基于dsp和arm雙核處理器的新生兒腦功能監(jiān)護儀的制作方法【專利摘要】一種基于DSP和ARM雙核處理器的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其包括：腦電信號采集電極；連接于腦電信號采集電極的信號放大單元；連接于信號放大單元的信號采集單元；連接于信號采集單元的信號處理單元；以及連接于信號處理單元的顯示單元；所述信號處理單元的處理器為具有DSP處理器和ARM處理器的雙核處理器，DSP處理器用于執(zhí)行腦電分析算法對采集到的腦電數(shù)據(jù)處理，ARM處理器用于控制整個監(jiān)護儀的運行、數(shù)據(jù)交互和管理外設(shè)。本發(fā)明新生兒腦功能監(jiān)護儀能夠?qū)崟r地監(jiān)測腦電波形。且其體積小，可設(shè)置于病床上或病床附近對病人進行長期實時監(jiān)測。【專利說明】基于DSP和ARM雙核處理器的新生兒腦功能監(jiān)護儀【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種基于DSP和ARM雙核處理器的新生兒腦功能監(jiān)護儀，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。【
背景技術(shù)：
】[0002]我國近五年人口出生率在12%。左右，新生兒中早產(chǎn)發(fā)病率約為3.67%。由于新生兒早產(chǎn)和出生窒息等因素的影響，腦積水、神經(jīng)管缺陷、缺氧缺血性腦病等新生兒腦功能缺陷相關(guān)疾病發(fā)病率較高，已經(jīng)成為新生兒出生缺陷的常見病。新生兒腦病致病原因復(fù)雜，危害嚴(yán)重，治療難度大。臨床經(jīng)驗表明，對新生兒腦功能的早期診斷和篩查有助于新生兒腦病的治療，有助于提升疾病治療效果。[0003]新生兒腦電波具有客觀，準(zhǔn)確，能早期診斷的特點，對新生兒腦電波的采集處理分析有助于病情的診斷。在諸多診斷方法中，新生兒腦電診斷方法具有無損、客觀準(zhǔn)確等特點，是重要的新生兒腦功能診斷手段。【
發(fā)明內(nèi)容】[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于DSP和ARM雙核處理器的新生兒腦功能監(jiān)護儀。[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種基于DSP和ARM雙核處理器的新生兒腦功能監(jiān)護儀，包括:腦電信號采集電極；連接于腦電信號采集電極的信號放大單元；連接于信號放大單元的信號采集單元；連接于信號采集單元的信號處理單元；以及連接于信號處理單元的顯示單元；其中，所述信號處理單元的處理器為具有DSP處理器和ARM處理器的雙核處理器，DSP處理器用于執(zhí)行腦電分析算法對采集到的腦電數(shù)據(jù)處理，ARM處理器用于控制整個監(jiān)護儀的運行、數(shù)據(jù)交互和管理外設(shè)。[0006]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，雙核處理器的數(shù)據(jù)處理過程包括:將要運行的腦電分析算法編譯生成.1ib文件掛載到DSP處理器；為ARM處理器和DSP處理器分配公共存儲空間；ARM處理器將腦電數(shù)據(jù)放到公共存儲空間并調(diào)用DSP處理器進行處理；以及DSP處理器將處理后的數(shù)據(jù)返回ARM處理器。[0007]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，內(nèi)置的腦電分析算法包括振幅整合腦電分析算法和樣本熵腦電分析算法。[0008]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，該新生兒腦功能監(jiān)護儀的用戶界面平臺包括:用于標(biāo)注腦電波形特征信息的數(shù)據(jù)標(biāo)注系統(tǒng)；以及用于存儲和查詢標(biāo)注信息的標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫。[0009]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)標(biāo)注系統(tǒng)的標(biāo)注過程包括:獲取腦電波形數(shù)據(jù)；顯示腦電波形；在波形上標(biāo)注特征信息；以及將標(biāo)注后的數(shù)據(jù)存儲到標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫。[0010]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，該新生兒腦功能監(jiān)護儀的用戶界面平臺還包括:用于存儲和查詢病人基本信息的病人信息數(shù)據(jù)庫；和/或用于顯示腦電波形的波形顯示系統(tǒng)。[0011]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，所述用戶界面平臺基于Linux系統(tǒng)下的QT軟件設(shè)計開發(fā)，所述病人信息數(shù)據(jù)庫和標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫基于QT軟件下的QSql搭建，所述波形顯不系統(tǒng)基于QGraphicsView、QGraphicsScence和QGraphicsItem框架搭建。[0012]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，該新生兒腦功能監(jiān)護儀還包括阻抗檢測單元，其分別與腦電信號采集電極和信號采集單元連接，用于獲取反映頭皮與電極接觸狀況的阻抗信號并傳遞給信號采集單元。[0013]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，所述信號采集單元包括A/D轉(zhuǎn)換器和單片機，所述A/D轉(zhuǎn)換器為雙通道轉(zhuǎn)換器，該A/D轉(zhuǎn)換器的一個通道與阻抗檢測單元連接，另一個通道與信號放大單元連接，所述單片機通過SPI接口對A/D轉(zhuǎn)換器進行控制，通過串口將采集到的數(shù)據(jù)傳給信號處理單元的數(shù)據(jù)存儲器。[0014]在上述的新生兒腦功能監(jiān)護儀中，優(yōu)選地，所述信號放大單元由輸入緩沖單元、差分放大單元、濾波單元、主放大單元和光電隔離單元順次連接組成。[0015]本發(fā)明新生兒腦功能監(jiān)護儀基于DSP和ARM雙核處理器實現(xiàn)，能夠?qū)崟r地監(jiān)測腦電波形。此外，該監(jiān)護儀體積小，可設(shè)置于病床上或病床附近對病人進行長期實時監(jiān)測。【專利附圖】【附圖說明】[0016]圖1為較佳實施例新生兒腦功能監(jiān)護儀的系統(tǒng)框架圖；圖2為其用戶界面平臺的示意圖；圖3為其系統(tǒng)流程圖。【具體實施方式】[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。[0018]如圖1所示，本新生兒腦功能監(jiān)護儀包括:腦電信號采集電極I，連接于腦電信號采集電極I的信號放大單元2，連接于信號放大單元2的信號采集單元3，連接于信號采集單元3的信號處理單元4，以及連接于信號處理單元4的顯示單元5，信號處理單元4包括處理器41和數(shù)據(jù)存儲器42。使用時，新生兒腦電信號通過腦電信號采集電極I傳遞到信號放大單元2，經(jīng)放大后再傳遞到信號采集單元3，信號采集單元3采集腦電數(shù)據(jù)并傳遞到數(shù)據(jù)存儲器42，處理器41執(zhí)行腦電分析算法對采集的腦電數(shù)據(jù)處理后一方面保存到數(shù)據(jù)存儲器42，另一方面?zhèn)鬟f到顯示單元5實時顯示。[0019]其中，處理器41為具有DSP處理器和ARM處理器的雙核處理器，DSP處理器用于執(zhí)行腦電分析算法對采集到的腦電數(shù)據(jù)處理，ARM處理器用于控制整個監(jiān)護儀的運行、數(shù)據(jù)交互和管理外設(shè)。數(shù)據(jù)處理中，雙核處理器的數(shù)據(jù)處理過程包括:將要運行的腦電分析算法經(jīng)DSP的開發(fā)系統(tǒng)編譯生成.1ib文件掛載到DSP處理器；為ARM處理器和DSP處理器分配公共存儲空間，可以采用Cerun-malloc工具實現(xiàn)分配，但不限于此；ARM處理器將腦電數(shù)據(jù)放到公共存儲空間并調(diào)用DSP處理器進行處理；最后DSP處理器將處理后的數(shù)據(jù)返回ARM處理器。一種較佳實施例中，處理器41采用TI的0MAPL138，OMAPL138處理器為達(dá)芬奇架構(gòu)的DSP&ARM雙核處理器。[0020]—種較佳實施例中，米用振幅整合腦電圖(aEEG)和樣本熵(SampEn)兩種腦電分析算法進行量化評估。aEEG是一種線性腦電分析方法，是常規(guī)腦電圖的簡化形式，反映了腦電的幅度特征和大腦活動的整體水平，是目前國內(nèi)外新生兒腦功能檢測儀常用評估方法。SampEn是一種非線性腦電分析方法，反映了腦電數(shù)據(jù)序列的不規(guī)則性和復(fù)雜度。關(guān)于aEEG和SampEn算法本身，均為現(xiàn)有技術(shù)，不屬于本發(fā)明的范疇，這里不再贅述。[0021]一種較佳實施例中，還包括阻抗檢測單元6，該阻抗檢測單元6分別與腦電信號采集電極I和信號采集單元3連接，用于獲取反映頭皮與電極接觸狀況的阻抗信號并傳遞給信號采集單元3。當(dāng)電極I與頭皮接觸不良時，阻抗信號被信號采集單元3采集到，雙核處理器的ARM處理器會執(zhí)行腦電數(shù)據(jù)采集終止指令，提示重新安放電極。[0022]一種更佳的實施例中，信號采集單元3包括雙通道A/D轉(zhuǎn)換器31和單片機32，該A/D轉(zhuǎn)換器31的一個通道與阻抗檢測單元6連接，另一個通道與信號放大單元2連接，所述單片機32通過SPI接口對A/D轉(zhuǎn)換器31進行控制，并定時采集經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器31轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，通過串口將采集到的數(shù)據(jù)傳給信號處理單元4的數(shù)據(jù)存儲器42。雙通道A/D轉(zhuǎn)換器31優(yōu)先選用雙通道雙極性16位A/D轉(zhuǎn)換器。[0023]信號放大單元2由輸入緩沖單元、差分放大單元、濾波單元、主放大單元和光電隔離單元順次連接組成。[0024]顯示單元5的顯示屏采用IXD液晶顯示屏，800*480。利用定時器定時更新顯示屏上顯示的腦電數(shù)據(jù)，更新的時間間隔與處理器41處理腦電數(shù)據(jù)的時間間隔相一致。顯示單元5還配置了觸摸屏功能，以便于通過用戶界面平臺進行信息錄入和各種功能操作。此外還搭建了認(rèn)證功能、軟鍵盤功能。[0025]開發(fā)環(huán)境搭建方面，配置了Linux系統(tǒng)的Ubuntu開發(fā)版本。為了實現(xiàn)雙核處理器的算法交互，安裝了DVSDK軟件包實現(xiàn)雙核通信和數(shù)據(jù)處理。用戶界面的開發(fā)和搭建，以及算法編寫、串口驅(qū)動程序均基于Linux系統(tǒng)下的QT軟件編寫。[0026]圖2示出了一種較佳實施例新生兒腦功能監(jiān)護儀的用戶界面平臺。如圖2所示，該新生兒腦功能監(jiān)護儀的用戶界面平臺包括:用于標(biāo)注腦電波形特征信息的數(shù)據(jù)標(biāo)注系統(tǒng)203;用于存儲和查詢標(biāo)注信息的標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫204;用于存儲和查詢病人基本信息的病人信息數(shù)據(jù)庫201;用于顯示腦電波形的波形顯示系統(tǒng)202。[0027]該用戶界面平臺基于Linux系統(tǒng)下的QT軟件設(shè)計開發(fā)，其中，病人信息數(shù)據(jù)庫201和標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫204基于QT軟件下的QSql搭建，波形顯示系統(tǒng)基202于QGraphicsView、QGraphicsScence和QGraphicsItem框架搭建。[0028]病人信息數(shù)據(jù)庫201和標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫204數(shù)據(jù)均儲存于一個database,db文件中。數(shù)據(jù)庫米用table格式,在顯不界面設(shè)置一個QTableView窗口，并且設(shè)置用該窗口顯示數(shù)據(jù)庫信息。病人信息數(shù)據(jù)庫201不僅可以進行病人信息的錄入、保存，而且可以進行數(shù)據(jù)庫界面顯示、排序、修改、查詢等操作。標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫204存儲的數(shù)據(jù)可以在顯示界面顯示，并且可以進行數(shù)據(jù)查找、定點顯示等功能操作。[0029]波形顯示系統(tǒng)202不僅可以進行數(shù)據(jù)加載、波形顯示，而且可以進行取點取段顯示、波形放縮等功能。波形顯示系統(tǒng)202可以進行aEEG、EEG、IMP和SampEn多參數(shù)的顯示和評估。[0030]圖3示出了新生兒腦功能監(jiān)護儀的處理過程。如圖3所示，處理過程包括:步驟S301、錄入病人信息；步驟S302、將病人信息存儲到病人信息數(shù)據(jù)庫；步驟S303、數(shù)據(jù)采集；步驟S304、將采集到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲器；步驟S305、對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，得到振幅整合腦電圖和樣本熵存儲到數(shù)據(jù)存儲器；步驟S306、根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)顯示腦電波形(波形實時顯示)；數(shù)據(jù)標(biāo)注過程，包括:步驟S307、從數(shù)據(jù)存儲器獲取腦電波形數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)加載)；步驟S308、顯示腦電波形；步驟S309、在波形上標(biāo)注特征信息(數(shù)據(jù)標(biāo)注)；步驟S310、將標(biāo)注后的數(shù)據(jù)存儲到標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫。【權(quán)利要求】1.基于DSP和ARM雙核處理器的新生兒腦功能監(jiān)護儀，包括:腦電信號采集電極；連接于腦電信號采集電極的信號放大單元；連接于信號放大單元的信號采集單元；連接于信號采集單元的信號處理單元；以及連接于信號處理單元的顯示單元；其特征在于:所述信號處理單元的處理器為具有DSP處理器和ARM處理器的雙核處理器，DSP處理器用于執(zhí)行腦電分析算法對采集到的腦電數(shù)據(jù)處理，ARM處理器用于控制整個監(jiān)護儀的運行、數(shù)據(jù)交互和管理外設(shè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，雙核處理器的數(shù)據(jù)處理過程包括:將要運行的腦電分析算法編譯生成.1ib文件掛載到DSP處理器；為ARM處理器和DSP處理器分配公共存儲空間；ARM處理器將腦電數(shù)據(jù)放到公共存儲空間并調(diào)用DSP處理器進行處理；以及DSP處理器將處理后的數(shù)據(jù)返回ARM處理器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，內(nèi)置的腦電分析算法包括振幅整合腦電分析算法和樣本熵腦電分析算法。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新生`兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，該新生兒腦功能監(jiān)護儀的用戶界面平臺包括:用于標(biāo)注腦電波形特征信息的數(shù)據(jù)標(biāo)注系統(tǒng)；以及用于存儲和查詢標(biāo)注信息的標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)標(biāo)注系統(tǒng)的標(biāo)注過程包括:獲取腦電波形數(shù)據(jù)；顯示腦電波形；在波形上標(biāo)注特征信息；以及將標(biāo)注后的數(shù)據(jù)存儲到標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，該新生兒腦功能監(jiān)護儀的用戶界面平臺還包括:用于存儲和查詢病人基本信息的病人信息數(shù)據(jù)庫；和/或用于顯示腦電波形的波形顯示系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，所述用戶界面平臺基于Linux系統(tǒng)下的QT軟件設(shè)計開發(fā)，所述病人信息數(shù)據(jù)庫和標(biāo)注信息數(shù)據(jù)庫基于QT軟件下的QSql搭建，所述波形顯不系統(tǒng)基于QGraphicsView、QGraphicsScence和QGraphicsItem框架搭建。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，該新生兒腦功能監(jiān)護儀還包括阻抗檢測單元，其分別與腦電信號采集電極和信號采集單元連接，用于獲取反映頭皮與電極接觸狀況的阻抗信號并傳遞給信號采集單元。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，所述信號采集單元包括A/D轉(zhuǎn)換器和單片機，所述A/D轉(zhuǎn)換器為雙通道轉(zhuǎn)換器，該A/D轉(zhuǎn)換器的一個通道與阻抗檢測單元連接，另一個通道與信號放大單元連接，所述單片機通過SPI接口對A/D轉(zhuǎn)換器進行控制，通過串口將采集到的數(shù)據(jù)傳給信號處理單元的數(shù)據(jù)存儲器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新生兒腦功能監(jiān)護儀，其特征在于，所述信號放大單元由輸入緩沖單元、差分放大單元、濾波單元、主放大單元和光電隔離單元順次連接組成。【文檔編號】A61B5/0476GK103431860SQ201310356957【公開日】2013年12月11日申請日期:2013年8月16日優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日【發(fā)明者】葉大田,彭誠,張山根,楊寶爵申請人:清華大學(xué)深圳研究生院