CN104969474A - 从生物电信号中去除噪声的装置和方法 - Google Patents

从生物电信号中去除噪声的装置和方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种从生物电信号中去除噪声的方法和装置。从生物电测试探针接收主模拟信号，并接收选通信号。生成与来自生物电测试探针的主模拟信号相关联的主数据流。自适应噪声消除(ANC)单元运行以通过根据基准数据流将噪声成分从主数据流中去除来生成输出数据流。如果选通信号指示出主模拟信号是在生物电活动周期中采集的，则ANC单元运行于固定模式，而如果选通信号指示出主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，则ANC单元运行于自适应模式。

Description

从生物电信号中去除噪声的装置和方法
相关申请
该申请要求2013年2月1日提交的申请号为13/757,604的美国专利申请的优先权，并通过引用将其全部内容并入本文中。
技术领域
本发明一般涉及用于数字转换器中的自适应噪声消除的系统，尤其涉及用于消除可能包含高速瞬时或非周期性成分的信号(例如，生物电信号)中的噪声的系统。
背景技术
某些生物试验涉及对细胞或细胞膜生成的生物电信号进行测量和分析。这种生物电信号可以在细胞中自然生成，例如在打开或关闭离子通道活动的过程中生成，或者对施加到细胞膜或部分细胞膜上的刺激作出响应而生成。这种刺激可以是电刺激或者可以是化合物的添加或细胞环境的变化。微电极感测到的生物电信号作为电特性(例如，电阻抗、电压、电流)的变化。通常，对微电极提供的模拟信号进行采样从而生成表示该模拟信号的数字数据流的数值。可在分析前对该数字数据流进行处理，从而去除存在于包含数字数据流在内的数值中的噪声成分。
来自生物电源的作为对刺激的响应的信号通常包括电特性的快速转换。此外，这种信号容易受到来自运行在微电极附近的其它电气设备的电噪声的影响。来自这种电气设备的噪声通常是周期性的，其频率与本地电源的频率(例如，在美国为60Hz，在世界上的多数其它地区是50Hz)及其谐波频率相同。尽管可使用典型的自适应噪声消除(ANC)单元来将这些电噪声从生物电信号中过滤掉，但是这种典型的ANC单元会对生物电信号中的快速转换做出反应，因此会试图去除ANC单元的带宽内的与这种转换相关联的频率成分。这种试图去除与快速转换相关联的频率成分会在ANC单元的输出中引入非自然信号(artifact)，直到ANC适应了信号的转换后的状态为止。
发明内容
提供了一种从生物电信号中去除噪声的方法。从生物电测试探针接收主模拟信号，并接收选通信号。该方法还包括步骤：生成与来自所述生物电测试探针的所述主模拟信号相关联的主数据流，并通过从所述主数据流中去除估计噪声成分来生成输出数据。该方法还包括步骤：只有选通信号指示出所述主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，才根据所述主信号来对估计噪声成分进行更新。
还提供了一种从生物电信号中去除噪声的装置。该装置包括主模数转换器(ADC)单元，其根据从生物电测试探针接收到主模拟信号来生成主数据流。该装置还包括接收选通信号的选通模块以及自适应噪声消除(ANC)单元。ANC单元通过将估计的噪声成分从所述主数据流中去除来生成输出数据流，并且只有选通信号指示出主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，所述ANC单元才根据主信号来对估计噪声成分进行更新。
通过考虑下面的详细描述，本发明的其它方面和优点将会变得清晰。
附图说明
图1是用于采集和处理生物电信号的系统的系统示意图；
图2是图1的系统的数字转换器的一个实施例的系统示意图；
图3是图2的数字转换器实施例的选通模块的系统示意图；
图4A是图2的数字转换器实施例的重构模块的一个实施例的系统示意图；
图4B是图2的数字转换器实施例的重构模块的另一个实施例的系统示意图；
图5A是图1的系统的控制器的一个实施例所进行的处理的流程图；
图5B是图1的系统的控制器的一个实施例所进行的处理的流程图；
图6图示了通过图2的数字转换器实施例的ANC单元去除噪声；以及
图7是图2的数字转换器实施例的ANC单元的一个实施例的流程图。
具体实施方式
参照图1，生物电信号采集系统50包括控制器100、数字转换器装置102和测试探针104(例如微电极)。此外，生物电信号采集系统的用户界面106允许用户向控制器100提供采集参数。电源108为数字转换器102提供线性电源，需要时，还向生物电信号采集系统的其它组件提供线性电源。通常，控制器100引导测试探针104开始从测试样本(例如，细胞)中采集信号，并将采集的信号提供给数字转换器102。数字转换器102将来自测试探针104的模拟信号转换为数字数据流的数值。对于本领域内的技术人员而言显而易见的是，在数字转换器102接收如此修改后的信号前，一个或多个中间设备(未示出)，例如放大器，可对来自测试探针104的信号进行接收和修正。本文将这种修正信号描述为从测试探针104接收到。此外，数字转换器102可对数字数据流的数值进行处理，例如，对原始信号中的电噪声进行估计，并滤除数字数据流中可能存在的噪声成分。
在一个实施例中，控制器100可向数字转换器102提供选通信号，该选通信号表示：来自测试探针104的模拟信号是否是样本中的生物电活动的结果，并且其中是否会具有快速转换或高频率生物电成分。如果选通信号指出通过测试探针104采集的信号可能包括由于生物电活动产生的成分，则数字转换器102的噪声消除电路并不包括这种信号，来对要从来自测试探针的信号中过滤掉的噪声的估计进行更新。另一方面，如果选通信号指出该信号不包括与生物电活动相关联的成分，则该信号被用于对来自测试探针104的信号中存在的噪声的估计进行更新。对噪声的估计基本上实时更新，并且被用于从根据来自测试探针104的信号产生的数字数据流中去除噪声成分，不论测试探针104是在生物电活动周期中捕捉到该信号或者是在没有生物电活动的周期中捕捉到该信号。如上所述，在噪声的估计中不含有生物电活动周期中生成的信号的情况，避免了在这些信号中存在的快速转换和频率分布干扰噪声估计并因此在数字转换器102的输出中引入不需要的非自然信号。
对数字数据流进行处理从而过滤掉其中的噪声后，数字转换器102将这些处理后的数据流提供给控制器100或其它设备(未示出)，用于显示给操作员或用于进一步分析。
在一些实施例中，数字转换器102可具有多个输入通道，并且每个输入通道可与一个测试探针104或其它信号源相关联。在一些实施例中，数字转换器102可同时从多个单独的数字数据流中移除噪声，其中每个这种数据流是对测试探针104或数字转换器102的特定输入通道上的其它信号源提供的模拟信号进行采样而的结果。此外，在一些实施例中，用户可通过控制器100指出数字转换器是否要从测试探针104或其它信号源提供的信号的基频、该信号的一个或多个谐频、或者它们的组合中去除噪声。
参照图2，数字转换器102的一个实施例包括主模数转换(ADC)单元200、线性ADC单元202和ANC单元204。主ADC单元200对来自测试探针104的模拟信号进行采样从而产生数字数据流的数值。线性ADC单元202对来自电源108的信号进行采样从而生成表示基准信号的数字数据流的数值。
具体地，主ADC单元200的ADC模块206连续地对一个或多个测试探针104提供给数字转换器102的信号进行采样。在一些实施例中，ADC模块206可以是16位ADC并以500K个样本每秒(KSPS)的速率进行采样。应当明白，可将ADC模块206配置为以不同的速率采样和/或生成不同位长的数值。在一些实施例中，操作员可选择用于噪声过滤的输入通道，并且在被数字转换器102提供给控制器100或其它组件(未示出)之前，该输入通道上接收到的信号被滤除掉噪声。图2展示了对数字转换器102的一个输入通道上接收到的信号进行的处理。图2的部件可以被复制并且并行运行来对从额外通道接收到的信号进行处理，这对于本领域技术人员来说应该是显而易见的。此外，数字转换器102可将在未被选作噪声过滤的通道上接收到的信号的采样提供给控制器100或其它部件(未示出)，以用于进行显示或进一步分析，这对于本领域技术人员来说应该是显而易见的。
主ADC单元206通过对选作噪声过滤的输入通道上接收的信号进行采样而生成每个数字数据流的数值，缩放和校准单元208对该数值进行缩放。缩放和校准单元208对主ADC单元206生成的数据流的数值施加预设的缩放因子。缩放和校准单元208可对数据流的每个数值施加偏移从而为该数据流建立正确的过零点。此外，可对该数据流的正成分和负成分进行缩放，从而纠正例如测试探针104和/或数字转换器102的部件中正增益和负增益之间的任何不均衡。主ADC单元200的缩放和校准单元208生成的数据流(本文称为“CH_DATA”)被提供给ANC模块204。
如上所述，数字转换器102还包括线性ADC单元202，线性ADC单元202生成代表基准正弦波和基准余弦波的数据流。线性频率ADC模块210通过对来自电源单元108的线性功率进行采样而生成线性源数据流。90°移相模块212对ADC模块210生成的样本施加90°相移从而生成线性源数据流的90°相移表示。单位正弦/余弦波生成器214对线性源数据流的频率进行估计并生成数据流REF_X，REF_X具有表示正弦波的数值，该正弦波具有与线性源数据的频率相同或该频率的整数倍(即，谐波)的频率。此外，数据流REF_X的数值所表示的正弦波具有与线性源数据流相同的相位。在一个实施例中，数据流REF_X表示正弦波和跨越2伏特峰间值(即，-1伏特至+1伏特)的单位振幅。如果与电力线的基频相关联的噪声要被过滤掉，则该正弦波的频率与线性源数据流的频率相同。同样，如果与该谐频相关联的噪声要被过滤掉，则该频率可以是该基频的特定谐频。在一些实施例中，操作员可指定与基频、基频的一个或多个谐频、或其组合相关联的噪声是否需要被过滤掉。对于本领域内的技术人员而言显而易见的是，图2中展示的元件可以被复制，从而并行地去除与基频和/或一个或多个谐频相关联的噪声。
再次参照图2，单位正弦/余弦波生成器214还对线性源数据流的90°相移表示的频率进行估计，并生成数据流REF_Y，REF_Y具有与数据流REF_X表示的正弦波的频率相同的频率。数据流REF_Y的数值所表示的正弦波具有与90°移相数据流相同的单位振幅和相位。对于本领域内的技术人员而言显而易见的是，数据流REF_X表示正弦波，数据流REF_Y表示具有与该正弦波相同的频率和振幅的余弦波。数据流REF_X和REF_Y被提供给ANC单元204。
线性ADC单元202还包括过零点数据生成器216，其生成与来自电源单元108的线性功率的过零点有关的数据。该过零点数据也被提供给ANC单元204。
参照数字转换器102的ANC单元204，ANC单元204的带通滤波模块218接收数据流CH_DATA并对该数据流进行带通滤波。在一些实施例中，带通滤波模块可以是无限脉冲响应滤波器，例如Butterworth滤波器。在一个实施例中，带通滤波器可以是二阶Butterworth滤波器。对于本领域内的技术人员而言显而易见的是，带通滤波模块218可使用任何类型的带通滤波技术。带通滤波器被配置为对数据流CH_DATA进行带通限制，从而包含至少为上述的REF_X和REF_Y选择的频率。
通过对数据流CH_DATA进行带通限制产生的来自带通滤波模块218的数据流CH_DATA_BPL被提供给相关性模块220。相关性模块220将数据流CH_DATA_BPL与数据流REF_X进行相关，从而生成数值Rxi。在一些实施例中，相关性模块220将数据流CH_DATA_BPL与数据流REF_X进行自相关。同样，相关性模块220将数据流CH_DATA_BPL与数据流REF_Y进行相关，从而生成数值Ryi。对于本领域内的技术人员而言显而易见的是，数值Rxi是相比于数据流REF_X时数据流CH_DATA_BPL中的噪声的估计。同样，数值Ryi是相比于数据流REF_Y时数据流CH_DATA_BPL中的噪声的估计。在一些实施例中，相关性模块可使用过零点数据生成器216提供的过零点数据来对其操作进行同步。
再次参照图2，相关性模块220生成的数值Rxi和Ryi被提供给选通模块224。
参照图3，选通模块224对来自控制器100的选通信号进行检查从而确定数值Rxi和Ryi是否是在没有生物电活动的周期中由测试探针104采集的信号产生的数据流CH_DATA_BPL生成的。如果是，选通模块会将分别与数值Rxi和Ryi相同的数值Rxi_gated和Ryi_gated提供给平均模块226。选通模块224还将Rxi_gated和Ryi_gated的数值分别存储在存储器位置302和304中。如果来自相关性模块220的数值Rxi和Ryi是由在生物电活动的周期中采集的信号产生的数据流CH_DATA_BPL生成的，则选通模块224分别将与存储在存储器位置302和304中的数值相同的数值Rxi_gated和Ryi_gated提供给平均模块226(图2)。
在一个实施例中，保持为高的选通信号表示测试探针104采集的信号会包括由于生物电活动产生的瞬时性，低的选通信号会表示测试探针104采集的信号不包括由于生物电活动产生的瞬时性。在其它实施例中可以看到，低的选通信号可表示生物电活动周期中的信号采集，高的选通信号可表示没有生物电活动时的信号采集。向选通模块224指示信号是否是在生物电活动周期中采集的方式对于本领域内的技术人员而言将会是显而易见的。
再次参照图2，平均模块226对选通模块224最近生成的预定数量的数值Rxi_gated计算移动平均值，从而生成数值Rxi_avg。同样，平均模块对选通模块224最近生成的数值Ryi_gated计算移动平均值，从而生成数值Ryi_avg。在一些实施例中，可以将预定数量设置为例如10之类的特定数值。在其它实施例中，预定数量可以由用户配置。显然，选择从选通模块224接收的预定数量的数值以在ANC单元204中引入迟滞，从而将噪声过滤中的寄生噪声的影响最小化。
数值Rxi_avg和Ryi_avg被提供给重构模块228，重构模块228使用这些数值来估计数据流CH_DATA的噪声成分，并将这些噪声成分从数据流CH_DATA中去除。
参照图4A，乘法器400将数据流REF_X的每个数值与数值Rxi_avg相乘。乘法器402将数据流REF_Y的每个数值与数值Ryi_avg相乘。加法器404对乘法器400和402生成的乘积求和，从而生成噪声估计数据流NOISE_EST。减法器406将数据流CH_DATA的对应数值减去数据流NOISE_EST的每个数值，从而生成数据流OUT(输出)，数据流OUT是数字转换器102的输出。该数据流OUT被提供给控制器100或其它组件(未示出)以用于进行显示和/或进一步分析。
在一个实施例中，数字转换器102被配置为通过在每个频率上的循环而去除与基频和选定的谐频相关联的噪声。例如，如果数字转换器102要去除与60Hz、120Hz、180Hz(即，基频和基频的第一谐频和第二谐频)相关联的噪声，则单位正弦/余弦波生成器214生成60Hz的REF_X数据流和REF_Y数据流(本文称为REF_X_60和REF_Y_60)，随后依次生成120Hz的REF_X数据流和REF_Y数据流(本文称为REF_X_120和REF_Y_120)以及180Hz的REF_X数据流和REF_Y数据流(本文称为REF_X_180和REF_Y_180)。相关性单元220将CH_DATA与REF_X_60数据流、REF_Y_60数据流、REF_X_120数据流、REF_Y_120数据流、REF_X_180数据流和REF_Y_180数据流中的每一个进行相关。该相关分别生成了与60Hz、120Hz和180Hz相关联的数值Rxi_60、Rxi_120和Rxi_180。该相关还分别生成了与60Hz、120Hz和180Hz相关联的数值Ryi_60、Ryi_120和Ryi_180。
选通模块224对数值Rxi_60、Ryi_60、Rxi_120、Ryi_120、Rxi_180、Ryi_180进行选通从而生成相应的选通数值Rxi_60_gated、Ryi_60_gated、Rxi_120_gated、Ryi_120_gated、Rxi_180_gated和Ryi_180_gated。如上所述，由平均单元226对这些选通数值进行移动平均，从而生成相对应的数值Rxi_60_avg、Ryi_60_avg、Rxi_120_avg、Ryi_120_avg、Rxi_180_avg和Ryi_180_avg。
参照图4B，乘法器450将Rxi_60_avg与数据流REF_X_60的每个数值相乘。同样，乘法器452、454、456、458和460分别将Ryi_60_avg、Rxi_120_avg、Ryi_120_avg、Rxi_180_avg和Ryi_180_avg与对应的数据流REF_Y_60、REF_X_120、REF_Y_120、REF_X_180和REF_Y_180的每个数值相乘。加法器462将该乘法运算产生的这些数据流相加，而减法器464将数据流CH_DATA减去该乘法运算产生的这些数据流。该减法运算的结果被生成为数字转换器102的输出数据流。尽管上面描述了与三种频率相关联的噪声的去除，但是，对于本领域内的技术人员而言将会是显而易见的是，可以以类似的方式去除与更多或更少数量的频率相关联的噪声。
参照图5A，示出了由控制器100进行的用于生成选通信号的处理的流程图。图5A中示出的流程图假定低的选通信号表示没有生物电活动的周期，而高的选通信号表示有生物电活动的周期。在步骤500，控制器100接收包含试验何时开始和结束的试验参数。在步骤502，控制器将选通信号锁定为低从而表示没有任何生物电活动存在。在步骤504，在实验开始前，控制器等待预定的持续时间ΔT。
参照图2，在步骤502与504之间的时间段中，测试探针104向数字转换器102提供信号。数字转换器102如上面描述的那样运行。具体地，选通模块224将相关性单元220生成的Rxi和Ryi数值作为Rxi_gated和Ryi_gated的数值提供给平均模块226。在这种方式中，当不存在生物电活动时，数字转换器102的ANC单元204运行于自适应模式中，从而学习来自测试探针104的信号中存在的噪声的特性。
在步骤506，控制器100将选通信号锁定为高。作为响应，ANC单元204运行于固定(即，非自适应)模式中，并且选通模块224将存储在存储器302和304中的数值作为Rxi_gated和Ryi_gated的数值提供给平均模块226。此外，选通模块224并不用相关性单元220生成的新的Rxi和Ryi数值来对存储器302和304进行更新。
在步骤508，在预期的试验结束时间后，控制器等待直到预定量的时间ΔT流逝。对于本领域内的技术人员而言将会是显而易见的是，步骤504和步骤508中提到的试验开始前的预定量的时间ΔT与试验结束后的预定量的时间ΔT无需相同。
在步骤510，控制器将选通信号锁定为低并退出。
图5B示出了由控制器100的另一个示例性实施例进行的处理的流程图。在步骤550，控制器将选通信号锁定为低，并在步骤552等待预定量的时间流逝。在该时期中，响应于接收到来自测试探针104的信号，ANC单元204运行于自适应模式中。
在步骤554，控制器100将选通信号锁定为高。ANC单元204转换到如上所述的固定运行模式中。
在步骤556，控制器100对使用测试探针104监控的测试对象生成刺激。在一些试验中，测试对象响应于该刺激而生成的生物电信号是目标信号。在步骤558，控制器100等待预定量的时间。在步骤560，控制器100将选通信号锁定为低并退出。显而易见的是，控制器100可以不进行将选通信号返回为低的步骤510或560。
参照图6，轨迹600描绘了来自测试探针的输入信号。轨迹600展示出，输入信号包括突变602、604、606和608。轨迹610示出了控制器100生成的选通信号。选通信号具有低的部分612A、612B和高的部分614。对于图6，低的选通信号表示没有生物电活动的周期，高的选通信号表示有生物电活动的周期。轨迹616描绘了数字转换器102生成的输出。
如上面所描述，在选通信号为低时的时段(即，612A、612B部分)中，ANC单元204运行在自适应模式中。在该模式中，瞬变602和604之后，ANC单元204耗费时间来适应信号电平。在该适应期间，紧随着与输入信号中的转变602和604相关联的转变617和619之后，ANC单元204的输出会包含非自然信号618和620。
在选通信号为高时的时段(即，614部分)中，ANC单元204运行在固定模式中。因此，如轨迹616中所展示的那样，与输入信号中的转变606和608相关联的转变622和624之后，ANC单元204未产生任何非自然信号。
图7是ANC单元204的另一个实施例的流程图，其中的ANC单元204可根据选通信号运行于自适应模式或固定模式中。在步骤698，ANC单元设置累积缓存的各个数值。累积缓存包括可能在一个动力循环中生成的每个样本的一个值。例如，在60Hz和500KSPS下，累积缓存包括8333个值。
在步骤700，ANC单元204进行等待，直到过零点生成器216检测到过零点。在步骤702，ANC单元204检查选通信号，从而确定ANC单元204是否应当运行于自适应模式。如果是，则ANC单元204进入到步骤704。否则，ANC单元204进入到步骤706从而运行于固定模式。
在步骤704，ANC单元204读取主ADC单元200生成的CH_DATA数据流，该CH_DATA数据流具有测试探针104提供的输入信号的一个动力循环的多个样本。在一些实施例中，ANC单元204可顺序地读取CH_DATA数据流的值并累积足够的数据来表示电力线的一个循环。在其它实施例中，主ADC单元200可将CH_DATA数据流存储在环形缓冲器中，从而生成数据流并且主ADC单元200可异步地从环形缓冲器中读取数据流。
在步骤708，ANC单元204将步骤704中读取的CH_DATA的值增加到累积缓存的相应值上。
在步骤710，ANC单元204生成噪声估计数据流NOISE_EST，其中数据流的每个值是将累积缓存的相应值除以该缓冲器中积累的循环的数量的结果。
步骤708后，ANC单元204返回步骤702。
在步骤706，ANC单元204读取CH_DATA数据流的一个动力循环。在步骤712，ANC单元204将步骤706中读取的CH_DATA的每个值减去步骤710中生成的数据流NOISE_EST中的相应的值。
在步骤714，ANC单元204将步骤712中的减法运算的结果提供为数字转换器102的输出。步骤714之后，ANC单元204返回到步骤702。
应当明白并意识到，可通过位于一个或多个电子或数字控制设备上的硬件、软件、或硬件与软件的组合来执行结合图1至图7所描述的一个或多个进程、子进程、处理步骤。例如，软件可驻存在适当的电子处理组件或系统中的软件存储器(未示出)中，例如存储在图1至图7中示意性地描绘的一个或多个功能系统、控制器、设备、组件、模块、或子模块中。软件存储器可包括顺序列出的用于实施逻辑功能(即，可以以数字形式(如数字电路或源代码)实施的、或者以诸如模拟源之类的模拟形式(如模拟电、声音或视频信号)实施的“逻辑”)的可执行指令。指令可在处理模块或控制器(例如，图2的ADC单元200和202、带通滤波模块218、相关性单元220、平均模块226、选通模块224和重构模块228)中执行，处理模块或控制器包括例如，一个或多个微处理器、通用处理器、多个处理器的组合、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、或专用集成电路(ASIC)。此外，示意图描述了具有不受功能的体系结构或物理布局限制的物理(硬件和/或软件)实施的功能的逻辑划分。在本申请中描述的示例系统可以以多种配置实施并作为硬件/软件组件在单个硬件/软件单元中或在多个分离的硬件/软件单元中运行。
可执行指令可以作为一种在其内存储有指令的计算机程序产品来实施，在被电子系统的处理模块执行时，引导电子系统执行指令。计算机程序产品可选择性地置入在任何非暂时性计算机可读存储介质中，从而被指令执行系统、装置、或设备使用或与指令执行系统、装置、或设备结合使用，指令执行系统、装置、或设备可以是例如基于计算机的电子系统、包含处理器的系统、或可选择性地从指令执行系统、装置、或设备获取指令并执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质是可存储被指令执行系统、装置或设备使用或者与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序的任何非暂时性存储装置。非暂时性计算机可读存储介质可选择性地是例如电、磁、光、电磁、红外线、或半导体系统、装置、或设备。非暂时的计算机可读存储介质的更多具体实例的不完全清单包括：具有一个或多个导线的电连接(电)；便携式计算机磁盘(磁)；随机存取(即易失性)存储器(电)；只读存储器(电)；可擦除可编程只读存储器，如闪存(电)；光盘存储器，如CD-ROM、CD-R、CD-RW(光学)；以及数字多功能光盘存储器，即DVD(光学)。应当注意的是，因为可通过例如对纸张或其它介质进行光学扫描并随后进行编译、解释，或者根据需要以适合的方式进行其它处理，来电子地获取程序，并随后将其存储在计算机存储器或机器存储器中，因此，非暂时的计算机可读存储介质甚至可以是纸张或适合将程序印刷在其上的其它介质。
还应当明白，在本文中使用的对信号的接收和发送指的是两个或更多个系统、设备、组件、模块、或子模块能够通过在某种类型的信号路径上传输的信号来彼此通信。信号可以是通信、功率、数据、或能量信号，它们可以沿着第一和第二系统、设备、组件、模块、或子模块之间的信号路径从第一系统、设备、组件、模块、或子模块向第二系统、设备、组件、模块、或子模块传送信息、功率、或能量。信号路径可包括物理、电、磁、电磁、电气化学、光学、有线、或无线的连接。信号路径还可包括在第一和第二系统、设备、组件、模块、或子模块之间的其他的系统、设备、组件、模块、或子模块。
工业实用性
基于上面的描述，很多对于本发明的修改对于本领域内的技术人员而言是显而易见的。相应地，该描述应当被解释为仅作为说明性的，呈现该描述的目的是使得本领域内的技术人员能够制造和使用本发明，并传授实施本发明的最佳模式。保留在所附权利要求的范围内所作出的所有变化的专有权。

Claims (20)

1.一种从生物电信号中去除噪声的方法，包括：
从生物电测试探针接收主模拟信号；
接收选通信号；
生成与来自所述生物电测试探针的所述主模拟信号相关联的主数据流；
通过从所述主数据流中去除估计噪声成分来生成输出数据流；以及
只有所述选通信号指示出所述主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，才根据主信号来对所述估计噪声成分进行更新。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
接收表示线性功率频率的线性模拟信号；
生成与模拟信号相关联的代表需要最小化的目标频率的基准数据流；以及
其中生成输出流包括，根据所述基准数据流将与所述目标频率相关联的所述估计噪声成分从所述主数据流中去除。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：生成所述基准数据流的相移版本，并根据相移基准数据流来生成所述输出数据流。
4.如权利要求2所述的方法，还包括：从所述主数据流和所述基准数据流中生成噪声估计值，并且如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，则对所述噪声估计值进行存储。
5.如权利要求4所述的方法，其中生成输出流包括：(1)如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，则使用所生成的噪声估计值将噪声成分从所述主数据流中去除，(2)如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在生物电活动周期中采集的，则使用之前存储的噪声估计值将噪声成分从所述主数据流中去除。
6.如权利要求2所述的方法，还包括连续地生成与模拟信号相关联的代表需要最小化的其它目标频率的其它基准数据流。
7.如权利要求2所述的方法，其中该方法的各步骤同时对来自其它生物电测试探针的其它模拟信号执行。
8.如权利要求1所述的方法，还包括，如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，则生成所述主数据流的各数值的平均值。
9.如权利要求8所述的方法，其中生成所述输出数据流包括，如果选通信号指示出所述主模拟信号是在生物电活动周期中采集的，则将之前累积的所述主数据流的各个数值的平均值从所述主数据流中减去。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述方法的各步骤是实质上同时并实时进行的。
11.一种从生物电信号中去除噪声的装置，包括：
主模数转换器(ADC)单元，其根据从生物电测试探针接收到主模拟信号来生成主数据流；
选通模块，其接收选通信号；
自适应噪声消除(ANC)单元，其通过将估计噪声成分从所述主数据流中去除来生成输出数据流；以及
其中只有所述选通信号指示出所述主信号是在没有生物电活动的周期中采集的，所述ANC单元才根据主信号来对所述估计噪声成分进行更新。
12.如权利要求11所述的装置，还包括：
线性ADC单元，其根据从线性电源接收到的线性模拟信号来生成基准数据流，其中所述基准数据流代表需要最小化的目标频率；以及
其中所述ANC单元根据所述基准数据流通过将与所述目标频率相关联的所述估计噪声成分从所述主数据流中去除，来生成所述输出数据流。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述线性ADC单元还生成所述基准数据流的相移版本，所述ANC单元根据相移基准数据流来生成所述输出数据流。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述ANC单元从所述主数据流和所述基准数据流中生成所述噪声估计值，并且如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，则对所述噪声估计值进行存储。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述ANC单元：(1)如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，则使用所生成的噪声估计值将噪声成分从所述主数据流中去除，(2)如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在生物电活动周期中采集的，则使用之前存储的噪声估计值将噪声成分从所述主数据流中去除。
16.如权利要求12所述的装置，其中所述线性ADC单元生成与模拟信号相关联的代表需要最小化的其它目标频率的其它基准数据流。
17.如权利要求12所述的装置，其中所述主ADC单元同时根据从其它生物电测试探针接收的其它模拟信号来生成其它主数据流，并且所述ANC单元同时将其它估计噪声成分从所述其它主数据流中去除。
18.如权利要求11所述的装置，其中如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在没有生物电活动的周期中采集的，则所述ANC单元还生成所述主数据流的各数值的平均值。
19.如权利要求18所述的装置，其中如果所述选通信号指示出所述主模拟信号是在生物电活动周期中采集的，则所述ANC单元通过将之前累积的所述主数据流的各个数值的平均值从所述主数据流中减去来生成所述输出数据流。
20.如权利要求11所述的装置，其中所述ADC单元和所述ANC单元是实质上同时并实时运行的。
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