專利名稱：多導、全功能腦電采集儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于病理分析、診斷及監護的醫用儀器，以腦電為主，并同時采集心電、肌電、眼球運動、呼吸等信息的多導、全功能腦電采集儀。該儀器可配合電子計算機使用。對于腦電可作多路采集，可通過計算機軟件設置成任意一種導聯組合。
該儀器還可發出數個頻率、起止時刻受軟件控制的誘發信號，用于驅動光、聲、觸覺等誘發設備。該儀器可作長時間(24小時)的不間斷采集。
一次采集完成后，上述各方面形成一個統一的計算機數據文件，此后的波形顯示、打印或描記以及病理分析診斷等工作，都是利用數據文件進行的。
目前，公知的腦電圖機，如上海醫療電子儀器廠生產的8路或16路腦電圖機，其導聯組合的設置和轉換是通過波段開關來實現的。日本生產的一些腦電圖機，有一個用于導聯組合設置的電路，實際上仍是手動操作。上述兩種方法都不能將導聯組合設置置于計算機的統一管理之下。近年來，腦電采集與計算機的配合方面有了發展，但導聯設置問題并未解決。如北京科力新技術發展總公司生產的無紙腦電儀只有三種導聯組合，且是用開關控制的。
國外還有一種類型的腦電圖儀，是對某一種導聯組合進行直接采集獲得數據，其它導聯組合則通過數學運算間接得到。這樣所得的結果與直接采集的結果相比，失真要大。
總之，目前國內外還沒有出現可受計算機程控的，導聯組合可自由設置的腦電圖儀。
關于不間斷采集時間的長度，目前情況如下筆式腦電圖儀，采集時間雖無限制，但需大量走紙；直接配合計算機的，因受內存空間的限制，一般最長只有數十分鐘；小型可隨身攜帶的腦電監護儀雖可作長時間不間斷采集，但其功能不全面；某些腦電圖儀可作長時間采集，但并非不間斷的。
本實用新型的目的是提供一種多導、全功能腦電采集儀。
本實用新型的設計方案如下系統中有一塊主板，它一方面通過電纜線插座及電纜與計算機相連，另一方面通過電纜線插座及電纜與電極相連；主板上裝有總線插座陣列，腦電放大卡、心電放大卡、肌電放大卡、眼球運動采集卡、呼吸采集卡均插在這些總線插座中；各放大卡上除放大電路外，還裝有電極選通電路。該電路的輸入線通過總線插座及系統主板與電極相連，它的數據線通過總線插座連于主板，并經主板連于計算機的數據總線，它的選通控制線通過總線插座連于下述的導連組合設置電路；系統中具有導聯組合設置電路，它的輸入線通過主板與計算機的數據總線及控制總線相連，輸出線連于各總線插座，形成各放大卡上電極選通電路的選通控制線；系統中具有起動、停止及頻率改變受計算機控制的誘發信號形成電路，該電路的輸入線連于計算機的數據總線和控制總線，它輸出的誘發信號通過電纜插座及電纜連到機外。
本實用新型的優點在于，它不僅可作腦電采集，以用于大腦病理分析診斷及監護，而且能同時采集心電、肌電、眼球運動、呼吸等信息以配合腦電病理診斷工作；本實用新型具有任意設置導聯組合的功能，因此能夠滿足腦電臨床診斷、監護及醫學科研的各種需要；它能產生多個誘發信號，用以驅動各種誘發設備，由于這些信號是處于計算機的統一控制之下，由同一時鐘電路生成，所以具有時間上的精確一致性；并且，本實用新型還解決了在不中斷采集過程情況下的數據存盤問題，因此真正實現了長時間(24小時以上)不間斷采集功能，可用于臨床監護。
由上述可見，本實用新型具有腦電采集工作中所需的各種基本功能，使它成為一種性能完整齊全的，標準的腦電采集儀器。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明如下
圖1是本實用新型總體原理框圖；圖2是一個總線插座的實施例；圖3是腦電、心電、肌電放大卡，眼球運動及呼吸采集卡的通用原理框圖；圖4是導聯組合電路原理框圖；圖5是時鐘及誘發信號生成電路原理圖的一部份。
圖1中，[1]為電子計算機主機；[2A]、[2B]是兩組50P總線插座陣列；[3]為標定電壓生成電路；[4]為導聯組合設置電路；[5]為選路及A/D轉換電路[6]為時鐘及誘發信號形成電路；
YF1-YF4為誘發信號；DJA、DJB分別為腦電電極總線及其它采集方面的輸入總線。
IRQ為中斷申請線。圖2中，VCC、+V1、-V1、+V2、-V2、為電源線引腳；D0-D7為數據總線引腳；LE+、LE-為寫入使能線引腳；BD1、BD2為標定電壓線引腳；DJ1-DJ29電極總線引腳；OUT為放大電路輸出線引腳。圖3中，[7]、[8]為正向和負向電極選通電路；[9]為放大電路；D0-D7為數據總線；LE+、LE-為寫入使能線；BD1、BD2為標定電壓線；GND為地線；DJ1-DJ29為電極總線；OUT為電壓輸出線。圖4中，D0-D7為數據總線；LE1、LE2為寫入使能線的輸入線；S為導聯組合設置電路的使能總線；LE為寫入使能總線。圖5中，[10]、[11]為兩個計數器；波形整形電路；[13]、[15]為或門；[14]、[16]為非門；US為微秒方波輸入線；START0計數啟動線；MS為毫秒方波輸出線；IRQ為中斷申請線。
下面將本實用新型的一種實施方案舉例如下一、總線插座陣列這是插接各路放大卡的地方，總線插座陣列的數目及每個陣列中插座的數目依設計的規模而定。在總體圖(圖1)中，是按兩陣列畫出的。例如[2A]可含16個總線插座，插接腦電放大卡，[2B]可含4個總線插座，插接其它放大卡。各總線插座的引腳相同。圖2所示為一種可行的實例。二、誘發信號形成電路該電路的設計，與所需的可獨立進行控制的誘發信號的個數有關。現以4個誘發信號為例說明如下電路由一個振蕩電路作為時鐘，6個計數電路和5個脈沖整形電路組成。任何一種頻率穩定的晶體振蕩電路均可作為時鐘，產生的方波周期為1微秒。計數電路可用兩塊8253，共6個計數單元。脈沖整形電路可用74LS123形成，每塊有兩個門，共需3塊。
圖5畫出了該電路的一部份，其中振蕩電路未畫出，US是其輸出的微秒方波信號，接計數單元[10]和[11]的時鐘輸入端。[10]的輸出端經過一個整形電路接在計算機的一條中斷申請線上。
該計數單元的計數值可通過軟件置為采集時間間隔的微秒數，如12500。也就是每隔12500微秒產生一次中斷，通知計算機進行一次數據采集。
計數單元[11]的計數值可置為某適當的值，如1000。其輸出MS就是周期1毫秒的方波。將這一信號接在兩個8253其它四個計數單元的時鐘輸入端，便可得到四個誘發信號電路。每個都與圖5中計數單元[10]、脈沖整形電路[12]、或門[13]、非門[14]所組成的電路類似。
誘發信號的頻率由對相應計數單元置計數值設定。
8253的各單元均置為方式1。
圖中的START0是觸發脈沖，可由計算機的一個I/O口得到。4個誘發信號也要有各自的觸發脈沖。
由上述可見，中斷信號IRQ及4個誘發信號是由同一振蕩電路作為時鐘而產生的，因此具有良好的時間相關性。而對它們的控制又是可獨立進行的。所以能夠適應采集工作的多種需要。計算機還可把各誘發信號的頻率及起止時刻記錄下來，為以后的分析診斷給出可靠數據依據。三、放大卡16塊腦電放大卡的電路完全相同，可以互換。心電和肌電放大卡以及眼球運動和呼吸采集卡的放大電路各不相同，但電極選通電路是類似的。圖3是它們的通用原理框圖。
圖中[9]是放大電路，+和-是它的正向和反向輸入，OUT是輸出，接至總線插座的OUT引腳。[7]和[8]是電極選通電路，可用74LS373和CD4051組成。
每個選通電路的CB4051的選通使能引腳和選通輸入引腳，均接在74LS373的輸出端。74LS373的輸入端接數總線D0-D7。LE+和LE-是74LS373的寫入使能線來自總線插座，它們作為電極選通電路的選通控制線。
電極和標定電壓均作為選通電路的選通對象。四、導聯組合設置電路由前述可知，每塊放大卡需兩條寫入使能線，即需2個寫入使能脈沖，20塊放大卡，共需40個寫入使能脈沖。產生這些使能脈沖的設計方法很多。
最顯然的辦法是占用計算機的40個I/O口，這可用數種邏輯器件形成也可用門陣列電路GAL或PAL獲得。其共同缺點是占用口地址太多，且前者電路較復雜而后者穩定性較差。
再一種方法是另用一塊CPU如單片機8051等，以其為中心構成單獨的設置電路，但也比較復雜。
下述方法占用I/O口很少，并可達到滿意的穩定性，電路也不太復雜。這種電路的設計方法也不是唯一的，可稱為索引寫入法。現以使用74LS373和74LS126為例加以說明，74LS126含有4個相同的緩沖門，每個門有輸入、輸出和控制三端。其輸出是三態的，當控制端為邏輯″0″時，輸出端為高阻態。否則輸入與輸出同相。因此可用鎖存器電路74LS373作為索引寄存器，它的輸出端接在各緩沖門的控制端，由它來規定該緩沖門的輸出是否為非高組抗。它的輸入線通過儀器主板及裝于主板上的電纜線插座經電纜與計算機的數據總線相連。
使用這種電路，對具有20塊放大卡的儀器，只需占用計算機的5個I/O口地址就可以了。
下面說明如果放大電路采用了具有浮動地線的電源自舉電路時的設計方法。浮動地線也要與電極同樣作為選通對象。這樣就需要有三組電極選通電路。設計方法也是多樣的，舉例如下1.在這種卡上使用次級索引寄存器，方法與前述類似。
2.每卡上增加一條寫入使能線。
3.將總線插座陣列分為兩組，只在其中一組中使用三使能線，三選通電路結構。圖1就是按這種設計方案畫出的。
4.如果使用浮地的放大卡只設計為一路，可將其電極線及浮動地線另行接出，而不用電極選通電路。
權利要求1.一種多導、全功能腦電采集儀，其特征在于a.儀器具有一塊主板，主板上裝有總線插座陣列，腦電放大卡、心電放大卡、肌電放大卡、眼球運動采集卡、呼吸采集卡均插在這些總線插座中；b.各放大卡上除放大電路外，還裝有電極選通電路，該電路的輸入線通過總線插座及儀器主板與電極相連，它的數據線通過總線插座連于主板，并經主板連于計算機的數據總線，它的選通控制線通過總線插座連于導連組合設置電路；c.儀器中具有導聯組合設置電路，它的輸入線通過主板與計算機的數據總線及控制總線相連，輸出線連于各總線插座，作為各放大卡上電極選通電路的選通控制線；d.儀器中具有起動、停止及頻率改變受計算機控制的誘發信號形成電路，該電路的輸入線連于計算機的數據總線和控制總線，它輸出的誘發信號通過電纜插座及電纜連到機外。
2.根據權利要求1所述的多導、全功能腦電采集儀，其特征為其導聯組合設置電路，其中裝有鎖存器電路作為索引寄存器、并裝有緩沖門電路，索引寄存器的輸入線連于計算機的數據總線、輸出線連于各緩沖門的控制端，緩沖門的輸出端是三態的，連于總線插座，作為放大卡上電極選通電路的選通控制線。
專利摘要本實用新型是為作大腦病理分析診斷進行全面數據采集的儀器,需配合微型計算機使用。它將每路腦電、心電、肌電、呼吸等放大電路與它們的電極選通電路裝在各自的放大卡上,插在儀器主板上相應的總線插座內,主板上有個導聯組合設置電路,用以對各路設置導聯。設有時鐘及誘發信號形成電路,產生通往計算機的中斷信號及數個可控誘發信號。可不中斷采集而將數據寫盤,即每次寫盤512字節的整倍數,按邏輯扇區順序寫盤。
文檔編號G06F17/40GK2300136SQ9522167
公開日1998年12月9日 申請日期1995年9月19日 優先權日1995年9月19日
發明者張震 申請人:張震