CN106491123A - 生理信号记录系统及其记录仪 - Google Patents

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CN106491123A CN201611202713.1A CN201611202713A CN106491123A CN 106491123 A CN106491123 A CN 106491123A CN 201611202713 A CN201611202713 A CN 201611202713A CN 106491123 A CN106491123 A CN 106491123A
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史金生
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Abstract

本发明提供了一种生理信号记录系统及其记录仪，涉及医疗电子设备的技术领域，其中，一种生理信号记录仪，包括可穿戴设备的本体和脑电信号采集端；所述本体至少用于接收、传输脑电信号；所述脑电信号采集端采集所述脑电信号，并将所述脑电信号通过无线通讯发送至所述本体；所述本体将所述脑电信号通过无线通讯发送至上位机。解决了现有脑电信号采集设备不能采集用户实际生活中的脑电信号的技术问题，达到了可以采集用户实际生活中的脑电信号的技术效果。

Description

生理信号记录系统及其记录仪
技术领域
本发明涉及医疗电子设备技术领域，尤其是涉及一种生理信号记录系统及其记录仪。
背景技术
脑电信号中蕴涵着丰富的生理、心理及病理信息，其信号的分析及处理无论是在临床上对一些疾病的诊断和治疗，还是在认知科学研究领域都是十分重要的。现有技术的脑电采集设备通常会让用户感受到设备的存在，因此所采集的脑电信号并不是用户实际生活中的脑电信号，而是实验条件下的脑电信号，而实验条件下的脑电信号并不能全面反映用户实际的生理、心理和病理情况。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生理信号记录系统及其记录仪，解决了现有技术的脑电采集设备不能采集用户实际生活中的脑电信号的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种生理信号记录仪，包括可穿戴设备的本体和脑电信号采集端；
脑电信号采集端采集脑电信号，并将脑电信号通过无线通讯发送至本体；
本体接收脑电信号，并将脑电信号通过无线通讯发送至上位机。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，脑电信号采集端用于采集大脑情感区的脑电信号。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，脑电信号采集端至少包括用于设于头顶部的第一脑电信号采集端和第二脑电信号采集端，用于设于耳上头部的第三采集端和第四采集端，以及用于设于脑后部的第五脑电信号采集端。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，生理信号记录仪还包括心电信号采集端，心电信号采集端采集心电信号，并通过无线通讯将心电信号发送至本体；
本体将心电信号通过无线通讯发送至上位机。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，心电信号采集端为双极肢体导联，包括第一心电信号采集端和第二心电信号采集端，第一心电信号采集端用于固定于用户一上肢，第二心电信号采集端用于固定于用户下肢或另一上肢。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，第一心电信号采集端粘贴于或者通过固定结构固定于用户上肢的手臂或手指，第二心电信号采集端粘贴于或者通过固定结构固定于用户下肢或者另一上肢。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，生理信号记录仪还包括肌电信号采集端，肌电信号采集端采集肌电信号，并通过无线通讯将肌电信号发送至本体；
本体通过无线通讯将肌电信号发送至上位机。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，本体通过蓝牙接收脑电信号、心电信号和肌电信号，并通过WiFi或GPRS将脑电信号、心电信号和肌电信号发送至上位机。
结合第一方面及其实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，本体内部设置有重力感应加速器。
第二方面，本发明实施例还提供了一种生理信号记录系统，包括上位机以及连接上位机的如第一方面及其可能的实施方式所述的生理信号记录仪。
通过该系统至少可以采集、处理和记录用户的脑电信号，而且用户容易忽略该系统的存在，因此，可以采集到用户实际生活中的脑电信号，便于对分析用户的生理、心理和病理情况。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明提供的生理信号记录仪通过脑电信号采集端采集脑电信号，并将脑电信号发送至可穿戴设备的本体，本体再将脑电信号发送至上位机。可穿戴设备的本体通过无线通讯接收并转发脑电信号，既减少了脑电信号采集端的体积，又扩大了用户的活动范围，容易使用户忽略该生理信号记录仪的存在，因此容易采集到用户实际生活中的脑电信号，便于分析用户的生理、心理和病理情况，而且结构简单，使用方便。
本发明的其他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，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的一种生理信号记录仪的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种生理信号记录仪中可穿戴设备的本体的结构示意图；
图3为本发明实施例2提供的一种生理信号记录系统示意图；
图4为本发明实施例3提供的一种生理信号记录方法的第一种实施方式的示意图；
图5为本发明实施例4提供的一种生理信号记录方法的第二种实施方式的示意图；
图6为本发明实施例5提供的一种生理信号记录方法的第三种实施方式的示意图。
图标：11-脑电信号采集端；12-心电信号采集端；13-肌电信号采集端；2-本体；200-MCU；201-脑电模块；202-心电模块；203-肌电模块；204-电源模块；205-外部复位模块；206-按键模块；207-显示模块；208-存储模块；209-马达；210-外部晶振；211-无线通信模块；212-LED灯；213-重力传感器；3-上位机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前的脑电采集设备不能采集用户实际生活中的脑电信号，基于此，本发明实施例提供的一种生理信号记录系统及其记录仪，可以采集用户实际生活中的脑电信号。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种生理信号记录仪进行详细介绍。
实施例1：
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种生理信号记录仪，包括可穿戴设备的本体2和脑电信号采集端11；脑电信号采集端11采集脑电信号，并将脑电信号通过无线通讯发送至本体2；本体2接收脑电信号并将脑电信号通过无线通讯发送至上位机3。
本体2通过无线通讯接收并转发脑电信号，既减少了脑电信号采集端11的体积，又扩大了用户的活动范围，可以使穿戴者忽略脑电信号采集端11的存在，进而可以采集到穿戴者日常活动中的脑电信号，便于分析用户的生理、心理和病理情况，而且结构简单，使用方便。
需要说明的是，可穿戴设备可以是起装饰作用、检测作用或是其他作用的多种形式的穿戴设备，本实施例中的可穿戴设备以手环为例进行说明。脑电信号采集端11优选通过蓝牙将脑电信号发送至手环本体2的脑电模块201，手环本体2优选通过无线通信模块211中的WiFi或GPRS将脑电信号发送至上位机3，且上位机3为手机或是服务器，若无线通信模块211检测到网络环境指数低于阈值，则将脑电信号数据暂存于手环的存储模块208，直至网络环境指数高于设定阈值时，将脑电信号数据通过无线通信模块211中的WiFi或GPRS将脑电信号发送至上位机3。
需要说明的是，可以根据实际需要采集不同类型的脑电信号，本实施例以采集情感区的情感类脑电信号为例进行说明。情感类脑电信号可用于分析青少年、抑郁症、暴力倾向等各类人群的心理、生理状况，有利于康复治疗、心理疏导或是心理分析的研究。
本实施例中的脑电信号采集端11至少包括用于设于头顶部的第一脑电信号采集端和第二脑电信号采集端，用于设于耳上头部的第三采集端和第四采集端，以及用于设于脑后部的第五脑电信号采集端。且本实施例中的脑电信号采集端优选采用ThinkGear AM芯片，该芯片包括干电极传感器，具有消噪功能，并可以检测到极微弱的脑电信号；还包括前置放大、高通滤波、去基线漂移、去除工频干扰、低通滤波、电平迁移以及后级放大等信号处理电路，优选地，脑电信号依次经过前置放大、高通滤波、去基线漂移、去除工频干扰、低通滤波、电平迁移以及后级放大电路，然后脑电信号采集端11将处理后的脑电信号经蓝牙发送至手环本体2。低通滤波的阈值优选为40Hz，工频干扰为50Hz。
作为本实施例的另一种实施方式，生理信号记录仪还包括心电信号采集端12，心电信号采集端12采集心电信号，并通过无线通讯将心电信号发送至本体2；本体2将心电信号通过无线通讯发送至上位机3。
需要说明的是，心电信号采集端12优选通过蓝牙将心电信号发送至手环本体2的心电模块202，手环本体2优选通过无线通信模块211中的WiFi或GPRS将心电信号发送至上位机3，且上位机3为手机或是服务器，若无线通信模块211检测到网络环境指数低于阈值，则将心电信号数据暂存于手环的存储模块208，直至网络环境指数高于设定阈值时，将心电信号数据通过无线通信模块211中的WiFi或GPRS将脑电信号发送至上位机3。本实施例将脑电信号与心电信号结合后对用户进行分析，相较于单一的脑电信号，具有更高的准确性。
本实施例中，心电信号采集端12优选但不限于采用双极肢体导联，包括第一心电信号采集端和第二心电信号采集端，第一心电信号采集端通过粘贴或固定结构固定于用户一上肢，第二心电信号采集端通过粘贴或固定结构固定于用户下肢或另一上肢。
根据实际需要，第一心电信号采集端可以固定于手臂上或是手指上，本实施方式的心电信号采集端12优选采用NeuroSky(神念科技)的BMD101芯片，以指环的形式固定于手指上采集心电信号，并使用16位高精度ADC模拟数字转换器把它们转化成数字信号。BMD101还配有固化DSP数字信号处理单元来加速对系统管理单元监控下的各种预处理，比如：前置放大电路、右腿驱动电路、高通滤波电路、低通滤波电路、工频陷波电路和后级放大电路，本实施方式中的心电信号优选依次经过前置放大电路、右腿驱动电路、高通滤波电路、低通滤波电路、工频陷波电路和后级放大电路。其中前置放大电路主要釆集心电信号，该电路有很好的共模抑制比，能够将信号干扰信号减小到最小。右腿驱动电路主要为了降低人体移位电流，该电路对工频干扰也有一定的抑制。高通滤波电路主要是针对心电信号中的基线漂移低通滤波电路主要是为了降低心电信号的肌电干扰，工频陷波电路主要为了抑制心电信号中的工频干扰。因为心电信号的幅度太低采用后级放大电路将心电信号进行放大处理。
作为本实施例的另一种实施方式，生理信号记录仪还包括肌电信号采集端13，肌电信号采集端13采集肌电信号，并通过无线通讯将肌电信号发送至本体2；本体2通过无线通讯将肌电信号发送至上位机3。
本实施方式中肌电信号采集端13采集肌电信号，对其进行处理，然后将处理后的肌电信号经蓝牙发送至手环本体2，手环本体2经WiFi发送至手机或是服务器。需要说明的是，肌电信号采集端13优选通过蓝牙将肌电信号发送至手环本体2的肌电模块203手，环本体2优选通过无线通信模块211中的WiFi或GPRS将肌电信号发送至上位机3，且上位机3为手机或是服务器，若无线通信模块211检测到网络环境指数低于阈值，则将肌电信号数据暂存于手环的存储模块208，直至网络环境高于设定阈值时，将肌电信号数据通过无线通信模块211中的WiFi或GPRS将脑电信号发送至上位机3。
优选地，本实施例中的肌电信号采集端13和心电信号采集端12集成在一起，心电信号和肌电信号并行采集、处理和传输，通过肌电信号可以分析用户的肌肉状态，比如兴奋、疲劳等，能在一定程度上反映用户的身体和精神状况，同时结合心电信号与脑电信号，可以更为准确地分析用户的精神、心理、生理状态。
作为本实施例的另一种实施方式，手环本体2内部设置有重力传感器213，感应重力加速度，用于检测用户的行进步数，并将步数信号通过WiFi或GPRS发送至上位机3。
此外，本体2优选还包括以下模块：
MCU 200、电源模块204和LED灯212，电源模块204优选采用BQ24040芯片，MCU 200通过该芯片检测蓄电池的充放电情况，并通过LED灯212显示电池电量的状态。
外部晶振210和马达209，MCU 200控制外部晶振210输出控制信号驱动马达209震动，用于信息提示。
按键模块206，用于输入设定信息。
外部复位模块205，用于状态恢复。
显示模块207，用于显示设定的信息，比如脑电信号、心电信号、肌电信号、步数，或者结合前述信号所得到的结果。
实施例2：
如图2所示，本发明实施例提供了一种生理信号记录系统，包括上位机3以及连接上位机3的如实施例1所述的生理信号记录仪。
本实施例中的上位机3可以是移动终端或是服务器。移动终端或服务器均可以绑定一个或多个本体2，接收本体2发送的脑电信号，以及心电信号或肌电信号等，然后对接收到的信号进行分析，并给出判断结果，判断结果可以在移动终端显示，也可以在本体2上显示。
本发明实施例提供的生理信号记录系统，与上述实施例提供的生理信号记录仪具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
实施例3
如图3所示，本实施例提供了一种生理信号记录方法，包括以下步骤：
S11.通过无线通讯接收脑电信号采集端采集的脑电信号
脑电信号采集端采集到脑电信号并对其进行预处理，然后将预处理后的脑电信号通过蓝牙发送至可穿戴设备的本体，本体接收脑电信号。
S12.将接收的脑电信号通过无线通讯发送至上位机
本体通过蓝牙接收脑电信号采集端发送的脑电信号后，直接通过WiFi或是GPRS实时发送，或是先暂存再发送。
实施例4
如图4所示，本实施例提供了一种生理信号记录方法，包括以下步骤：
S21.通过无线通讯接收脑电信号采集端采集的脑电信号，以及心电信号采集端采集的心电信号
脑电信号采集端采集到脑电信号并对其进行预处理，然后将预处理后的脑电信号通过蓝牙发送至可穿戴设备的本体。
心电信号采集端采集到心电信号并对其进行预处理，然后将预处理后的心电信号通过蓝牙发送至可穿戴设备的本体。
本体接收脑电信号和心电信号。
S22.将接收的脑电信号和心电信号通过无线通讯发送至上位机
本体通过蓝牙接收到脑电信号和心电信号后，直接通过WiFi或是GPRS实时发送，或是先暂存再发送。
实施例5
如图5所示，本实施例提供了一种生理信号记录方法，包括以下步骤：
S31.通过无线通讯接收脑电信号采集端采集的脑电信号，以及心电信号采集端采集的心电信号，以及肌电信号采集端采集的肌电信号
脑电信号采集端采集到脑电信号并对其进行预处理，然后将预处理后的脑电信号通过蓝牙发送至可穿戴设备的本体。
心电信号采集端采集到心电信号并对其进行预处理，然后将预处理后的心电信号通过蓝牙发送至可穿戴设备的本体。
肌电信号采集端采集到肌电信号并对其进行预处理，然后将预处理后的肌电信号通过蓝牙发送至可穿戴设备的本体。
本体接收脑电信号、心电信号和肌电信号。
S32.将接收的脑电信号、心电信号和肌电信号通过无线通讯发送至上位机
本体通过蓝牙接收到脑电信号、心电信号和肌电信号后，直接通过WiFi或是GPRS实时发送，或是先暂存再发送。
本发明实施例提供的生理信号记录方法，与上述实施例提供的生理信号记录系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果，在此不予赘述。
本发明实施例所提供的生理信号记录系统及其记录仪的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种生理信号记录仪，其特征在于，包括可穿戴设备的本体和脑电信号采集端；
所述脑电信号采集端采集所述脑电信号，并将所述脑电信号通过无线通讯发送至所述本体；
所述本体接收所述脑电信号，并将所述脑电信号通过无线通讯发送至上位机。
2.根据权利要求1所述的生理信号记录仪，其特征在于，所述脑电信号采集端用于采集大脑情感区的脑电信号。
3.根据权利要求2所述的生理信号记录仪，其特征在于，所述脑电信号采集端至少包括用于设于头顶部的第一脑电信号采集端和第二脑电信号采集端，用于设于耳上头部的第三采集端和第四采集端，以及用于设于脑后部的第五脑电信号采集端。
4.根据权利要求1所述的生理信号记录仪，其特征在于，还包括心电信号采集端，所述心电信号采集端采集心电信号，并通过无线通讯将所述心电信号发送至所述本体；
所述本体将所述心电信号通过无线通讯发送至所述上位机。
5.根据权利要求4所述的生理信号记录仪，其特征在于，所述心电信号采集端为双极肢体导联，包括第一心电信号采集端和第二心电信号采集端，所述第一心电信号采集端用于固定于用户一上肢，所述第二心电信号采集端用于固定于用户下肢或另一上肢。
6.根据权利要求5所述的生理信号记录仪，其特征在于，所述第一心电信号采集端粘贴于或者通过固定结构固定于所述上肢的手臂或手指，所述第二心电信号采集端粘贴于或者通过固定结构固定于下肢或者另一上肢。
7.根据权利要求4所述的生理信号记录仪，其特征在于，还包括肌电信号采集端，所述肌电信号采集端采集肌电信号，并通过无线通讯将所述肌电信号发送至所述本体；
所述本体通过无线通讯将所述肌电信号发送至所述上位机。
8.根据权利要求7所述的生理信号记录仪，其特征在于，所述本体通过蓝牙接收所述脑电信号、所述心电信号和所述肌电信号，并通过WiFi或GPRS将所述脑电信号、所述心电信号和所述肌电信号发送至所述上位机。
9.根据权利要求1-8任一项所述的生理信号记录仪，其特征在于，所述本体内部设置有重力感应加速器。
10.一种生理信号记录系统，其特征在于，包括上位机以及连接所述上位机的如权利要求1-9任一项所述的生理信号记录仪。
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