一種基于LabVIEW的生物電信號監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于生理監(jiān)測技術領域，更為具體地講，涉及一種基于LabVIEW的生物電 信號監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 生物電信號是人體健康狀態(tài)的重要特征參量，同時也有效的反映出人的腦部活動 情況和肌體運動狀況。通過對人體生物電信號的分析與監(jiān)測，可以準確地把握人體的健康 狀態(tài)，更可以通過對不同生物電信號的特征識別，實現對外部設備的操作與控制。
[0003] 目前市場上的生物電信號分析與監(jiān)測系統(tǒng)功能過于單一，信號處理算法較為簡 單，且多數同類系統(tǒng)程序不具備良好的可移植性，如TI公司基于ADS1299芯片設計的腦電 信號提取模塊和神念科技基于TGAM芯片設計的腦電傳感器，因此，以上兩種設備難以有效 的在市場中進行推廣。
[0004] 更為具體的講，相較于TI公司基于ADS1299芯片設計的腦電信號提取模塊，本發(fā) 明具有體積小，多種供電模式，熱功耗小，自帶生物電信號提取裝置和更多功能的軟件顯示 等優(yōu)點。相較于神念科技基于TGAM芯片設計的腦電傳感器，本發(fā)明具有耗電低，通信穩(wěn)定， 多通道采集等優(yōu)點。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于LabVIEW的生物電信號監(jiān) 測系統(tǒng)，通過信號處理算法對采集到的生物電信號進行分析，實現對人體狀態(tài)的實時監(jiān)測。
[0006] 為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于LabVIEW的生物電信號監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于， 包括：
[0007] -生物電信號提取設備，包括腦電信號采集設備和多個肢體信號采集設備，在兩 采集設備中均包括彈簧鋼片、彈性尼龍帶和干電極片，其中，在腦電信號采集設備中至少 包括3片干電極片；干電極片通過焊接附著在對應的彈簧鋼片上，通過佩戴生物電信號提 取設備時來卡在頭部和肢體上，且焊接位置與生物電信號活躍區(qū)域相對應；彈性尼龍帶位 于彈簧鋼片上，可進一步加強干電極片與人體的接觸緊密度，增加生物電信號采集的穩(wěn)定 性；在提取生物電信號時，將生物電信號提取設備佩戴在頭部和肢體各部位上，分別提取腦 部和肢體各部位上的生物電信號，再通過采集設備上連接的電磁屏蔽信號線發(fā)送給PCB電 路集成模塊；
[0008] 多條電磁屏蔽信號線，采用多層防干擾設計，其中內層為信號傳輸線，外層為膠皮 層，在信號傳輸線的外圍是金屬絲包絡層；
[0009] - PCB電路集成模塊，包括EMI濾波器、前置放大器和模數轉換器；用于接收生 物電信號提取設備采集的多路生物電信號，并將多路的生物電信號并行處理，再發(fā)送給 zigbee組網通信模塊；
[0010] PCB電路集成模塊接收到生物電信號后，先通過EMI濾波器濾除帶外頻率較高的 電磁噪聲，濾波后的生物電信號經過前置放大器放大后輸入到模數轉換器，模數轉換器再 將模擬的生物電信號轉化為易于收發(fā)的數字信號，并發(fā)送給zigbee組網通信模塊；
[0011] - zigbee組網通信模塊含有多個通信端口，能夠并行接收PCB電路集成模塊發(fā)送 的多路生物電信號，再轉發(fā)給生物電信號監(jiān)測界面，實現多收多發(fā)的網絡式通信；
[0012] 一信號處理函數庫，信號處理界面通過調用信號處理函數庫中函數，對生物電信 號進行處理，再發(fā)送到生物電信號監(jiān)測界面；
[0013] 一生物電信號監(jiān)測界面，通過生物電信號監(jiān)測界面上的選項卡控件，選擇進入信 號監(jiān)測界面或信號處理界面；
[0014] 在信號監(jiān)測界面上，可設置zigbee組網通信模塊與生物電信號監(jiān)測界面間的通 信端口，選擇需要進入信號處理界面時的信號通道，在通信時，生物電信號的信號質量可在 儀表盤上直接觀測，生物電信號的相關信息通過2-D顯示框分別顯示出腦部和肢體上的生 物電信號；
[0015] 在信號處理界面上，用戶可以根據需要選擇性調用信號處理函數庫中的函數，再 根據調用的函數進行設置，如選擇濾波函數，則設定出濾出頻段；如選擇陷波函數，則設定 出陷波函數去除的工頻干擾頻段；如選擇小波函數，則設定小波母波類型，選擇小波分解的 層數；如選擇神經網絡函數，則調用該函數時，訓練出神經網絡分類器參數；生物電信號經 過上述處理完成后，其相關信息通過2-D顯示框分別顯示出腦部和肢體上的生物電信號。
[0016] 本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現的：
[0017] 本發(fā)明基于LabVIEW的生物電信號監(jiān)測系統(tǒng)，通過生物電信號提取設備提取多路 的生物電信號，再并行處理多路的生物電信號，利用生物電信號監(jiān)測界面對被監(jiān)測者進行 監(jiān)測。在具體的配置中，被監(jiān)測者可以根據自身的需要，通過信號處理界面選擇性調用系統(tǒng) 中預存的庫函數，對生物電信號進行實時處理，最后再通過信號處理界面上的顯示框顯示， 完成對被監(jiān)測者生理指標的監(jiān)測。
[0018] 同時，本發(fā)明基于LabVIEW的生物電信號監(jiān)測系統(tǒng)還具有以下有益效果：
[0019] (1)、本發(fā)明中，生物電信號提取設備是基于彈簧鋼、彈性尼龍帶和干電極片構成。 現有同類產品多采用電極帽、粘性貼片等方式來提取生物電信號，與電極帽相比，本發(fā)明具 有質量輕、體積小、成本低等優(yōu)點；與粘性貼片相比，本發(fā)明具有可重復多次使用，與人體結 合緊密度可調，方便穿戴和取下等優(yōu)點；
[0020] (2)、通過生物電信號監(jiān)測界面可同時對多個通道的生物電信號進行觀測，還可手 動設定通信接口，同時實時監(jiān)測通信質量；
[0021] (3)、本發(fā)明增加了庫函數的設計；在信號處理函數庫中預存有多種信號處理函 數，用戶無需編程即可實現對各類環(huán)境下提取得到的生物電信號進行實時處理；其次，信號 處理函數庫能夠擴展，可寫入用戶自行編寫的信號處理函數，滿足用戶的各類需求；
[0022] (4)、信號處理界面中，用戶可以根據需要，選擇性調用信號處理函數庫中函數對 生物電信號進行處理，且操作流程簡單。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明基于LabVIEW的生物電信號監(jiān)測系統(tǒng)一種【具體實施方式】架構圖；
[0024] 圖2是圖1所示生物電信號提取設備一種【具體實施方式】結構圖；
[0025] 圖3是圖1所示生物電信號監(jiān)測界面一種【具體實施方式】結構圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領域的技術人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許 會淡化本發(fā)明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。
[0027] 實施例
[0028] LabVIEff (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench):實驗 室虛擬儀器工程平臺；
[0029] Zigbee :基于IEEE802. 15. 4標準的低功耗個域網協議；
[0030] 圖1是本發(fā)明基于LabVIEW的生物電信號監(jiān)測系統(tǒng)一種【具體實施方式】架構圖。
[0031] 在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種基于LabVIEW的生物電信號監(jiān)測系統(tǒng)，包 括：生物電信號提取設備1、電磁屏蔽信號線2、PCB電路集成模塊3、zigbee組網通信模塊 4、信號處理函數庫5和生物電信號監(jiān)測界面6。
[0032] 如圖2所示，生物電信號提取設備1又包括腦電信號采集設備和多個肢體信號采 集設備，其中，圖2左邊為腦電信號采集設備，圖2右邊為肢體信號采集設備。在兩采集設 備中均包括彈簧鋼片1. 1、彈性尼龍帶1. 2和干電極片1. 3 ;其中，在腦電信號采集設備中， 干電極片1. 3至少有3塊。干電極片1. 3通過焊接附著在對應的彈簧鋼片I. 1上，可以很 好地卡在頭部和肢體上，且焊接位置與生物電信號活躍區(qū)域相對應；彈性尼龍帶1. 2可進 一步加強干電極片1. 3與人體的接觸緊密度，增加生物電信號采集的穩(wěn)定性；在提取生物 電信號時，將腦電信號采集設備佩戴在頭部，將多個肢體信號采集設備分別佩戴在腕部、大 手臂和小手臂等部位，分別提取腦部和肢體上的生物電信號；在每個采集設備端均連接有 一條電磁屏蔽信號線2,采集的生物電信號再通過電磁屏蔽信號線2發(fā)送給PCB電路集成模 塊；
[0033] 電磁屏蔽信號線2,采用多層防干擾設計，其中內層為信號傳輸線，外層為膠皮層， 在信號傳輸線的外圍是金屬絲包絡層，從而在一定程度上實現電磁屏蔽，增強了電信號的 抗干擾能力，增長有效傳輸距離；
[0034] PCB電路集成模塊3,包括EMI濾波器、前置放大器和模數轉換器；用于接收生物電 信號提取設備1采集的多路生物電信號，并將多路的生物電信號并行處理處理，再發(fā)送給 zigbee組網通信模塊4 ;
[0035] PCB電路集成模塊3接收到生物電信號后，先通過EMI濾波器濾除帶外頻率較高的 電磁噪聲，濾波后的生物電信號經過前置放大器放大后輸入到模數轉換器，模數轉換器再 將模擬的生物電信號轉化為易于收發(fā)的數字信號，并發(fā)送給zigbee組網通信模塊4 ;
[0036] zigbee組網通信模塊含有多個端口，能夠并行接收PCB電路集成模塊3發(fā)送的多 路生物電信號，再轉發(fā)給生物電信號監(jiān)測界面6,實現多收多發(fā)的網絡式通信；
[0037] 信號處理函數庫5,信號處理界面通過調用信號處理函數庫中函數，對生物電信號 進行處理，再發(fā)送到生物電信號監(jiān)測界面6 ;在本實施例中，信號處理函數庫包括有濾波函 數、陷波函數、小波函數和人工神經網絡函數等多種函數；
[0038] 如圖3所示，生物電信號監(jiān)測界面6又包括信號監(jiān)測界面和信號處理界面；通過生 物電信