專利名稱：一種適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置屬于植入式 生物醫用技術領域。
背景技術：
對人體及其他生物電信號的采集，是研究生物機理的基礎，可以用來及早發現、準 確診斷疾病，也可以以此為依據使用生物電信號刺激來治療各種疾病，是生物電子及醫用 電子技術研究的一項重要的研究內容。傳統生物電信號的采集是將感應電極貼在皮膚表 面，所測信號通過導線連接至外部信號處理電路。由于生物皮膚表面的電信號較微弱，且受 到外界環境的影響較大，故傳統的采集系統精度低，速度慢。除此之外，大量的導線連接會 給被測者帶來不適感。且由于只能在指定的地點進行觀測，測量時被測者的行動受到限制。
發明內容為了克服上述不足之處，本實用新型提出了一種適合于植入式生物電信號的無線 數據傳輸裝置。該裝置不需要使用導線連接而能有效高速地將植入生物體內的感應電極所 感應的電信號傳送至體外接收部分，并通過一定的處理在個人計算機(PC機)上實時地顯 示出來。一種適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，包括用于采集體內信號并進 行信號無線發送的體內模塊和用于完成無線信號的接收和顯示的體外模塊，所述體內模塊 和體外模塊通過無線方式進行數據傳輸。上述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置中，所述體內模塊包括模數 轉換模塊、體內電源模塊、體內MCU控制模塊及無線發送模塊；模數轉換模塊的輸入端接收 生物電信號，模數轉換模塊的輸出端與體內MCU控制模塊的數據接收端連接，體內MCU控制 模塊的數據輸出端與無線發送模塊連接，體內電源模塊分別與模數轉換模塊、體內MCU控 制模塊及無線發送模塊連接。上述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置中，所述體內MCU控制模塊 還包括用于發送控制信息控制模數轉換模塊工作的輸出端。上述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置中，所述體內MCU控制模塊 還包括用于發送數據調制控制信息給無線發送模塊的輸出端。上述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置中，所述體外模塊包括無線 接收模塊、體外MCU控制模塊、PC接口模塊和體外電源模塊，無線接收模塊的數據輸出端與 體外MCU控制模塊的數據輸入端連接，體外MCU控制模塊的數據輸出端與PC接口模塊連 接，體外電源模塊分別與線接收模塊、體外MCU控制模塊、PC接口模塊連接。上述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置中，所述體外MCU控制模塊 還包括用于發送數據解調控制信號給無線接收模塊的輸出端。上述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置中，體外MCU控制模塊的數
3據輸出端與PC接口模塊通過串口連接。 上述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置中，所述PC接口模塊通過 RS232總線與PC機連接。本實用新型包括植入體內模塊和體外模塊，并通過無線傳輸的方式來完成預定的 功能。當發送功率為Odbm時，數據傳送速率可達38. 4kbs，傳送距離可達幾米。體內模塊主要完成信號的采集和無線發送的功能，整個體內模塊用MCU模塊進行 統一的管理。MCU首先設置好模數轉換模塊的采集速率，無線發送模塊的發送速率、功率、地 址和通道等等參數，接著MCU啟動模數轉換，將預處理后的生物電信號進行AD轉換，把轉換 的數據存放在發送模塊中，并控制發送模塊對數據進行調制，最后啟動無線發送模塊發送 數據。體外模塊主要完成無線信號的接收和顯示的功能，體外模塊也通過MCU模塊進行 統一的管理。先設置好無線接收模塊的各個參數(與無線發送模塊相匹配)及PC機的接 口參數，然后檢測是否接收到數據。一旦接收到數據，MCU將啟動接收模塊接收數據，并對 接收到的數據進行解調控制。然后通過PC機的接口，將數據傳輸至PC機，在PC機上使用 應用程序將采集數據實時顯示出來。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點和效果本實用新型采用無線傳輸的方式，與接收數據的部分遠距離隔離開來，這樣就不 需要使用大量導線連接，不會給被測者帶來不適感。而且被測者能有更大的自由活動空間， 不受檢測儀器位置的限制。此外，本實用新型還能通過計算機快速地、有效地實時顯示采集 結果，并與正常的生物電信號進行比對，有利于及時發現病變，提前采取措施預防疾病的進
一步惡化。
圖1為實施方式中適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置的整體框圖。圖2為圖1所示體內模塊的結構框圖。圖3為圖1所示體外模塊完成無線信號的接收和顯示功能的結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的具體實施作進一步說明，但本實用新型的 實施和保護范圍不限于此。如圖1所示，為本實用新型提供的一種適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸 方法的整體框圖，包括體內模塊和體外模塊兩部分。數據通過無線的方式從體內向體外進 行傳輸，發送功率為Odbm，傳送速率可達38. 4kbps，傳輸距離可達數米之遠。如圖2所示，為體內模塊的結構框圖，包括模數轉換模塊、電源模塊、體內MCU控制 模塊及無線發送模塊。MCU首先對模數轉換模塊的采集速率及無線發送模塊的發送速率、 功率和發射通道等參數進行設置，并控制信號的轉換和發送。MCU每次啟動模數轉換模塊， 模數轉換模塊就將輸入的模擬信號(經過預處理后的生物電信號)轉換為12位的數字信 號，以串行的方式輸出給MCU，并以兩個字節存儲起來。待存儲滿32個字節后，MCU以串行 的方式將這組32字節數據傳輸到無線發送模塊的緩沖器中，同時控制發送模塊對這32個
4字節加上CRC校驗及數據包識別PID后打包起來。然后，MCU啟動無線發送模塊發送這一 組數據包。若在設定的時間內沒接收到體外模塊的應答信號，則重發這組數據。若重發次 數超過設定值，則清空緩沖器，準備發送下一組數據；若體外模塊接收到數據后，則返回一 個應答信號，來告訴發送模塊是否已接收到數據，若沒接收到數據或數據錯誤，則要求發送 模塊重新發送，若接收到正確數據，MCU再次啟動模數轉換，讓發射模塊發射下一組32字節 數據，待發送成功后再發送下一組，直至系統要求停止。整個體外模塊的電源，通過電源模 塊統一管理，包括給各個模塊提供電源，給模數轉換模塊提供參考電壓和對各個電源進行 濾波和穩壓。如圖3所示，為體外模塊的結構框圖，包括無線接收模塊、體外MCU控制模塊、PC 機接口模塊、電源模塊。MCU設置無線接收模塊的參數和對數字解調進行控制，而且需與無 線發送模塊進行匹配，并設置好PC機接口模塊。無線接收模塊待檢測到有數據發送過來 時，MCU啟動接收模塊接收數據，并檢查每包數據的PID和CRC，用以判斷數據是否是需要 的正確數據。若PID和CRC都正確，則返回一個握手信號，告訴發送端已正確接收到數據， 并對這包數據進行解包，將32位字節存放在接收模塊的緩沖器中。若不正確則告訴發送 端數據不正確，要求重新發送。正確接收的數據后，MCU通過串口的方式讀取接收的這組數 據，并通過PC機接口模塊經由RS232總線以串行輸出的方式將數據傳輸到計算機中。然后 MCU清空接收模塊的緩沖器，控制接收模塊處于時刻檢測是否再次有數據傳來的狀態中，若 檢測到有正確新數據，則再次向計算機發送接收到的新數據，這樣計算機就通過應用程序 實時顯示接收到的采集數據，并可與正常生物電信號數據進行比對，發現病理所在。整個體 外模塊的電源，通過電源模塊統一管理。包括給各個模塊提供電源，串口電平轉換和給各個 電源進行濾波和穩壓。圖2、圖3所示的無線發送模塊及無線接收模塊可以采用NRF2401通過編程來實 現。如上即可很好地實現本實用新型，本實用新型能通過計算機快速地、有效地實時 顯示采集結果，并與正常的生物電信號進行比對，有利于及時發現病變，提前采取措施預防 疾病的進一步惡化。
權利要求一種適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，其特征在于包括用于采集體內信號并進行信號無線發送的體內模塊和用于完成無線信號的接收和顯示的體外模塊，所述體內模塊和體外模塊通過無線方式進行數據傳輸。
2.根據權利要求1所述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，其特征在于 所述體內模塊包括模數轉換模塊、體內電源模塊、體內MCU控制模塊及無線發送模塊；模數 轉換模塊的輸入端接收生物電信號，模數轉換模塊的輸出端與體內MCU控制模塊的數據接 收端連接，體內MCU控制模塊的數據輸出端與無線發送模塊連接，體內電源模塊分別與模 數轉換模塊、體內MCU控制模塊及無線發送模塊連接。
3.根據權利要求2所述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，其特征在于 所述體內MCU控制模塊還包括用于發送控制信息控制模數轉換模塊工作的輸出端。
4.根據權利要求2所述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，其特征在于 所述體內MCU控制模塊還包括用于發送數據調制控制信息給無線發送模塊的輸出端。
5.根據權利要求1所述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，其特征在于 所述體外模塊包括無線接收模塊、體外MCU控制模塊、PC接口模塊和體外電源模塊，無線接 收模塊的數據輸出端與體外MCU控制模塊的數據輸入端連接，體外MCU控制模塊的數據輸 出端與PC接口模塊連接，體外電源模塊分別與線接收模塊、體外MCU控制模塊、PC接口模 塊連接。
6.根據權利要求5所述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，其特征在于 所述體外MCU控制模塊還包括用于發送數據解調控制信號給無線接收模塊的輸出端。
7.根據權利要求5所述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，其特征在于 體外MCU控制模塊的數據輸出端與PC接口模塊通過串口連接。
8.根據權利要求5所述的適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，其特征在于 所述PC接口模塊通過RS232總線與PC機連接。
專利摘要本實用新型公開一種適合于植入式生物電信號的無線數據傳輸裝置，包括用于采集體內信號并進行信號無線發送的體內模塊和用于完成無線信號的接收和顯示的體外模塊，所述體內模塊和體外模塊通過無線進行數據傳輸。本實用新型采用無線傳輸的方式，與接收數據的部分遠距離隔離開來，這樣就不需要使用大量導線連接，不會給被測者帶來不適感。而且被測者能有更大的自由活動空間，不受檢測儀器位置的限制。此外，本實用新型還能通過計算機快速地、有效地實時顯示采集結果，并與正常的生物電信號進行比對，有利于及時發現病變，提前采取措施預防疾病的進一步惡化。
文檔編號A61B5/04GK201698578SQ201020233178
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月21日 優先權日2010年6月21日
發明者劉漢華, 李斌, 梁凱, 梁志明 申請人:華南理工大學