[经验]

坤驰解密：高速数据采集卡在医疗探测领域的应用

2016-6-1 13:52:11

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近年来，众多医院将投入大量资金用于整修和改造过时的设备。医疗设备是医疗、科研、教研工作的最基本要素，也是不断提高医学科学技术水平的基本条件。生物医学检测系统的正确测量，为生物医学研究的正确结论和临床诊断的研究与分析提供所需要的数据和图像，在定量地诊断临床上的疑难病症等方面发挥着至关重要的作用。

典型医疗检测系统将获取到的人体生理信息首先经过传感器后转换成电信号，再经过AD转换成数字信号进行处理，最后输出显示进行分析诊断。高速数据采集卡准确、快速采集处理数据的特点在医疗检测系统中发挥着重要作用。

近期，某心脏功能检查系统，将采集到的多路生物电信号进行处理。北京坤驰科技有限公司提供的Spectrum M2i.47xx系列采集卡，具备采集速度快、稳定性高、数据处理能力强、用户可定制算法开发等特点，在该检测系统中，成功担任了数据采集、传输、处理的核心任务，以下为该系统及M2i.47xx板卡的应用介绍。

1 应用场景

应用在医学领域，采集生物电信号。

医学中需要测量的量：

此应用主要是检测心脏功能。需要分别建立64,128,256通道的采集系统进行实验。采样率不超过50KHZ，16bit，前端信号有单端信号也有差分信号，前端首先会做信号调理。搭建的多通道系统要求体积小，方便，推荐使用坤驰科技代理Spectrum的m2i.47xx， 4块、8块、或者16块采集卡同步采集。

2 系统整体性能

以64通道同步采集系统为例，系统结构及整体性能如下：

Ø 64路同步采集存储系统

Ø 板载存储空间最高可达128GB

Ø 高达100KS/s的采样频率

Ø 高达16位的分辨率

Ø 电压输入范围-50mV到+/-10V

Ø 快速硬盘存储、事件控制记录模式

M2i.4741采集卡规格

Ø 16通道，最大100KS/s采样率

Ø 板载512MB- 2GB DDR3内存

Ø PCI/PCIe接口

Ø 50 欧姆阻抗、1M欧姆阻抗可选

Ø 前端输入模拟带宽15Mhz

Ø 前置放大器支持6种输入信号幅度：±200mv、±500mv、±1v、±2v、±5v、±10v

Ø 前端ADC精度16bit

标准模式下，每块采集卡传输速率为100KS/s*2Byte/S*16=3.125MB/s，64ch, 128ch, 256ch总传输速率分别为 12.5MB/s, 25MB/s, 50MB/s.

采样数据先存在板载内存DDR3上，再通过PCIe总线上传到PC内存，最后，再从内存读取数据。多个板卡之间采用star-hub连接器连接互联，可多通道同步采集。

3 系统软件

系统软件安装有Sbench6软件，是一款功能强大、操作简单的数据采集和分析软件。可实现多种显示窗口，和分析、导出文档功能。带有control center控制软件，安装文件里包含c/c++、matlab等软件二次开发的example例子。

Spectrum软件界面Sbench6示意图如下：

64通道可全部显示，也可选择需要显示的单个或多个通道波形。放大可清晰显示采样点，每两个采样点间隔0.01ms. 采集到的信号可以进行滤波，FFT等运算处理，供进一步分析检测。

软件特点：

Ø ?可以应用在Windows XP, Vista, Windows7, Windows8环境使用

Ø ?界面易用，可拖放，停靠窗口，环境菜单

Ø ?可显示模拟和数字信号，X-Y轴，频域信息和延展信号

Ø ?单次可处理几个GB的数据

Ø ?快速数据预览功能

4．总结

利用快速实时采集存储系统保存的数字化医疗检测信号，数据规模大、存储时间长、保真度高，可用于检测心内压力，心血管疾病的基础研究中需要检测的血液粘度以及血脂含量，血压、心电等，进行图像信号实时采集存储处理，提供医疗诊断和建立相应的数据库或专家诊断系统，具有十分广泛的应用前景。