一種便攜式腦電采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式腦電采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人類對腦活動的研究由來已久。1924年，德國精神病學(xué)家H.Berger第一次發(fā)現(xiàn)并記錄到癲癇病人頭皮上有規(guī)則的電活動，并于1929年，針對人類腦電信號(electroencephalogram, EEG)做了整體性描述報告，揭開了人類腦電活動研究的序幕；隨后在1935年，Gibbs等人將腦電研究引入到癲癇病的診斷中；1937年，致力于生物學(xué)研究的Hoagland分析了不同新陳代謝強度下人體腦電信號的變化；1972年，針對腦電波研究，A.Beck發(fā)表了相關(guān)的學(xué)術(shù)論文，使腦電活動研究迅速進入高潮。
[0003]EEG成為診斷腦相關(guān)疾病的有用手段，如癲癇，睡眠障礙，精神障礙等。然而，腦電活性的測量歷來需要復(fù)雜和昂貴的設(shè)備，并且需要受過專業(yè)訓(xùn)練的員工操作，考慮到EEG信號是非常微弱(uv級電壓)，容易受到噪聲污染，因此醫(yī)院采集EEG信號，需要在屏蔽環(huán)境下進行米集。
[0004]近年來，腦電活動已廣泛應(yīng)用于體育訓(xùn)練，思維控制技術(shù)和個性化的醫(yī)療保健等領(lǐng)域。在這樣的應(yīng)用中，便攜式腦電采集生物傳感器成為必然，因此，便攜式腦電生物傳感器應(yīng)達到高效與便攜性，易用性，并適合于復(fù)雜的環(huán)境。
[0005]醫(yī)院用的腦電采集儀，需要專人操作，而且需要屏蔽環(huán)境。而便攜式產(chǎn)品中，EPOC采用的是濕電極，電極數(shù)為14個，不容易本人操作，NIA雖然采用了干電極，但其傳送方式為有線，Mindset為單電極耳機。因此現(xiàn)有技術(shù)上，主要缺點歸結(jié)為:1.醫(yī)用腦電采集儀，設(shè)備復(fù)雜，成本高，需要專人負(fù)責(zé)采集。2便攜式腦電采集儀，腦電采集電極的個數(shù)、位置不確定，腦電采集電極和傳輸數(shù)據(jù)的方式，以及成本和應(yīng)用領(lǐng)域都不同，最主要就是功耗比較大，不能連續(xù)使用，A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是為解決現(xiàn)有技術(shù)的難題，提供一種準(zhǔn)確的便攜式腦電采集系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明提供一種便攜式腦電采集系統(tǒng)，包括:采集電極及信號處理系統(tǒng)；所述信號處理系統(tǒng)包括:微控制器、輸入濾波器、靜電保護單元、儀表放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲模塊、射頻收發(fā)器、電源管理系統(tǒng)及顯示輸入模塊；所述采集電極、輸入濾波器、靜電保護單元、儀表放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器依次相連；所述微控制器連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲模塊、射頻收發(fā)器、電源管理系統(tǒng)及顯示輸入模塊；所述電源管理系統(tǒng)包括:電源模塊、程序存儲單元及感應(yīng)渦流充電電路；所述顯示輸入模塊包括:狀態(tài)顯示燈及按鈕配置單元。
[0008]進一步的，所述儀表放大器采用型號為ADS1298 8通道儀表放大器。
[0009]進一步的，所述微控制器采用型號為STM32F101的32位ARM微控制器。
[0010]進一步的，所述存儲模塊采用32MB存儲空間的閃存。
[0011]進一步的，所述射頻收發(fā)器采用藍牙2.0o
[0012]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明提供的一種便攜式腦電采集系統(tǒng)電極被放置于Fpl, FpZ和FP2位于前額的位置，不受頭發(fā)的干擾，因此可以使用醫(yī)用貼式濕電極，從而避免電極接觸阻抗的干擾。該設(shè)計主要采用低功耗器件設(shè)計，傳輸方式采用藍牙2.0，并配有電源管理系統(tǒng)，可以監(jiān)測電源的狀態(tài)，在噪聲去除上，工頻干擾采用陷波器完成，眼電噪聲的去除基于離散小波變換和自適應(yīng)噪聲抵消改進的算法。
【附圖說明】
[0013]圖1所示為本發(fā)明一種便攜式腦電采集系統(tǒng)的模塊圖。
[0014]圖2所示為本發(fā)明一種便攜式腦電采集系統(tǒng)的處理流程圖。
[0015]圖3所示為本發(fā)明一種便攜式腦電采集系統(tǒng)的主視圖。
【具體實施方式】
[0016]下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術(shù)效果。
[0017]如圖1及圖3所示，本發(fā)明提供一種便攜式腦電采集系統(tǒng)，包括:采集電極100及信號處理系統(tǒng)200 ;采集電極100包括:Fp2電極1、FpZ電極2、Fpl電極3及參考電極4 ；參考電極4的兩級分別連至BIAS 口及COM 口。信號處理系統(tǒng)200包括:微控制器210、輸入濾波器220、靜電保護單元230、儀表放大器240、模數(shù)轉(zhuǎn)換器250、存儲模塊260、射頻收發(fā)器270、電源管理系統(tǒng)280及顯示輸入模塊290 ;采集電極100、輸入濾波器220、靜電保護單元230、儀表放大器240及模數(shù)轉(zhuǎn)換器250依次相連；微控制器210連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器250、存儲模塊260、射頻收發(fā)器270、電源管理系統(tǒng)280及顯示輸入模塊290 ；電源管理系統(tǒng)280包括:電源模塊281、程序存儲單元282及感應(yīng)渦流充電電路283 ;顯示輸入模塊290包括:狀態(tài)顯示燈291及按鈕配置單元292，按鈕配置單元292包括開關(guān)鍵5及復(fù)位鍵6。
[0018]進一步的，儀表放大器240采用型號為ADS1298的8通道儀表放大器。
[0019]進一步的，微控制器210采用型號為STM32F101的32位ARM微控制器。
[0020]進一步的，存儲模塊260采用32MB存儲空間的閃存。
[0021]進一步的，射頻收發(fā)器270采用藍牙2.0。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明信號處理流程為:首先應(yīng)用離散小波變換對采集到的腦電信號進行小波分解，得到小波系數(shù)；由于眼電頻率較低，所以僅對低頻段的小波系數(shù)做特定的閾值處理，然后對處理之后的小波系數(shù)進行小波重構(gòu)，從而提取出眼電參考信號；最后，將提取到的眼電參考信號作為自適應(yīng)濾波器的參考輸入，將未處理的腦電信號作為自適應(yīng)濾波器的原始輸入，這樣系統(tǒng)的輸出就得到了去除眼電噪聲后的干凈的腦電信號。
[0023]本發(fā)明提供的一種便攜式腦電采集系統(tǒng)電極被放置于Fp I，F(xiàn)pZ和Fp2位于前額的位置，不受頭發(fā)的干擾，因此可以使用醫(yī)用貼式濕電極，從而避免電極接觸阻抗的干擾。該設(shè)計主要采用低功耗器件設(shè)計，傳輸方式采用藍牙2.0，并配有電源管理系統(tǒng)280，可以監(jiān)測電源的狀態(tài)，在噪聲去除上，工頻干擾采用陷波器完成，眼電噪聲的去除基于離散小波變換和自適應(yīng)噪聲抵消改進的算法。
[0024]本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的一些實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。
【主權(quán)項】
1.一種便攜式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，包括:采集電極及信號處理系統(tǒng)；所述信號處理系統(tǒng)包括:微控制器、輸入濾波器、靜電保護單元、儀表放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲模塊、射頻收發(fā)器、電源管理系統(tǒng)及顯示輸入模塊；所述采集電極、輸入濾波器、靜電保護單元、儀表放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器依次相連；所述微控制器連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲模塊、射頻收發(fā)器、電源管理系統(tǒng)及顯示輸入模塊；所述電源管理系統(tǒng)包括:電源模塊、程序存儲單元及感應(yīng)渦流充電電路；所述顯示輸入模塊包括:狀態(tài)顯示燈及按鈕配置單元。2.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述儀表放大器采用型號為ADS1298的8通道儀表放大器。3.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器采用型號為STM32F101的32位ARM微控制器。4.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲模塊采用32MB存儲空間的閃存。5.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻收發(fā)器采用藍牙2.0。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種便攜式腦電采集系統(tǒng)，包括：采集電極及信號處理系統(tǒng)；信號處理系統(tǒng)包括：微控制器、輸入濾波器、靜電保護單元、儀表放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲模塊、射頻收發(fā)器、電源管理系統(tǒng)及顯示操作模塊；電源管理系統(tǒng)包括：電源模塊、程序存儲單元及感應(yīng)渦流充電電路；顯示輸入模塊包括：狀態(tài)顯示燈及按鈕配置單元。本發(fā)明中電極被放置于Fp1，F(xiàn)pZ和Fp2位于前額的位置，不受頭發(fā)的干擾，因此可以使用醫(yī)用貼式濕電極，從而避免電極接觸阻抗的干擾。該設(shè)計主要采用低功耗器件設(shè)計，并配有電源管理系統(tǒng)，可以監(jiān)測電源的狀態(tài)，有效去除噪聲，眼電噪聲的去除基于離散小波變換和自適應(yīng)噪聲抵消改進的算法。
【IPC分類】A61B5/0476
【公開號】CN105326499
【申請?zhí)枴緾N201510511712
【發(fā)明人】胡斌, 趙慶林, 彭宏
【申請人】蘭州大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年8月19日