專利名稱：便攜呼吸肌電采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)采集領(lǐng)域，特別是涉及一種便攜呼吸肌電采集裝置。
背景技術(shù)：
呼吸肌電是一種電信號(hào)，是人在呼吸時(shí)，呼吸肌產(chǎn)生的電信號(hào)。由于人體表面呼吸活動(dòng)與呼吸肌功能的關(guān)系最為密切，呼吸肌中膈肌又是最重要的，所以一般呼吸肌電信號(hào)通常指膈肌肌電信號(hào)。通過(guò)對(duì)膈肌的EMG信號(hào)測(cè)量來(lái)監(jiān)測(cè)人體表面的呼吸活動(dòng)，在理論上是最可靠和準(zhǔn)確的。但是，由于人體表面的膈肌EMG信號(hào)一般采用有創(chuàng)提取的方法，而膈肌表面EMG信號(hào)又受到心臟ECG信號(hào)的強(qiáng)大干擾，因此，利用膈肌表面EMG信號(hào)監(jiān)測(cè)人體表面呼吸功能的方法的應(yīng)用受到很多限制。盡管已經(jīng)研發(fā)出各類的呼吸肌電采集系統(tǒng)，但在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式極為不便， 尤其是在人口膨脹的當(dāng)代，各類肺部傳染病不時(shí)發(fā)生，例如SARS、禽流感和肺鼠疫等高傳染性疾病。對(duì)于感染了這些重癥的病人，進(jìn)行面對(duì)面的呼吸肌電采集時(shí)很容易造成醫(yī)護(hù)人員和人體表面間的交叉感染；由于需要有創(chuàng)提取，進(jìn)一步增大了感染血液傳染病的幾率。因此發(fā)展一種有效、無(wú)接觸的便攜的呼吸肌電采集手段，滿足臨床和社會(huì)的需求，就顯得尤為迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種便攜呼吸肌電采集裝置， 由電極采集呼吸肌電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后以無(wú)線方式發(fā)送給處理裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸肌電的遠(yuǎn)程采集。本發(fā)明技術(shù)解決方案如下一種便攜呼吸肌電采集裝置，其特點(diǎn)是，該裝置包括聽(tīng)診裝置和處理裝置，所述的聽(tīng)診裝置用于粘貼在人體表面的胸部或背部，包括有源呼吸肌電電極，用于感測(cè)呼吸肌電信號(hào)；內(nèi)置放大器，位于所述有源呼吸肌電電極內(nèi)并與該有源呼吸肌電電極連接，用于初步放大呼吸肌電信號(hào)，并提高共模抑制比；濾波器，與所述放大器連接，用于濾除直流、高頻干擾與工頻信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，與所述濾波器連接，用于將濾波后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；無(wú)線發(fā)送模塊，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，用于以無(wú)線方式發(fā)送所述數(shù)字化肺音信號(hào)；第一供電電路，與所述源呼吸肌電電極、所述放大器、所述濾波器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分別連接，用于分別向其供電；所述的處理裝置包括無(wú)線接收模塊，與所述無(wú)線發(fā)送模塊連接，用于接收數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)；心電信號(hào)接口，用于接入數(shù)字化心電信號(hào)；
自適應(yīng)心電濾除模塊，與所述無(wú)線接收模塊和所述心電信號(hào)接口連接，用于濾除數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)中的心電成分；存儲(chǔ)模塊，與所述自適應(yīng)心電濾除模塊連接，用于存儲(chǔ)濾除了心電成分的數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)通信模塊，與所述自適應(yīng)心電濾除模塊連接，用于網(wǎng)絡(luò)的通信連接；第二供電電路，與所述無(wú)線接收模塊、自適應(yīng)心電濾除模塊、心電信號(hào)接口、存儲(chǔ)模塊和所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊分別連接，用于分別向其供電。所述處理裝置還包括顯示模塊，與所述存儲(chǔ)模塊和所述第二供電電路連接，用于顯示濾除了心電成分的呼吸肌電信號(hào)。所述處理裝置還包括切換模塊，與所述心電信號(hào)接口、所述自適應(yīng)心電濾除模塊、 所述顯示模塊和所述第二供電電路連接，并設(shè)有供用戶操作的心電監(jiān)控按鍵和呼吸肌電監(jiān)控按鍵，用于根據(jù)按鍵信號(hào)將濾除了心電成分的呼吸肌電信號(hào)或心電信號(hào)提供給所述顯示模塊。所述處理裝置還包括播放模塊，與所述自適應(yīng)心電濾除模塊和所述第二供電電路連接，用于播放濾除了心電成分的呼吸肌電信號(hào)。所述的濾波器由帶通濾波器和陷波濾波器構(gòu)成。所述的自適應(yīng)心電濾除模塊采用MLMS算法濾除心電成分。所述無(wú)線發(fā)送模塊和無(wú)線接收模塊之間的信息采用射頻收發(fā)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)由于聽(tīng)診裝置和處理裝置之間采用無(wú)線方式通信連接，有效避免使用時(shí)面對(duì)面醫(yī)患之間的交叉感染，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸肌電的實(shí)時(shí)監(jiān)控。(2)由于采用了自適應(yīng)心電濾除模塊，有效濾除了數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)中的心電信號(hào)成分。


圖1是本發(fā)明便攜呼吸肌電采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明便攜呼吸肌電采集裝置中帶通濾波器的電路圖；圖3是本發(fā)明便攜呼吸肌電采集裝置中陷波濾波器的電路圖；圖4是本發(fā)明便攜呼吸肌電采集裝置中自適應(yīng)心電濾除模塊的芯片示意圖。圖5是本發(fā)明便攜呼吸肌電采集裝置中有源呼吸肌電電極內(nèi)置放大器的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但不以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。請(qǐng)先參閱圖1，圖1是本發(fā)明便攜呼吸肌電采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，一種便攜呼吸肌電采集裝置，該裝置包括聽(tīng)診裝置和處理裝置，所述的聽(tīng)診裝置用于粘貼在人體表面的胸部或背部，包括有源呼吸肌電電極11，用于感測(cè)呼吸肌電信號(hào)；內(nèi)置放大器12，位于所述有源呼吸肌電電極11內(nèi)并與該有源呼吸肌電電極11連接，用于初步放大呼吸肌電信號(hào)，并提高共模抑制比。本實(shí)施例采用的采樣率2kSps ；采樣分辨率12Bits ；帶寬25-500Hz ；采用高共模抑制比的儀表放大器AD8221，如圖5，本發(fā)明便攜呼吸肌電采集裝置中有源呼吸肌電電極內(nèi)置放大器的電路圖所示，放大倍數(shù)有由似6 決定。放大倍數(shù)為K = 1+49. 4/12. 7。濾波器13，與所述放大器12連接，用于濾除直流、高頻干擾與工頻信號(hào)。該濾波器由帶通濾波器和陷波濾波器構(gòu)成，兩者的先后順序不限，即帶通濾波器與所述有源呼吸肌電電極11輸出端連接，用于濾除直流和高頻干擾，陷波濾波器連接該帶通濾波器輸出端， 再濾除工頻信號(hào)的；或者陷波濾波器與所述所述有源呼吸肌電電極11輸出端連接，用于濾除50Hz工頻信號(hào)，帶通濾波器與該陷波濾波器的輸出端連接，再濾除直流和高頻干擾。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊14，與所述濾波器13連接，用于將濾波后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)。可選用TI公司的超低功耗MSP430-1471來(lái)實(shí)現(xiàn)，該芯片具有一個(gè) 12位A/D，可直接實(shí)現(xiàn)呼吸肌電信號(hào)的數(shù)字化處理。無(wú)線發(fā)送模塊15，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊14連接，用于以無(wú)線方式發(fā)送所述數(shù)字化肺音信號(hào)，選用TI公司的低功率低成本、低功耗2. 4GHz射頻收發(fā)器CC2500。第一供電電路16，與所述源呼吸肌電電極11、所述放大器12、所述濾波器13和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊14分別連接，用于分別向其供電，可采用電池供電。所述的處理裝置包括無(wú)線接收模塊21，與所述無(wú)線發(fā)送模塊15連接，用于接收數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)， 選用TI公司的低功率低成本、低功耗2. 4GHz射頻收發(fā)器CC2500。心電信號(hào)接口 22，用于接入數(shù)字化心電信號(hào)，該信號(hào)可以由心電設(shè)備采集。自適應(yīng)心電濾除模塊23，與所述無(wú)線接收模塊21和所述心電信號(hào)接口 22連接，用于濾除數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)中的心電成分，可采用ADI公司的BlackfinBF533，該芯片具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以輕松完成自適應(yīng)心電消除算法等復(fù)雜計(jì)算，其部分電路圖見(jiàn)圖 4。存儲(chǔ)模塊沈，與所述自適應(yīng)心電濾除模塊23連接，用于存儲(chǔ)濾除了心電成分的數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)，采用SD卡存儲(chǔ)信息。網(wǎng)絡(luò)通信模塊27，與所述自適應(yīng)心電濾除模塊23連接，用于網(wǎng)絡(luò)的通信連接。網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用Crystal公司的CS8900，該芯片支持10M/100MbpS通訊速率，支持16為/32 位總線帶寬，全雙工和半雙工工作模式，CS8900數(shù)據(jù)端口 DEVICE_A1-DEVICE_A8和DEVICE_ D0-DEVICE_D15 分別經(jīng)過(guò) 74HC245 與 Blackfin 的 A1-A8 (地址)和 DO-D15 (數(shù)據(jù))端口相連。第二供電電路四，與所述無(wú)線接收模塊21、心電信號(hào)接口 22、自適應(yīng)心電濾除模塊23、存儲(chǔ)模塊沈和所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊27分別連接，用于分別向其供電，可選用電池供電， 由于Blackf inBF533芯片等采用3. 3V的電壓，而兩節(jié)AA電池提供的電壓為2. 4V，所以供電電路設(shè)置了升壓電路，例如，采用凌特公司的Mc34063，輸出電壓為3. 3V。顯示模塊24，與所述存儲(chǔ)模塊沈連接，用于顯示濾除了心電成分的呼吸肌電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸肌電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。切換模塊25，與所述心電信號(hào)接口 22、所述自適應(yīng)心電濾除模塊23和所述顯示模塊M連接，并設(shè)有供用戶操作的心電監(jiān)控按鍵和呼吸肌電監(jiān)控按鍵，用于根據(jù)按鍵信號(hào)將
品質(zhì)因素·圖3是本發(fā)明便攜呼吸肌電米集裝置中陷波濾波器的電路圖，如圖所示，陷波濾波器的電路是帶雙T網(wǎng)絡(luò)的有源濾波器，其傳遞函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種便攜呼吸肌電采集裝置，其特征在于，該裝置包括聽(tīng)診裝置和處理裝置，所述的聽(tīng)診裝置用于粘貼在人體表面的胸部或背部，包括有源呼吸肌電電極(11)，用于感測(cè)呼吸肌電信號(hào)；內(nèi)置放大器(12)，位于所述有源呼吸肌電電極(11)內(nèi)并與該有源呼吸肌電電極(11) 連接，用于初步放大呼吸肌電信號(hào)，并提高共模抑制比；濾波器(13)，與所述放大器(12)連接，用于濾除直流、高頻干擾與工頻信號(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(14)，與所述濾波器(1 連接，用于將濾波后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 無(wú)線發(fā)送模塊(15)，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(14)連接，用于以無(wú)線方式發(fā)送所述數(shù)字化肺音信號(hào)；第一供電電路(16)，與所述源呼吸肌電電極(11)、所述放大器(12)、所述濾波器(13) 和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(14)分別連接，用于分別向其供電； 所述的處理裝置包括無(wú)線接收模塊(21)，與所述無(wú)線發(fā)送模塊(15)連接，用于接收數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)； 心電信號(hào)接口(22)，用于接入數(shù)字化心電信號(hào)；自適應(yīng)心電濾除模塊(23)，與所述無(wú)線接收模塊和所述心電信號(hào)接口 0 連接， 用于濾除數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)中的心電成分；存儲(chǔ)模塊(26)，與所述自適應(yīng)心電濾除模塊連接，用于存儲(chǔ)濾除了心電成分的數(shù)字化呼吸肌電信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)通信模塊(27)，與所述自適應(yīng)心電濾除模塊連接，用于網(wǎng)絡(luò)的通信連接； 第二供電電路(四)，與所述無(wú)線接收模塊01)、心電信號(hào)接口 02)、自適應(yīng)心電濾除模塊(23)、存儲(chǔ)模塊06)和所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊(XT)分別連接，用于分別向其供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜呼吸肌電采集裝置，其特征在于，所述處理裝置還包括顯示模塊(M)，與所述存儲(chǔ)模塊06)和所述第二供電電路09)連接，用于顯示濾除了心電成分的呼吸肌電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜呼吸肌電采集裝置，其特征在于，所述處理裝置還包括切換模塊(25)，與所述心電信號(hào)接口(22)、所述自適應(yīng)心電濾除模塊(23)、所述顯示模塊 (24)和所述第二供電電路09)連接，并設(shè)有供用戶操作的心電監(jiān)控按鍵和呼吸肌電監(jiān)控按鍵，用于根據(jù)按鍵信號(hào)將濾除了心電成分的呼吸肌電信號(hào)或心電信號(hào)提供給所述顯示模塊(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜呼吸肌電采集裝置，其特征在于，所述處理裝置還包括播放模塊(觀)，與所述自適應(yīng)心電濾除模塊和所述第二供電電路09)連接，用于播放濾除了心電成分的呼吸肌電信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜呼吸肌電采集裝置，其特征在于，所述的濾波器(13)由帶通濾波器和陷波濾波器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜呼吸肌電采集裝置，其特征在于，所述的自適應(yīng)心電濾除模塊03)采用MLMS算法濾除心電成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜呼吸肌電采集裝置，其特征在于所述無(wú)線發(fā)送模塊 (15)和無(wú)線接收模塊之間的信息采用射頻收發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜呼吸肌電采集裝置，包括用于粘貼在人體表面胸部或背部的聽(tīng)診裝置和處理裝置，聽(tīng)診裝置包括有源呼吸肌電電極、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線發(fā)送模塊和第一供電電路，處理裝置包括無(wú)線接收模塊、心電信號(hào)接口、自適應(yīng)心電濾除模塊、存儲(chǔ)模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和第二供電電路。本發(fā)明電路功能強(qiáng)大，功耗低、可靠性高，便于攜帶，具有呼吸肌電信號(hào)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、心電濾除，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的功能。
文檔編號(hào)A61B5/0488GK102151133SQ201110051989
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者李丕丁 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)