一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路及电子设备
阅读说明：本技术 一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路及电子设备 (Interference identification circuit for electroencephalogram physiological signal acquisition and electronic equipment ) 是由 徐天昊 陈瑞 郁奕飞 于 2021-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路及电子设备,包括耦合ESD防护单元、信号调理单元、信号触发单元和交互通信单元；所述耦合ESD防护单元、所述信号调理单元、所述信号触发单元、所述交互通信单元依次串联。本发明能够很好的对输入的生理信号中的干扰信号进行旁路提取,同时避免了对正常生理信号采集电路的影响,能够将干扰信号进行转换调理,以高响应速度被触发干扰信号,同时只对特定频率的信号触发响应,避免了其他频段信号造成的误触发生,对于整个电路响应及时,抗电磁干扰能力较好,能够对干扰信号实时监测并响应。(The invention relates to an interference identification circuit for electroencephalogram physiological signal acquisition and electronic equipment, comprising a coupling ESD protection unit, a signal conditioning unit, a signal triggering unit and an interactive communication unit; the coupling ESD protection unit, the signal conditioning unit, the signal trigger unit and the interactive communication unit are sequentially connected in series. The invention can well perform bypass extraction on the interference signal in the input physiological signal, simultaneously avoids the influence on a normal physiological signal acquisition circuit, can convert and condition the interference signal, is triggered to generate the interference signal at high response speed, simultaneously triggers the response only to the signal with specific frequency, avoids the occurrence of false touch caused by other frequency band signals, responds to the whole circuit in time, has better anti-electromagnetic interference capability, and can monitor and respond to the interference signal in real time.)
技术领域
本发明涉及模拟电路技术领域，尤其涉及一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路及电子设备。
背景技术
实际手术室环境脑电采集过程中，经常会有各种强干扰设备引入干扰，这些强干扰信号会对脑电信号采集造成严重影响且很难消除，例如电刀使用产生的强电磁干扰、大功率碎石设备引入的干扰等。
世界范围内对于脑电生理信号采集过程中干扰信号的处理手段较少，特别是对于电刀干扰、超声设备以及超声刀设备引入的强干扰信号。在现有技术中，通常采用滤波电路和干扰泄放电路来降低该干扰信号。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：只能降低干扰信号的强度，以减小对后端电路的损坏，但无法进一步对干扰过程进行监测和进一步处理，例如心电和脑电采集中采用的防辐射电路，高频滤波电路，这部分电路一般只能降低干扰信号的强度，但实际脑电生理信号特别微弱，极易受到各种干扰信号影响，普通的处理手段无法很好的处理这类干扰，处理手段也比较单一，对干扰的识别判断利用不够充分。
发明内容
为了现有技术存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路及电子设备，可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案具体如下：
本发明实施例公开了一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路，包括耦合ESD防护单元、信号调理单元、信号触发单元和交互通信单元；所述耦合ESD防护单元、所述信号调理单元、所述信号触发单元、所述交互通信单元依次串联；其中：
所述耦合ESD防护单元用于对输入的生理信号获取干扰信号，并泄放干扰信号能量，保护后端电路；
所述信号调理单元用于对干扰信号进行调理；
所述信号触发单元用于对干扰信号实时监测，并响应干扰信号的触发；
所述交互通信单元用于对触发的干扰信号进行去噪，以降低脑电生理信号中干扰信号的干扰影响。
在上述任一方案中优选的是，所述信号调理单元包括信号调理电路，所述信号调理电路包括电阻R112、电阻R113和三极管Q4；所述电阻R112的第一端与电源连接，所述电阻R112的第二端与所述三极管Q4的基极连接；所述电阻R113的第一端与电源连接，所述电阻R113的第二端与所述三极管Q4的集电极串联后与所述信号触发单元连接；所述三极管Q4的发射极与地面相连接；其中，所述电阻R113为所述三极管Q4集电极串联电阻，用于调节所述三极管Q4的集电极电流。
在上述任一方案中优选的是，所述信号调理电路还包括电阻R114和三极管Q5；所述电阻R114的第一端与电源连接，所述电阻R114的第二端与所述三极管Q5的集电极串联后与所述信号触发单元连接；所述三极管Q5的基极与所述三极管Q4的集电极、所述电阻R113的第二端连接，所述三极管Q5的发射极与地面相连接；其中，所述电阻R114为所述三极管Q5集电极上的串联电阻，用于控制集电极电流，同时提供上拉电阻作用。
在上述任一方案中优选的是，所述耦合ESD防护单元包括耦合电路和ESD防护电路，所述耦合电路与所述ESD防护电路串联，所述ESD防护电路与所述信号调理电路并联；其中，所述耦合电路用于获取输入的生理信号中的干扰信号；所述ESD防护电路用于抑制干扰信号中的静电干扰信号。
在上述任一方案中优选的是，所述耦合电路包括耦合电容C145，所述耦合电容C145的第一端与所述信号调理电路连接，所述耦合电容C145的第二端与输入的生理信号连接。
在上述任一方案中优选的是，所述ESD防护电路包括瞬变电压抑制二极管Q6，所述瞬变电压抑制二极管Q6的正极与所述耦合电容C145的第一端、所述电阻R112的第二端、所述三极管Q4的基极连接，所述瞬变电压抑制二极管Q6的负极与地面连接。
在上述任一方案中优选的是，所述信号触发单元包括信号触发电路，所述信号触发电路包括触发器U33；所述触发器U33包括A管脚、B管脚、CLR管脚、GND管脚、Q管脚、Cext管脚、Rext/Cext管脚、VCC管脚；所述A管脚为所述触发器U33的第1端、所述B管脚为所述触发器U33的第2端、所述CLR管脚为所述触发器U33的第3端、所述GND管脚为所述触发器U33的第4端、所述Q管脚为所述触发器U33的第5端、所述Cext管脚为所述触发器U33的第6端、所述Rext/Cext管脚为所述触发器U33的第7端、所述VCC管脚为所述触发器U33的第8端。
在上述任一方案中优选的是，所述触发器U33的第1端与所述三极管Q5的集电极、所述电阻R114的第二端连接，所述触发器U33的第2端和第3端并联后与电源连接，所述触发器U33的第4端与地面相连接，所述触发器U33的第5端与所述交互通信单元连接。
在上述任一方案中优选的是，所述信号触发电路还包括电阻R116和电容C146；所述电容C146的第一端与所述触发器U33的第6端连接，所述电容C146的第二端与所述触发器U33的第7端并联，且所述电容C146的第二端与所述电阻R116的第一端连接，所述电阻R116的第二端与所述触发器U33的第8端串联，且所述电阻R116的第二端与电源连接。
一种电子设备，包括所述的用于脑电生理信号采集的干扰识别电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路及电子设备通过所述耦合ESD防护单元，能够很好的对输入的生理信号中的干扰信号进行旁路提取，同时避免了对正常生理信号采集电路的影响，通过所述信号调理单元能够很好的将干扰信号进行转换调理，以配合所述信号触发单元进行工作，通过所述信号触发单元能够以高响应速度被触发干扰信号，同时只对特定频率的信号触发响应，避免了其他频段信号造成的误触发生，对于整个电路响应及时，抗电磁干扰能力较好，能够对干扰信号实时监测并响应。
附图说明
附图用于对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路的结构图；
图2是本发明一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路的具体结构电路图。
图中标号说明：
100、耦合ESD防护单元；101、耦合电路；102、ESD防护电路；200、信号调理单元；201、信号调理电路；300、信号触发单元；301、信号触发电路；400、交互通信单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图及具体实施方式对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路，包括耦合ESD防护单元100、信号调理单元200、信号触发单元300和交互通信单元400；所述耦合ESD防护单元100、所述信号调理单元200、所述信号触发单元300、所述交互通信单元400依次串联；其中；所述耦合ESD防护单元100用于对输入的生理信号获取干扰信号，并泄放干扰信号能量，保护后端电路；所述信号调理单元200用于对干扰信号进行调理；所述信号触发单元300用于对干扰信号实时监测，并响应干扰信号的触发；所述交互通信单元400用于对触发的干扰信号进行去噪，以降低脑电生理信号中干扰信号的干扰影响。
如图2所示，所述信号调理单元200包括信号调理电路201，所述信号调理电路201包括电阻R112、电阻R113和三极管Q4；所述电阻R112的第一端与电源连接，所述电阻R112的第二端与所述三极管Q4的基极连接，以实现所述电阻R112可以用于提供所述三极管Q4的基极参考电压；所述电阻R113的第一端与电源连接，所述电阻R113的第二端与所述三极管Q4的集电极串联后与所述信号触发单元300连接；所述三极管Q4的发射极与地面相连接；其中，所述电阻R113为所述三极管Q4集电极串联电阻，主要用于调节所述三极管Q4的集电极电流。
如图2所示，所述信号调理电路201还包括电阻R114和三极管Q5；所述电阻R114的第一端与电源连接，所述电阻R114的第二端与所述三极管Q5的集电极串联后与所述信号触发单元300连接；所述三极管Q5的基极与所述三极管Q4的集电极、所述电阻R113的第二端连接，所述三极管Q5的发射极与地面相连接；其中，所述电阻R114为三极管Q5集电极上的串联电阻，主要用于控制集电极电流，同时提供上拉电阻作用。
在一个优选的实施方式中，所述信号调理电路201可以包括一个三极管，也可以采用两个三极管串联结构，优选的是，所述信号调理电路201采用两个三极管串联结构，通过两个三极管串接，能够更好的将干扰信号进行转换调理，以实现配合后面的信号触发电路。
如图2所示所述耦合ESD防护单元100包括耦合电路101和ESD防护电路102，所述耦合电路101与所述ESD防护电路102串联，所述ESD防护电路102与所述信号调理电路201并联；其中，所述耦合电路101用于获取输入的生理信号中的干扰信号；所述ESD防护电路102用于抑制干扰信号中的静电干扰信号。
如图2所示所述耦合电路101包括耦合电容C145，所述耦合电容C145的第一端与所述信号调理电路201连接，所述耦合电容C145的第二端与输入的生理信号连接。
如图2所示所述ESD防护电路102包括瞬变电压抑制二极管Q6，所述瞬变电压抑制二极管Q6的正极与所述耦合电容C145的第一端、所述电阻R112的第二端、所述三极管Q4的基极连接，所述瞬变电压抑制二极管Q6的负极与地面连接。
在一个优选的实施方式中，所述耦合电路101可以采用一个耦合电容C145实现，例如一个耐高压的高频陶瓷电容，能够实现很好的对干扰信号进行旁路提取，同时也避免了对正常生理信号（例如脑电信号等）采集电路的影响。
在一个优选的实施方式中，所述ESD防护电路可以采用瞬变电压抑制二极管实现，例如采用双向瞬变电压抑制二极管，能够更好的对静电干扰信号进行抑制，避免对电路造成损坏。
如图2所示所述信号触发单元300包括信号触发电路301，所述信号触发电路301包括触发器U33；所述触发器U33包括A管脚、B管脚、CLR管脚、GND管脚、Q管脚、Cext管脚、Rext/Cext管脚、VCC管脚；所述A管脚为所述触发器U33的第1端、所述B管脚为所述触发器U33的第2端、所述CLR管脚为所述触发器U33的第3端、所述GND管脚为所述触发器U33的第4端、所述Q管脚为所述触发器U33的第5端、所述Cext管脚为所述触发器U33的第6端、所述Rext/Cext管脚为所述触发器U33的第7端、所述VCC管脚为所述触发器U33的第8端。
如图2所示所述触发器U33的第1端与所述三极管Q5的集电极、所述电阻R114的第二端连接，所述触发器U33的第2端和第3端并联后与电源连接，所述触发器U33的第4端与地面相连接，所述触发器U33的第5端与所述交互通信单元400连接。
如图2所示所述信号触发电路301还包括电阻R116和电容C146；所述电容C146的第一端与所述触发器U33的第6端连接，所述电容C146的第二端与所述触发器U33的第7端并联，且与所述电阻R116的第一端连接，所述电阻R116的第二端与所述触发器U33的第8端串联，且与电源连接。
在一个优选的实施方式中，所述信号触发电路301的所述触发器U33可以采用施密特触发器，以实现所述触发器U33能够以较高的响应速度被触发干扰信号，能够实时监测响应干扰信号。
在一个优选的实施方式中，所述触发器U33的第1端为下降沿输入，所述触发器U33的第2端为上升沿输入，所述触发器U33的第3端为上升沿输入，所述触发器U33的第4端为输出端，在使用所述触发器U33的第1端的时候，所述触发器U33的第2端和所述触发器U33的第3端接3V3电源以实现所述触发器U33能够正常工作；所述触发器U33的第6端和第7端用于调节干扰信号的触发频率和响应时间，以实现所述触发器U33只对特定频率的信号触发响应，避免了其他频段信号造成的误触发生。
所述交互通信单元400用于对触发的干扰信号进行去噪，以降低脑电生理信号中干扰信号的干扰影响，其中，为更好的对触发的干扰信号进行去噪，可通过小波阈值去噪的方式实现。
具体的，由于含噪的脑电生理信号经小波变换后的得到的小波系数包括原始信号的小波系数和噪声信号的小波系数，通常输入的脑电生理信号的小波系数往往大于噪声信号的小波系数，可通过设定阈值γ，将小波分解后的系数与阈值γ进行比较，若小波分解后的系数小于阈值γ，则视为该分解系数由噪声引起，并对该部分信号进行舍弃；若小波分解后的系数大于阈值γ，则视为该分解系数由有用信号引起，并利用软阈值法对该部分信号进行保留。
进一步的，通过对干扰信号进行n层小波分解，则干扰信号分解表示为S=cA1+cD1=cA2+cD2+cD1=…=cAn+cDn+…+cD2+cD1；其中，cAi为低频部分，cDi为高频部分；噪声部分通常保留在cDi中，通过公式 对cDi的系数进行处理，通过所有保留下来的小波系数对小波进行重构，完成去噪；其中，为对cDi去噪后的系数，为对cDi去噪前的系数。
实施例2：
本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述实施例1中涉及的用于脑电生理信号采集的干扰识别电路。
本发明提供的一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路及电子设备有益效果是：
本发明提供的一种用于脑电生理信号采集的干扰识别电路及电子设备通过所述耦合ESD防护单元100，能够很好的对输入的生理信号中的干扰信号进行旁路提取，同时避免了对正常生理信号采集电路的影响，通过所述信号调理单元200能够很好的将干扰信号进行转换调理，以配合所述信号触发单元300进行工作，通过所述信号触发单元300能够以高响应速度被触发干扰信号，同时只对特定频率的信号触发响应，避免了其他频段信号造成的误触发生，对于整个电路响应及时，抗电磁干扰能力较好，能够对干扰信号实时监测并响应。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：用于测量生理参数的植入式医疗系统