一種可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備，該無線監(jiān)測設備包括：多功能數(shù)據(jù)采集帽、控制模塊、無線收發(fā)模塊和電源模塊，其中：多功能數(shù)據(jù)采集帽用于采集大腦神經元電活動數(shù)據(jù)和腦區(qū)血氧變化數(shù)據(jù)；控制模塊與所述多功能數(shù)據(jù)采集帽連接，用于對數(shù)據(jù)采集流程進行控制，并對接收到的數(shù)據(jù)進行處理；無線收發(fā)模塊，用于將處理后的數(shù)據(jù)實時上傳給上位機或手持設備，并接受上位機的指令控制；電源模塊與所述多功能數(shù)據(jù)采集帽和控制模塊連接，用于為其進行供電。本發(fā)明使整個同步采集設備可以擺脫笨重的數(shù)據(jù)線連接，擴展性強，使用靈活。
【專利說明】一種可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號采集【技術領域】，尤其是一種可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設 備。

【背景技術】
[0002] 大腦是人體最重要的器官，研究大腦的功能不僅可以使人們有意識的了解大腦的 奧秘，更重要的是在此基礎上可以研究并治愈一些重大的精神疾病，改善病人大腦的腦功 能活動。腦功能活動包括神經元活動和局部能量代謝等多個過程，尤其是神經元的電活動 和激活區(qū)域的血氧代謝變化。目前國內外通用的做法是采用功能近紅外光譜技術測量腦 區(qū)的血氧含量變化，采用腦電測量電極完成腦電數(shù)據(jù)的采集。然而目前的測量技術均將腦 電采集和利用近紅外技術的血氧采集分散在不同的機器上，不僅儀器笨重無法實現(xiàn)用戶便 攜，而且各部分均通過電纜連接，這非常限制被試者的活動，此外在極端情況下電氣隔離措 施失效時，會威脅到被試者的人身安全。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有技術的不足，提出一種可穿戴式的光電同步腦活動無 線監(jiān)測設備，其中，可穿戴式多功能數(shù)據(jù)采集帽子將采集到的數(shù)據(jù)送入控制模塊中，再通過 無線技術將數(shù)據(jù)實時上傳至上位機或者手持終端，供相關人員使用。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種可穿戴式的光電同步腦活動無線監(jiān)測設備，該 無線監(jiān)測設備包括：多功能數(shù)據(jù)采集帽、控制模塊、無線收發(fā)模塊和電源模塊，其中：
[0005] 所述多功能數(shù)據(jù)采集帽用于采集大腦神經元電活動數(shù)據(jù)和腦區(qū)血氧變化數(shù)據(jù)；
[0006] 所述控制模塊與所述多功能數(shù)據(jù)采集帽連接，用于對數(shù)據(jù)采集流程進行控制，并 對接收到的數(shù)據(jù)進行處理；
[0007] 所述無線收發(fā)模塊，用于接受所述控制模塊的控制，將處理后的數(shù)據(jù)實時上傳至 上位機或手持設備，并接受上位機或手持設備的指令控制；
[0008] 所述電源模塊與所述多功能數(shù)據(jù)采集帽和控制模塊連接，用于為其進行供電。
[0009] 其中，所述多功能數(shù)據(jù)采集帽裝有腦電數(shù)據(jù)采集模塊和血氧采集模塊，其中：
[0010] 所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊與所述控制模塊連接，用于利用腦電技術采集得到腦電數(shù) 據(jù)，并將采集得到的腦電數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制模塊；
[0011] 所述血氧采集模塊與所述控制模塊連接，用于利用近紅外技術采集得到腦區(qū)血氧 變化數(shù)據(jù)，對其進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制模塊。
[0012] 其中，所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊和血氧采集模塊通過控制電纜與所述控制模塊中的 中央控制單元相連，所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊和血氧采集模塊與所述控制模塊采用總線形式 進行通信。
[0013] 其中，所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊包括放大電路、調理電路、數(shù)據(jù)分析和處理電路。
[0014] 其中，所述血氧采集模塊包括近紅外光源、Aro光電轉換模塊、信號解調模塊，近紅 外光源從一端將近紅外光照射頭皮并從另一端的探測光極經由光纜送入APD光電轉換模 塊進行光電轉換，再通過信號解調模塊對轉換后的電信號進行解調。
[0015] 其中，所述多功能數(shù)據(jù)采集帽使用柔性材料制成。
[0016] 其中，所述多功能數(shù)據(jù)采集帽為可穿戴設備。其中，所述控制模塊至少包括中央控 制單元，用于向各個模塊發(fā)送控制指令、協(xié)調各個模塊、完成數(shù)據(jù)的同步采集、預處理和發(fā) 送。
[0017] 其中，所述電源模塊為大容量鋰電池，供電電壓為3. 7V。
[0018] 本發(fā)明能夠同步采集大腦神經元的電活動信息，利用近紅外技術采集大腦血氧的 變化，并將采集到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞酵缴蟼髦辽衔粰C電腦或者手持終端，同時 本發(fā)明使整個同步采集設備可以擺脫笨重的數(shù)據(jù)線連接，擴展性強，使用靈活，攜帶方便， 保證被試者的人身安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備的結構示意圖；
[0020] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備的使用示 意圖。

【具體實施方式】
[0021] 為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0022] 圖1是本發(fā)明可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備的結構示意圖，圖2是根據(jù) 本發(fā)明一實施例的可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備的使用示意圖，如圖1和圖2所 示，所述可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備包括：可穿戴式多功能數(shù)據(jù)采集帽1，控制 模塊2,無線收發(fā)模塊4和電源模塊3,其中：
[0023] 所述多功能數(shù)據(jù)采集帽1用于采集大腦神經元電活動數(shù)據(jù)和腦區(qū)血氧變化數(shù)據(jù)；
[0024] 進一步地，所述多功能數(shù)據(jù)采集帽1裝有腦電數(shù)據(jù)采集模塊11和血氧采集模塊 12,其中：
[0025] 所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊11與所述控制模塊2連接，用于利用腦電技術（EEG)采 集得到大腦神經元電活動數(shù)據(jù)等腦電數(shù)據(jù)，并將采集得到的腦電數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制模塊 2 ；
[0026] 在本發(fā)明一實施例中，所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊1通過控制電纜與所述控制模塊2 中的中央控制單元21相連，所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊11與所述控制模塊2采用總線形式進 行通信。
[0027] 所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊11包括放大電路、調理電路、數(shù)據(jù)分析和處理電路。
[0028] 所述血氧采集模塊12與所述控制模塊2連接，用于利用近紅外技術（NIRS)采集 得到腦區(qū)血氧變化數(shù)據(jù)，對其進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制模塊2。
[0029] 在本發(fā)明一實施例中，所述血氧采集模塊12通過控制電纜與所述控制模塊2中的 中央控制單元相連，所述血氧采集模塊12與所述控制模塊2采用總線形式進行通信。
[0030] 所述血氧采集模塊12包括近紅外光源、Aro光電轉換模塊、信號解調模塊等部分， 近紅外光源從一端將近紅外光照射頭皮并從另一端的探測光極經由光纜送入Aro光電轉 換模塊進行光電轉換，再通過信號解調模塊對轉換后的電信號進行解調。
[0031] 在本發(fā)明一實施例中，所述多功能數(shù)據(jù)采集帽1使用柔性材料制成，可采用3D打 印技術制成，比如可以首先采用三維激光掃描儀掃描出被試者的頭顱形狀，再根據(jù)其幾何 形狀"打印"出適合被試者頭顱的帽子，從而使其可以很好的適應被試者的頭顱形狀，并很 方便地嵌入腦電數(shù)據(jù)采集模塊和血氧采集模塊。
[0032] 所述控制模塊2與所述多功能數(shù)據(jù)采集帽1中的腦電數(shù)據(jù)采集模塊11和血氧采 集模塊12連接，用于對接收到的數(shù)據(jù)進行處理。
[0033] 在本發(fā)明一實施例中，所述控制模塊2為可穿戴式控制模塊，以方便被試者攜帶。
[0034] 進一步地，所述控制模塊2至少包括中央控制單元21，中央控制單元21是本發(fā) 明設備的核心，其主要職責為向各個模塊發(fā)送控制指令、協(xié)調各個模塊、完成數(shù)據(jù)的同步采 集、預處理和發(fā)送；
[0035] 為了加快數(shù)據(jù)的處理和流程的控制，在本發(fā)明一實施例中，所述中央控制單元21 采用DSP6713芯片。
[0036] 所述無線收發(fā)模塊，用于接受所述控制模塊的控制，將處理后的數(shù)據(jù)實時上傳至 上位機或手持設備，并接受上位機或手持設備的指令控制。
[0037] 在本發(fā)明一實施例中，所述無線收發(fā)模塊4采用NRF24L01芯片用于實現(xiàn)無線數(shù)據(jù) 的高速收發(fā)，此芯片工作在2. 4GHz頻段，無須申請牌照，通訊速率可達8Mbps，完全滿足腦 活動數(shù)據(jù)的實時發(fā)送。
[0038] 所述電源模塊3與所述多功能數(shù)據(jù)采集帽1和控制模塊2連接，用于為其進行供 電。
[0039] 在本發(fā)明一實施例中，所述電源模塊3為大容量鋰電池，供電電壓為3. 7V。
[0040] 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保 護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種可穿戴式光電同步腦活動無線監(jiān)測設備，其特征在于，該無線監(jiān)測設備包括： 多功能數(shù)據(jù)采集帽、控制模塊、無線收發(fā)模塊和電源模塊，其中： 所述多功能數(shù)據(jù)采集帽用于采集大腦神經元電活動數(shù)據(jù)和腦區(qū)血氧變化數(shù)據(jù)； 所述控制模塊與所述多功能數(shù)據(jù)采集帽連接，用于對數(shù)據(jù)采集流程進行控制，并對接 收到的數(shù)據(jù)進行處理； 所述無線收發(fā)模塊，用于接受所述控制模塊的控制，將處理后的數(shù)據(jù)實時上傳至上位 機或手持設備，并接受上位機或手持設備的指令控制； 所述電源模塊與所述多功能數(shù)據(jù)采集帽和控制模塊連接，用于為其進行供電。
2. 根據(jù)權利要求1所述的無線監(jiān)測設備，其特征在于，所述多功能數(shù)據(jù)采集帽裝有腦 電數(shù)據(jù)采集模塊和血氧采集模塊，其中： 所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊與所述控制模塊連接，用于利用腦電技術采集得到腦電數(shù)據(jù)， 并將采集得到的腦電數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制模塊； 所述血氧采集模塊與所述控制模塊連接，用于利用近紅外技術采集得到腦區(qū)血氧變化 數(shù)據(jù)，對其進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制模塊。
3. 根據(jù)權利要求2所述的無線監(jiān)測設備，其特征在于，所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊和血氧 采集模塊通過控制電纜與所述控制模塊中的中央控制單元相連，所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊和 血氧采集模塊與所述控制模塊采用總線形式進行通信。
4. 根據(jù)權利要求2所述的無線監(jiān)測設備，其特征在于，所述腦電數(shù)據(jù)采集模塊包括放 大電路、調理電路、數(shù)據(jù)分析和處理電路。
5. 根據(jù)權利要求2所述的無線監(jiān)測設備，其特征在于，所述血氧采集模塊包括近紅外 光源、AH)光電轉換模塊、信號解調模塊，近紅外光源從一端將近紅外光照射頭皮并從另一 端的探測光極經由光纜送入AH)光電轉換模塊進行光電轉換，再通過信號解調模塊對轉換 后的電信號進行解調。
6. 根據(jù)權利要求1所述的無線監(jiān)測設備，其特征在于，所述多功能數(shù)據(jù)采集帽使用柔 性材料制成。
7. 根據(jù)權利要求1所述的無線監(jiān)測設備，其特征在于，所述多功能數(shù)據(jù)采集帽為可穿 戴設備。
8. 根據(jù)權利要求1所述的無線監(jiān)測設備，其特征在于，所述控制模塊至少包括中央控 制單元，用于向各個模塊發(fā)送控制指令、協(xié)調各個模塊、完成數(shù)據(jù)的同步采集、預處理和發(fā) 送。
9. 根據(jù)權利要求1所述的無線監(jiān)測設備，其特征在于，所述電源模塊為大容量鋰電池， 供電電壓為3. 7V。
【文檔編號】A61B5/1455GK104207770SQ201410429032
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權日:2014年8月27日
【發(fā)明者】左年明, 張鑫, 蔣田仔, 張玉瑾, 劉浩 申請人:中國科學院自動化研究所