一种信号采集装置的制作方法

本申请涉及信号采集，尤其涉及一种信号采集装置。

背景技术：

1、在生物医学检测领域，信号采集系统的性能直接决定了检测结果的准确性和可靠性。对于宫颈癌等病变组织，其病理特征（如细胞核异型性增大、染色加深等）会导致组织的光学和电学参数发生显著改变。然而，传统光电信号采集系统存在以下关键缺陷：在光学信号采集方面：仅采用红、绿、近红外三种固定波长的散射光采集，无法获取反映细胞代谢状态的关键荧光信号（如nadh/fad）。在电学信号采集方面：采用直流电信号激励，无法区分组织中的阻性成分和容性成分。这些信号采集环节的局限性，严重制约了后续对病变组织特征的有效识别和分析。因此，急需一种能够解决上述问题的多模态信号采集装置。

技术实现思路

1、本申请的一个目的是提供一种信号采集装置。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种信号采集装置，信号采集装置包括微控制器，以及分别与微控制器电连接的第一采集电路和第二采集电路；第一采集电路包括光信号控制电路、转换电路、光信号驱动电路、光电信号采集电路；光信号驱动电路包括多个，光信号控制电路分别与微控制器、转换电路电连接，转换电路分别与微控制器、多个光信号驱动电路电连接；光电信号采集电路包括反射光信号采集电路和荧光信号采集电路；反射光信号采集电路、荧光信号采集电路分别与微控制器电连接；第二采集电路包括电阻抗测量电路和电极切换电路；电阻抗测量电路包括阻抗测量器以及分别与阻抗测量器连接的激励信号输出电路、响应信号采集电路；其中，激励信号输出电路的输出端连接电极切换电路的输入端，电极切换电路的输出端连接响应信号采集电路的输入端。

3、在上述技术方案，在第一采集电路中，通过转换电路切换不同的通道，以连通不同的光信号驱动电路，从而切换不同的led光源。通过光信号控制电路为转换电路提供不同的电压，控制对应的led光源的亮度。多个光信号驱动电路对应于多种不同的led光源，以满足增加荧光信号等其他光信号的需求。同时，针对反射光信号和荧光信号，分别设置对应的光信号采集电路（例如，发射光信号采集电路、荧光信号采集电路）。以针对不同类型的光信号，通过对应的光信号采集电路更好的采集对应的光电信号。在第二采集电路中，通过阻抗测量器（例如，ad5933芯片）生成正弦激励信号，通过激励信号输出电路将阻抗测量器产生的正弦激励信号输出到生物组织。通过响应信号采集电路获取生物组织的阻抗响应信号，并通过响应信号采集电路将阻抗响应信号返回给阻抗测量器。以获取生物组织的阻抗信息，用于区分组织中的阻性成分和容性成分。同时，在第二采集电路中设置电极切换电路，通过电极切换电路切换不同的电极。

4、可选的，光信号控制电路包括数字电位器，转换电路包括模拟开关，数字电位器的ref输出连接模拟开关的ref输入。

5、在上述技术方案中，实现光信号控制电路中的数字电位器与转换电路中的模拟开关之间的连接，达到通过光信号控制电路为转换电路提供不同的电压的技术效果。

6、可选的，光信号控制电路还包括电压基准源，数字电位器通过第一引脚与微控制器电连接，模拟开关包括多个第二输入引脚，多个第二输入引脚与微控制器电连接，模拟开关还包括多个第二输出引脚，通过多个第二输出引脚连接多个光信号驱动电路。

7、在上述技术方案中，通过电压基准源提供稳定的基准电压，为数字电位器提供精准电压参考。通过微控制器控制模拟开关连通对应的光信号驱动电路，从而控制点亮对应的led光源。

8、可选的，光信号驱动电路包括第一运算放大器、限流电阻以及电子开关，通过电子开关连接对应的led，以控制该led的开、关。

9、可选的，led包括：荧光紫外led、绿色led、红色led、近红外led。

10、在上述技术方案中，通过设置荧光紫外led，解决现有的光学信号采集单一的问题。荧光紫外信号对于生物组织的检测具有重要意义，因为，本申请的信号采集装置通过设置多个光信号驱动电路驱动不同的led光源。以便满足对不同led光源的需求。

11、可选的，光电信号采集电路包括光电二极管、保护电路、放大电路、偏置电路、输出接口，通过输出接口连接微控制器，光电二极管连接保护电路，放大电路分别与保护电路、偏置电路连接。

12、可选的，光电二极管之前还设置有滤光片。

13、在上述技术方案中，可以针对不同的led光，设置对应的光电信号采集电路，以更好的采集对应的光电信号。

14、可选的，激励信号输出电路包括第二运算放大器、第一电阻r31、第二电阻r32、第三电阻r33、第四电阻r34、第五电阻r35；其中，第一电阻r31连接于第二运算放大器的反相输入端与输出端之间，形成反馈路径；第二电阻r32接于第二运算放大器的输出端；第三电阻r33的一端接偏置电压，第四电阻r34的一端接地，第三电阻r33、第四电阻r34串联分压后连接于第二运算放大器的同相输入端；第五电阻r35串联在第二电阻的输出路径与阻抗测量器的对应引脚之间。

15、可选的，响应信号采集电路包括第三运算放大器、第六电阻r36、第七电阻r37；其中，第六电阻r36的一端接偏置电压，另一端与第七电阻r37串联，第七电阻r37的另一端接地；第六电阻r36、第七电阻r37的连接点接入第三运算放大器的同相输入端。

16、可选的，响应信号采集电路还包括第八电阻r38，第八电阻r38串联于时钟信号源和阻抗测量器的时钟引脚之间。

17、与现有技术相比，在第一采集电路中，通过转换电路切换不同的通道，以连通不同的光信号驱动电路，从而切换不同的led光源。通过光信号控制电路为转换电路提供不同的电压，控制对应的led光源的亮度。多个光信号驱动电路对应于多种不同的led光源，以满足增加荧光信号等其他光信号的需求。同时，针对反射光信号和荧光信号，分别设置对应的光信号采集电路（例如，发射光信号采集电路、荧光信号采集电路）。以针对不同类型的光信号，通过对应的光信号采集电路更好的采集对应的光电信号。在第二采集电路中，通过阻抗测量器（例如，ad5933芯片）生成正弦激励信号，通过激励信号输出电路将阻抗测量器产生的正弦激励信号输出到生物组织。通过响应信号采集电路获取生物组织的阻抗响应信号，并通过响应信号采集电路将阻抗响应信号返回给阻抗测量器。以获取生物组织的阻抗信息，用于区分组织中的阻性成分和容性成分。同时，在第二采集电路中设置电极切换电路，通过电极切换电路切换不同的电极。

1.一种信号采集装置，其特征在于，所述信号采集装置包括微控制器，以及分别与所述微控制器电连接的第一采集电路和第二采集电路；

2.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，所述光信号控制电路包括数字电位器，所述转换电路包括模拟开关，所述数字电位器的ref输出连接所述模拟开关的ref输入。

3.根据权利要求2所述的信号采集装置，其特征在于，所述光信号控制电路还包括电压基准源，所述数字电位器通过第一引脚与所述微控制器电连接，所述模拟开关包括多个第二输入引脚，所述多个第二输入引脚与所述微控制器电连接，所述模拟开关还包括多个第二输出引脚，通过所述多个第二输出引脚连接多个光信号驱动电路。

4.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，所述光信号驱动电路包括第一运算放大器、限流电阻以及电子开关，通过所述电子开关连接对应的led，以控制该led的开、关。

5.根据权利要求4所述的信号采集装置，其特征在于，所述led包括：荧光紫外led、绿色led、红色led、近红外led。

6.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，所述光电信号采集电路包括光电二极管、保护电路、放大电路、偏置电路、输出接口，通过所述输出接口连接所述微控制器，所述光电二极管连接所述保护电路，所述放大电路分别与所述保护电路、偏置电路连接。

7.根据权利要求6所述的信号采集装置，其特征在于，所述光电二极管之前还设置有滤光片。

8.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，所述激励信号输出电路包括第二运算放大器、第一电阻r31、第二电阻r32、第三电阻r33、第四电阻r34、第五电阻r35；其中，所述第一电阻r31连接于所述第二运算放大器的反相输入端与输出端之间，形成反馈路径；所述第二电阻r32接于所述第二运算放大器的输出端；所述第三电阻r33的一端接偏置电压，第四电阻r34的一端接地，所述第三电阻r33、第四电阻r34串联分压后连接于所述第二运算放大器的同相输入端；所述第五电阻r35串联在所述第二电阻的输出路径与所述阻抗测量器的对应引脚之间。

9.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，所述响应信号采集电路包括第三运算放大器、第六电阻r36、第七电阻r37；其中，所述第六电阻r36的一端接偏置电压，另一端与所述第七电阻r37串联，所述第七电阻r37的另一端接地；所述第六电阻r36、第七电阻r37的连接点接入所述第三运算放大器的同相输入端。

10.根据权利要求9所述的信号采集装置，其特征在于，所述响应信号采集电路还包括第八电阻r38，所述第八电阻r38串联于时钟信号源和阻抗测量器的时钟引脚之间。