述血氧信号传送至上位机；所述上位机用于接收来自所述无线传输模块传输来的所述脑电信号、所述心电信号和所述血氧信号。

进一步，所述第一连接节点和所述第二连接节点之间设有信号调理模块，所述信号调理模块的一段与所述第一连接节点连接，所述信号调理模块的另一端与所述第二连接节点连接。

进一步，所述脑电采集模块的核心芯片型号为thinkgearam。

进一步，所述心电采集模块的芯片型号为ad8232。

进一步，所述血氧采集模块中的光电传感器型号为apds-9008。

进一步，所述无线传输模块包括蓝牙模块，所述蓝牙模块的型号为hc-05。

进一步，所述硬件系统还包括oled显示模块，所述oled显示模块与微处理器连接，所述oled显示模块的oled显示屏的型号为oled12864，所述oled显示模块的驱动芯片的型号为ssd1306。

本实用新型的有益效果是：该多生理信号采集系统主要依靠控制三个控制开关来控制脑电采集模块、心电采集模块和血氧采集模块的工作状态，能够实现多个生理信号采集且硬件成本低。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种多生理信号采集系统的连接示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种多生理信号采集系统在采集用户的脑电信号时的工作状态图；

图3是本实用新型实施例提供的一种多生理信号采集系统在采集用户的心电信号时的工作状态图；

图4是本实用新型实施例提供的一种多生理信号采集系统在采集用户的血氧信号时的工作状态图；

图5是本实用新型实施例提供的一种多生理信号采集系统中脑电采集模块的系统连接示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

现代快节奏的生活压力过大，并且环境污染加剧，对人们的生活健康带来巨大的影响。医疗技术的匮乏、医务人员的紧缺以及医疗费用的高昂，都对构建高效便捷的社会医疗体系提出更高的要求。目前市面上的生理信号采集设备，大多只能采集及处理单生理信号，导致生理数据片段化，无法构建一个高效便捷的医疗体系。随着电子技术和移动互联网的发展，构建高效便捷医疗体系和降低医疗费用是一个亟待解决的问题。采集多个信号过程复杂且花费的时间较多，现有对于多信号的采集方式一般需要多套采集模块，整体硬件复杂，成本较高。

基于此，本申请提供了一种多生理信号采集系统，该多生理信号采集系统主要依靠控制三个控制开关来控制脑电采集模块、心电采集模块和血氧采集模块的工作状态，能够实现多个生理信号采集且硬件成本低。

下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。

参考图1，图1是本实用新型实施例提供的一种多生理信号采集系统的连接示意图，该系统包括硬件系统100和上位机。硬件系统100包括脑电采集模块110、心电采集模块120、血氧采集模块130、微处理器140、无线传输模块150、第一控制开关161、第二控制开关162、第三控制开关163、第一连接节点171和第二连接节点172。微处理器140的ad接口与第二连接节点172连接，第二连接节点172与第一连接节点171连接，脑电采集模块110的输出端与第一控制开关161的一端连接，第一控制开关161的另一端与第一连接节点171连接，第一控制开关161的控制端与微处理器140的第一通用输入输出接口连接，心电采集模块120的输出端与第二控制开关162的一段连接，第二控制开关162的另一端与第一连接节点171连接，第二控制开关162的控制端与微处理器140的第二通用输入输出接口连接，血氧采集模块130的输出端与第三控制开关163的一段连接，第三控制开关163的另一端与第一连接节点171连接，第三控制开关163的控制端与微处理器140的第三通用输入输出接口连接，脑电采集模块110用于采集用户的脑电信号，心电采集模块120用于采集用户的心电信号，血氧采集模块130用于采集用户的血氧信号，微处理器140用于控制无线传输模块150将脑电信号、心电信号和血氧信号传送至上位机；上位机用于接收来自无线传输模块150传输来的脑电信号、心电信号和血氧信号。

当需要对用户的多个生理信号进行采集时，微处理器140控制第一控制开关161、第二控制开关162和第三控制开关163来实现脑电采集模块110、心电采集模块120和血氧采集模块130与ad接口的导通。当需要采集用户的脑电信号时，参考图2，微处理器140控制第一控制开关161导通脑电采集模块110与第一连接节点171之间的通路，使微处理器140接收到脑电采集模块110采集到的脑电信号、进而将脑电信号进行ad转换，然后通过无线传输模块150把采集到的脑电信号发送到上位机上。当需要采集用户的心电信号时，参考图3，微处理器140控制第二控制开关162导通心电采集模块120与第一连接节点171之间的通路，使微处理器140接收到心电采集模块120采集到的心电信号、进而将心电信号进行ad转换，然后通过无线传输模块150把采集到的心电信号发送到上位机上。当需要采集用户的血氧信号时，参考图4，微处理器140控制第三控制开关163导通血氧采集模块130与第一连接节点171之间的通路，使微处理器140接收到血氧采集模块130采集到的血氧信号、进而将血氧信号进行ad转换，然后通过无线传输模块150把采集到的血氧信号发送到上位机上。由于微处理器140上的ad接口资源非常珍贵，本申请提出的多生理信号采集系统主要依靠控制三个控制开关来控制脑电采集模块110、心电采集模块120和血氧采集模块130的工作状态，能够实现多个生理信号采集且只使用到一个ad接口，降低了硬件成本。

需要说明的是，无线传输模块150可以是wifi模块，也可以是蓝牙通讯模块，本实施例并不对其作具体限制。上位机通过无线传输模块150与硬件系统100连接，上位机可以是手机、电脑或者其他终端，本实施例并不对其作具体限制。

在一些实施例中，第一连接节点171和第二连接节点172之间设有信号调理模块180，信号调理模块180的一段与第一连接节点171连接，信号调理模块180的另一端与第二连接节点172连接。信号调理模块180包括抑制共模电压干扰电路、抑制电极线上的干扰电路或者抑制电极和电极线干扰电路。通过在第一连接节点171和第二连接节点172之间设置信号调理模块180可以减少工频噪声导致的共模电压干扰对本系统的影响。

在一些实施例中，脑电采集模块110的核心芯片型号为thinkgearam。参考图5，脑电采集模块110包括脑电图传感器111，脑电图传感器111采用thinkgearam作为核心芯片，并且增加蓝牙接口，脑电采集模块110还包括脑电电极112和参考电极113，脑电采集模块110的脑电电极112采集前额脑电信号，参考电极113连接在耳垂部位提供参考电压，微处理器140通过串口采集脑电图传感器111的thinkgearam芯片输出的数据，然后通过无线传输模块150发送到上位机。

需要说明的是，脑电采集模块110波特率采用57600，8为数据位，1位停止位。数据采用包的形式进行封装，每秒钟发送513个包，其中前512个为小包，承载512hz采样率的原始脑电信号，格式为：aaaa048002xxhighxxlowxxchecksum，前面的aaaa048002为小包的标识符，不会改变，xxhighxxlow为两个byte的原始数据，其解析方式为：

rawdata＝(xxhigh<<8)|xxlow；

if(rawdata>32768){rawdata-＝65536；}

最后一个字节为校验数据，校验算法如下，每个小包的数据在存储之前，都需要进行校验，如果sum与xxchecksum不相等就将数据丢弃，丢包率在10％以内对最终的结果不会有明显的影响。

在一些实施例中，心电采集模块120的芯片型号为ad8232。心电采集模块120使用ad8232芯片，由锂电池供电，这样可以有效的抑制工频干扰。在心电信号采集过程中，要避免在电脑及大功率用电设备较多的场合，强烈的工频干扰会导致心电波形畸变、失真、消失。该心电采集模块120增加了升压电路的设计，放大倍数可以达到约为1100倍。该模块不仅可以使用更高阶的高通滤波器，滤波器阶数越高，抑制噪声的效果越好，而且电路中增加了非专用运放，与其他采集电路比较，该电路可以提供额外的滤波与增益，可以进一步地放大信号和进行滤波处理。

在一些实施例中，血氧采集模块130中的光电传感器型号为apds-9008。血氧采集模块130使用三种不同的光，即分别是红光线、红外光线、绿光线，并且三光线可以独立控制，利用反射式原理差分法得到血氧值。d1为采集指示灯，d2为接收管，d3为红光，d4为红外光，d5为绿光，vin为信号输入端，当拇指放在血氧采集端时，当led灯亮时，该采集模块中的光电传感器apds-9008将光信号转换为电信号即为vin。当机体血液正常循环时，光电接收管接收到的光强变弱，因此光电流会变小，电压也会降低；反之则光强变强，电流变大，电压升高。随后电信号经过模拟前端afe4490，该模块具有22位模数转换器的低噪声接收通道，当信号经过放大，再由ads1212模数转换之后，传送给微处理器140单元stm32f103。

需要说明的使，微处理器140采用stm32f103系列单片机作为本实用新型的微处理器140，同时集成rc振荡器、带校准的rc振荡器与晶体振荡器。该微处理器140性能优良、集成度好，并且可提高采集模块的采集速度。

在一些实施例中，无线传输模块150包括蓝牙模块，蓝牙模块的型号为hc-05。通过采用蓝牙模块，能够将采集到的脑电信号、心电信号和血氧信号传输到上位机，并且蓝牙模块的功耗较低，进而减小硬件系统100的能量消耗。

在一些实施例中，硬件系统100还包括oled显示模块190，oled显示模块190的oled显示屏的型号为oled12864，oled显示模块190的驱动芯片的型号为ssd1306。oled显示模块190与微处理器140连接，用于显示当前状态下硬件系统100的工作状态，能够使用户观察硬件系统100的工作情况。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。