CN201698578U

CN201698578U - 一种适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置

Info

Publication number: CN201698578U
Application number: CN2010202331788U
Authority: CN
Inventors: 李斌; 梁凯; 梁志明; 刘汉华
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2020-06-21

Abstract

本实用新型公开一种适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，包括用于采集体内信号并进行信号无线发送的体内模块和用于完成无线信号的接收和显示的体外模块，所述体内模块和体外模块通过无线进行数据传输。本实用新型采用无线传输的方式，与接收数据的部分远距离隔离开来，这样就不需要使用大量导线连接，不会给被测者带来不适感。而且被测者能有更大的自由活动空间，不受检测仪器位置的限制。此外，本实用新型还能通过计算机快速地、有效地实时显示采集结果，并与正常的生物电信号进行比对，有利于及时发现病变，提前采取措施预防疾病的进一步恶化。

Description

一种适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置属于植入式生物医用技术领域。

背景技术

[0002] 对人体及其他生物电信号的采集，是研究生物机理的基础，可以用来及早发现、准确诊断疾病，也可以以此为依据使用生物电信号刺激来治疗各种疾病，是生物电子及医用电子技术研究的一项重要的研究内容。传统生物电信号的采集是将感应电极贴在皮肤表面，所测信号通过导线连接至外部信号处理电路。由于生物皮肤表面的电信号较微弱，且受到外界环境的影响较大，故传统的采集系统精度低，速度慢。除此之外，大量的导线连接会给被测者带来不适感。且由于只能在指定的地点进行观测，测量时被测者的行动受到限制。

发明内容

[0003] 为了克服上述不足之处，本实用新型提出了一种适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置。该装置不需要使用导线连接而能有效高速地将植入生物体内的感应电极所感应的电信号传送至体外接收部分，并通过一定的处理在个人计算机（PC机）上实时地显示出来。

[0004] 一种适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，包括用于采集体内信号并进行信号无线发送的体内模块和用于完成无线信号的接收和显示的体外模块，所述体内模块和体外模块通过无线方式进行数据传输。

[0005] 上述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置中，所述体内模块包括模数转换模块、体内电源模块、体内MCU控制模块及无线发送模块；模数转换模块的输入端接收生物电信号，模数转换模块的输出端与体内MCU控制模块的数据接收端连接，体内MCU控制模块的数据输出端与无线发送模块连接，体内电源模块分别与模数转换模块、体内MCU控制模块及无线发送模块连接。

[0006] 上述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置中，所述体内MCU控制模块还包括用于发送控制信息控制模数转换模块工作的输出端。

[0007] 上述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置中，所述体内MCU控制模块还包括用于发送数据调制控制信息给无线发送模块的输出端。

[0008] 上述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置中，所述体外模块包括无线接收模块、体外MCU控制模块、PC接口模块和体外电源模块，无线接收模块的数据输出端与体外MCU控制模块的数据输入端连接，体外MCU控制模块的数据输出端与PC接口模块连接，体外电源模块分别与线接收模块、体外MCU控制模块、PC接口模块连接。

[0009] 上述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置中，所述体外MCU控制模块还包括用于发送数据解调控制信号给无线接收模块的输出端。

[0010] 上述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置中，体外MCU控制模块的数

3据输出端与PC接口模块通过串口连接。

[0011 ] 上述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置中，所述PC接口模块通过 RS232总线与PC机连接。

[0012] 本实用新型包括植入体内模块和体外模块，并通过无线传输的方式来完成预定的功能。当发送功率为Odbm时，数据传送速率可达38. 4kbs，传送距离可达几米。

[0013] 体内模块主要完成信号的采集和无线发送的功能，整个体内模块用MCU模块进行统一的管理。MCU首先设置好模数转换模块的采集速率，无线发送模块的发送速率、功率、地址和通道等等参数，接着MCU启动模数转换，将预处理后的生物电信号进行AD转换，把转换的数据存放在发送模块中，并控制发送模块对数据进行调制，最后启动无线发送模块发送数据。

[0014] 体外模块主要完成无线信号的接收和显示的功能，体外模块也通过MCU模块进行统一的管理。先设置好无线接收模块的各个参数（与无线发送模块相匹配）及PC机的接口参数，然后检测是否接收到数据。一旦接收到数据，MCU将启动接收模块接收数据，并对接收到的数据进行解调控制。然后通过PC机的接口，将数据传输至PC机，在PC机上使用应用程序将采集数据实时显示出来。

[0015] 与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和效果：

[0016] 本实用新型采用无线传输的方式，与接收数据的部分远距离隔离开来，这样就不需要使用大量导线连接，不会给被测者带来不适感。而且被测者能有更大的自由活动空间，不受检测仪器位置的限制。此外，本实用新型还能通过计算机快速地、有效地实时显示采集结果，并与正常的生物电信号进行比对，有利于及时发现病变，提前采取措施预防疾病的进

一步恶化。

附图说明

[0017] 图1为实施方式中适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置的整体框图。

[0018] 图2为图1所示体内模块的结构框图。

[0019] 图3为图1所示体外模块完成无线信号的接收和显示功能的结构框图。具体实施方式

[0020] 下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施作进一步说明，但本实用新型的实施和保护范围不限于此。

[0021] 如图1所示，为本实用新型提供的一种适合于植入式生物电信号的无线数据传输方法的整体框图，包括体内模块和体外模块两部分。数据通过无线的方式从体内向体外进行传输，发送功率为Odbm，传送速率可达38. 4kbps，传输距离可达数米之远。

[0022] 如图2所示，为体内模块的结构框图，包括模数转换模块、电源模块、体内MCU控制模块及无线发送模块。MCU首先对模数转换模块的采集速率及无线发送模块的发送速率、功率和发射通道等参数进行设置，并控制信号的转换和发送。MCU每次启动模数转换模块，模数转换模块就将输入的模拟信号（经过预处理后的生物电信号）转换为12位的数字信号，以串行的方式输出给MCU，并以两个字节存储起来。待存储满32个字节后，MCU以串行的方式将这组32字节数据传输到无线发送模块的缓冲器中，同时控制发送模块对这32个

4字节加上CRC校验及数据包识别PID后打包起来。然后，MCU启动无线发送模块发送这一组数据包。若在设定的时间内没接收到体外模块的应答信号，则重发这组数据。若重发次数超过设定值，则清空缓冲器，准备发送下一组数据；若体外模块接收到数据后，则返回一个应答信号，来告诉发送模块是否已接收到数据，若没接收到数据或数据错误，则要求发送模块重新发送，若接收到正确数据，MCU再次启动模数转换，让发射模块发射下一组32字节数据，待发送成功后再发送下一组，直至系统要求停止。整个体外模块的电源，通过电源模块统一管理，包括给各个模块提供电源，给模数转换模块提供参考电压和对各个电源进行滤波和稳压。

[0023] 如图3所示，为体外模块的结构框图，包括：无线接收模块、体外MCU控制模块、PC 机接口模块、电源模块。MCU设置无线接收模块的参数和对数字解调进行控制，而且需与无线发送模块进行匹配，并设置好PC机接口模块。无线接收模块待检测到有数据发送过来时，MCU启动接收模块接收数据，并检查每包数据的PID和CRC，用以判断数据是否是需要的正确数据。若PID和CRC都正确，则返回一个握手信号，告诉发送端已正确接收到数据，并对这包数据进行解包，将32位字节存放在接收模块的缓冲器中。若不正确则告诉发送端数据不正确，要求重新发送。正确接收的数据后，MCU通过串口的方式读取接收的这组数据，并通过PC机接口模块经由RS232总线以串行输出的方式将数据传输到计算机中。然后 MCU清空接收模块的缓冲器，控制接收模块处于时刻检测是否再次有数据传来的状态中，若检测到有正确新数据，则再次向计算机发送接收到的新数据，这样计算机就通过应用程序实时显示接收到的采集数据，并可与正常生物电信号数据进行比对，发现病理所在。整个体外模块的电源，通过电源模块统一管理。包括给各个模块提供电源，串口电平转换和给各个电源进行滤波和稳压。

[0024] 图2、图3所示的无线发送模块及无线接收模块可以采用NRF2401通过编程来实现。

[0025] 如上即可很好地实现本实用新型，本实用新型能通过计算机快速地、有效地实时显示采集结果，并与正常的生物电信号进行比对，有利于及时发现病变，提前采取措施预防疾病的进一步恶化。

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Claims

一种适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，其特征在于包括用于采集体内信号并进行信号无线发送的体内模块和用于完成无线信号的接收和显示的体外模块，所述体内模块和体外模块通过无线方式进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，其特征在于所述体内模块包括模数转换模块、体内电源模块、体内MCU控制模块及无线发送模块；模数转换模块的输入端接收生物电信号，模数转换模块的输出端与体内MCU控制模块的数据接收端连接，体内MCU控制模块的数据输出端与无线发送模块连接，体内电源模块分别与模数转换模块、体内MCU控制模块及无线发送模块连接。
3.根据权利要求2所述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，其特征在于所述体内MCU控制模块还包括用于发送控制信息控制模数转换模块工作的输出端。
4.根据权利要求2所述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，其特征在于所述体内MCU控制模块还包括用于发送数据调制控制信息给无线发送模块的输出端。
5.根据权利要求1所述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，其特征在于所述体外模块包括无线接收模块、体外MCU控制模块、PC接口模块和体外电源模块，无线接收模块的数据输出端与体外MCU控制模块的数据输入端连接，体外MCU控制模块的数据输出端与PC接口模块连接，体外电源模块分别与线接收模块、体外MCU控制模块、PC接口模块连接。
6.根据权利要求5所述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，其特征在于所述体外MCU控制模块还包括用于发送数据解调控制信号给无线接收模块的输出端。
7.根据权利要求5所述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，其特征在于体外MCU控制模块的数据输出端与PC接口模块通过串口连接。
8.根据权利要求5所述的适合于植入式生物电信号的无线数据传输装置，其特征在于所述PC接口模块通过RS232总线与PC机连接。