用Hicrochip智能传感器方案构建高性能的生物电信号采集系统前端模块

模拟隔离是传统生物电信号采集系统中必不可少的一部分.它耗电多,成本高并可能造成信号失真.是心电、肌电等相关仪器不能便携化和家用化的重要原因.本文提出一种基于Microchip公司智能传感方案的数字隔离方法,该方法为这些生物电信相关仪器的便携化提供了一条有效的途径.     

一种高CMRR低功耗生物电信号采集前端放大器

设计了一种应用于生物电信号采集的前端放大器。采用间接电流反馈技术,提高了放大器的线性度和共模抑制比。采用负反馈环路,消除了采集过程中电极产生的极化电压。采用0.18 μm 混合信号CMOS工艺对电路进行设计,使用Cadence Spectre进行了仿真。结果表明,该电路在3 V供电下消耗的静态电流为4.5 μA,在0.3 Hz~1.3 kHz的增益带宽内增益为37 dB,能够消除50 mV的极化电压,共模抑制比为98 dB (50 Hz工频处),噪声效率因子为11.5。     

基于ADS1293的便携式低功耗心电信号采集系统

为实现对人体心电信号的实时采集,设计了一种基于ADS1293的心电信号采集系统,系统主要由ADS1293 信号采集前端和MSP430单片机控制电路组成。ADS1293对心电信号进行24位的高精度模/数转换,由SPI接口方式发送给MSP430进行分析处理,最终通过MSP430的USB接口发送到便携式显示设备实时显示波形。该系统为便携式、低功耗的心电信号采集系统提供了技术支持,具有广泛的应用前景。     

基于ADS1298与FPGA的高性能脑电信号采集系统

高性能的便携式脑电信号的采集设备对临床医学和认知科学研究领域具有重要意义,设计了基于ADS1298和FPGA的高性能脑电信号采集系统。给出了脑电信号采集系统的总体设计,重点阐述了ADS1298的特点和工作原理,在此基础上讨论了系统的外围电路以及FPGA接口电路设计,最后给出内部信号处理控制模块设计。设计的脑电信号采集系统具有低功耗、高精度和小型化的特点,具有很好的应用前景。     

非接触电容性耦合生物电信号传感器设计

本文介绍一种非接触电容式电极,突破传统低输入阻抗设计,以高输入阻抗运算放大器为核心,通过有效的生物电信号电子模型建模,研究并设计出适用于常见生物电信号(ECG、EEG、EMG、EOG等)检测的有源电极,且功耗低,灵敏度高。     

基于 FPGA 的多路微弱医学生物电信号处理系统

介绍了一种便携式多路微弱医学生物电信号处理系统,用户可根据实际的需要对电极进行选择,从而实现对脑电或心电信号的实时采集,进而对其进行数据处理并显示波形和存储数据。该系统采用德州仪器(TI)公司的ADS1198为核心的模拟前端电路实现脑电或心电信号的采集、放大、隔离等预处理操作,利用Altera公司的FPGA芯片Cyclone Ⅱ EP2C70F896C6对数据进行处理,并在TRDB_LTM液晶屏上显示波形。该系统精度高、体积小、功耗低,具有较好的实用性和可扩展性。     

基于ARM的脑电信号采集系统

介绍一种基于ARM的脑电信号采集系统设计.该系统主要包括前端调理电路以及后端数据处理与显示模块.基于数字信号处理的方法,利用ARM处理器对信号进行处理与分析并显示.     

便携式脑电信号采集与分析装置的设计及其应用

文中设计一套应用于自由活动动物脑电信号采集与分析的便携式装置,这种体积小、重量轻、实时检测的装置可以采集与分析自由活动大鼠运动行为的脑电信号,进而研究特定动物的运动行为与脑部电信号之间的对应关系。首先将微电极植入大鼠特定大脑皮层,通过模拟电路采集来自微电极的脑电信号,经过滤波、放大,调理后进入片上可编程系统PSoC并进行数据的模拟转换和处理,再通过无线USB模块进行实时传输数据至PC端,最后在LabVIEW界面下实现实时分析并显示动物脑区局部场电位。该研究为多方面、多角度和多层次的研究大脑复杂性和未知性提供小型化设备平台。     

EZ-USB FX2接口在生物电信号数据采集系统中的应用

介绍EZ-USB FX2的结构和功能;给出基于EZ-USB FX2,FPGA控制A/D转换实现的生物电信号数据采集系统;重点说明了基于GPIF主控制方式的EZ-USB FX2接口设计及相应固件程序开发,并给出GPIF波形设计方案.     

EZ-USBFX2接口在生物电信号数据采集系统中的应用

摘要：介绍EZ．USBFX2的结构和功能;给出基于EZ—USB FX2,FPGA控制A／D转换实现的生物电信号数据采集系统;重点说明了基于GPIF主控制方式的EZ—USB FX2接口设计及相应固件程序开发,并给出GPIF波形设计方案。     

上肢康复机器人实验平台肌电信号采集系统的设计

表面肌电信号是肌肉收缩的同时伴随的一种电压信号,是一种复杂的表皮下肌电信号活动在皮肤表面处的时间和空间上综合得出的结果,能够反映出神经、肌肉的功能状态。正是其在相同肌群规律性和在不同肌群差异性,使得利用肌电信号作为人机接口来控制上肢康复机器人成为可能。本文的主要内容是肌电信号采集系统的设计,将从硬件电路以及软件设计两部分进行阐述。其中硬件电路主要由表面电极、信号调理、NI-USB-6210数据采集卡和上位机四部分组成;系统软件采用虚拟仪器开发平台LabVIEW编程,完成肌电信号实时采集、滤波处理、数据存储等功能。     

采用幅／频转换技术的十六通道心电信号采集系统

文章介绍了与个人微机接口的十六通道心电信号数据采集系统，该系统采用幅／频转换技术，以计数方式实现Ａ／Ｄ变换，使用浮地、隔离等手段，具有强的抗干扰能力。文章中给出了硬软件框图及技术特点     

面向生物电信号提取的超低功耗自举采样开关

为有效提取低频、微弱、易受干扰的人体生理信号,可穿戴和医疗植入式ASIC电极中的ADC需搭载低功耗、高输出线性的栅压自举采样开关,其性能直接影响生物界面上本征信号的完整性和提取精度。本研究采用65 nm/0.6 V CMOS工艺,设计了一种适配该应用的栅压自举采样开关。通过附加“虚拟管”抑制电荷注入效应提升采样精度,通过增设“动态体偏置模块”和“体偏置切换控制模块”,抑制阈值波动,稳定输出线性度。考虑人体生物电信号的低幅度和低频特性,分别对峰值0.6 V的信频上限10 KHz和低频100 Hz的模拟生理电信号以10 MS/s的采样频率进行高速采样仿真分析。结果显示：在高频10KHz消耗功耗587.3 nW,有效采样位数达8.9 bit,获得非杂散动态范围62.02dB;当信频降为100 Hz,功耗降至6 nW,有效位数6.33 bit,非杂散动态范围可提升至78.19 dB。Cadence仿真结果表明,设计的自举开关性能可较好地满足人体生物电信号的采样需求。     

一种适合检测生物电信号的基于斩波技术的放大器

由于生物电信号非常微弱,容易受量测环境及电路本身等因素所影响,故要求该放大器具有低噪声和低失调电压的性能。据此提出了一款适合检测生物电信号的差分差值放大器,并应用了斩波技术来降低低频噪声和失调电压的影响。通过Cadence公司的Spectre仿真结果,电路测得增益达34 dB,共模抑制比可达114.2 dB。该电路采用上华DPDM0.6μm CMOS工艺。     

无线智能组网的传感器采集系统研究

文中基于MSP430F5438单片机和CC2530芯片,研究设计了一个模拟智能家居的无线智能组网传感器采集系统。可实时采集环境温度和湿度显示在TFT液晶屏上,同时智能控制风扇、加湿器等的工作。系统中的报警系统保证了模拟智能家居的安全性。     

用于巨磁阻生物传感器检测的模拟前端电路

提出一种用于巨磁阻(GMR)生物传感器检测的模拟前端电路。电路采用电压检测的方法,包括基准电压源,单位增益缓冲器,电荷转移型开关电容采样保持电路,流水线模数转换器四部分;基准电压源用于产生传感器阵列的片内激励电压;传感器阵列的检测输出电压经单位增益缓冲器后,由开关电容采样保持电路进行采样,保持,放大;最后经过流水线模数转换器输出数字码流;芯片采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS厚栅氧工艺实现。测试结果表明,在电源电压3.3 V,20 MHz时钟下测试,整体电路输出信号有效精度达到7.2 bit,功耗33 mW,满足GMR生物传感器的检测要求。     

智能摄像系统视频采集模块的嵌入式结构

介绍的是实时视频采集模块的嵌入式结构,来实现智能的实时监控。嵌入式结构用赛灵思ML-507平台来进行开发。平台Virtex -5FXT FPGA设备中的FPGA结构中内嵌PowerPC440处理器,旋转变焦（PTZ）摄像机和VGA监视器与该平台连接。接口使用机载VGA输入视频编解码器和DVI发射器芯片。芯片的控制寄存器配置使用嵌入式PowerPC440处理器。应用软件用C语言编写。完成了视频的采集、传输、分辨率为640*480的显示。连接、处理能力高,FPGA消耗资源占18%,剩下的FPGA资源足够实现视频处理的应用。     

基于神经信号采集技术的无线传输片上系统研究

基于生物电信号的幅频特性,研究了高精度、低噪声和低功耗的信号采集与无线传输方法和优化理论。通过SMIC 180 nm 1P6M标准CMOS工艺设计实现了一款用于自由活动被测体的神经电信号采集和无线传输芯片。主要论述了射频电路设计,在该生物电信号采集和传输系统中采用无线方式对信号进行传输,为了增加其通用性,兼顾板级天线互连及其面积尺寸,依据科学研究、教育和商用的开放频段(2.4~2.438 GHz)对无线收发组件进行研究和设计。     

生物组织阻抗温度特性测试系统的研究

肿瘤热疗过程中的温度检测和控制是热疗的关键,但温度的无损检测方法较为缺乏,限制了其发展。文中研究了一种装置测试生物组织电阻抗的温度特性,为基于电阻抗特性的温度无损检测技术提供依据。该装置利用恒温水循环原理对组织进行加热,可使组织受热均匀并且温度易于控制,阻抗测量装置采用四电极法原理,可有效消除接触阻抗和极化效应的影响,提高测量精度。文中还研究设计了用于激励的恒流源发生电路,恒流源的输出阻抗在频率为1 MHz时为212 kΩ,具有很好的恒流特性。基于此系统,对两组新鲜肥肉组织进行了测试,研究了其电阻抗温度特性及频率特性,测试结果表明,离体肥肉组织电阻抗实部随频率升高而降低,虚部先降低后升高,转折频率在80~120k Hz之间;其温度特性表现为：小于53℃时,组织电阻抗随着温度升高呈现较为缓慢下降的趋势,在53~59℃之间,电阻抗以及电阻抗变化系数形成一个突变,表现出组织电阻抗变化的临界特性,这为进一步进行肿瘤热疗过程中基于电阻抗技术的温度无损监控提供了理论和实验依据。     

无标记快速检测蝇毒磷的表面等离子体共振生物传感器

针对现有农药检测方法操作复杂、仪器贵重、不利于现场快速检测等问题,将自行研制的便携式表面等离子体共振生物传感器应用于高毒性农药蝇毒磷的检测,采用直接法检测抗体。提出连续检测法,对质量浓度分别为500、200、100、50、0 mg/L的蝇毒磷小分子样品进行了连续检测实验。通过实验证明了该装置和方法的可行性。基于表面等离子体共振的无标记蝇毒磷检测方法简单,仪器便携,操作简便,可实现现场快速检测。