CN101138495A - 一种电刺激噪声消除仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电刺激噪声消除仪，包括两根用于采集生物电信号的微电极，所述微电极的信号输出端经噪声抑制电路后输出，所述噪声抑制电路包括差分放大电路和电阻电容补偿电路，所述微电极采集的电信号经电阻电容补偿电路，分别输入差分放大电路的两个输入端，经差分放大之后输出。利用本发明所述电刺激噪声(伪迹)消除仪，可以消除大于生物电信号本身约40倍以上的电刺激噪声，从而有利于实现将电刺激和单位放电记录这两项重要的神经电生理研究技术有机的结合起来，对神经电生理的研究具有积极的促进作用。
Description
技术领域
本发明涉及脑电信号的处理技术领域，特别涉及一种用于消除脑电信号中的电刺激伪迹(噪声)的装置。
背景技术
单个神经记录和电刺激是神经电生理研究技术的两块基石。如果能够将二者有机的结合起来，也就是说，在电刺激一个脑结构的同时，记录另一个相关脑结构的神经元电活动，将大大增强该技术领域的科研能力，开辟一系列的研究新领域，为脑研究带来革命性的变化。但是，当我们电刺激上级结构时，刺激电极释放的电脉冲将对下游的神经元记录电极产生巨大的电磁干扰(伪迹)，使得观察它的电活动变得不可能。
由于电刺激伪迹(噪声)的消除在脑研究中具有重要的意义，国内外一直在寻求有效的解决方法。其中最有影响的是美国Riverbend公司于2002年研制的电刺激伪迹消除器，在当时引起了广泛的关注。根据我们对其试用和检测，结果却不十分理想。由于设计原理上的限制，该消除器只能在噪声不大于神经元信号15倍的情况下有效工作，而在正常的电刺激实验中，这个比例(噪声信号和神经元信号的比例)通常大于40倍。
另外，于2004年4月14日授权公告的中国实用新型专利CN 2610843Y，公开了一种头皮阻抗检测装置，主要适用于检测脑电信号中由于头皮阻抗引起的伪迹，而不能有效检测和消除由于电刺激引起的伪迹信号。
于2006年12月27日公开的中国发明专利申请CN 1883384A，公开了一种脑电信号伪迹成分的自动识别和去除方法，该方法采用独立元分析算法，分离出脑电信号中的伪迹成分和脑电基本节律，然后通过特定的数学算法识别和去除其中的伪迹成分，获得所需的脑电信号。该发明主要用于消除如眼动、心跳、肌电噪声等伪迹干扰，属于生理反应产生的伪迹干扰，但不适用消除由电刺激产生的伪迹干扰信号。
发明内容
针对上述实际问题，本发明的目的在于提供一种用于消除由电刺激引起的伪迹(噪声)干扰的装置。
本发明所采用的技术方案：一种电刺激噪声消除仪，包括两根用于采集生物电信号的微电极，所述微电极的信号输出端经噪声抑制电路后输出，所述噪声抑制电路包括差分放大电路和电阻电容补偿电路，所述微电极采集的电信号经电阻电容补偿电路，分别输入差分放大电路的两个输入端，经差分放大之后输出。
上述两根微电极的其中一根作为参考电极，另一根作为采集生物电信号的电极。所述微电极的输入端带有滤波放大电路。
上述差分放大电路采用双端输入、单端输出方式。
上述电刺激噪声消除仪采用直流供电方式
本发明具有以下显著特点：
(1)利用本发明所述电刺激噪声(伪迹)消除仪，即可实现在电刺激一个脑结构的同时，记录另一个相关脑结构的神经元电活动，将电刺激和单位放电记录这两项重要的神经电生理研究技术有机的结合起来，对神经电生理的研究具有积极的促进作用。
(2)与国外同类产品相比，本发明所述电刺激噪声(伪迹)消除仪具有高于同类设备三倍以上的除噪能力，可以消除大于生物电信号本身约40倍以上的电刺激噪声。而且，该消除仪的价格仅为国外同类产品的十分之一。
(3)本发明所述电刺激噪声(伪迹)消除仪不仅可以在整体动物上使用，还可以运用在细胞培养和离体脑片回路的研究上。
附图说明
图1为本发明所述电刺激噪声消除仪的原理框图；
图2为本发明所述微电极采集电刺激噪声信号的示意图；
图3为本发明的具体电路原理图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明所述电刺激噪声消除仪，包括两根用于采集生物电信号的微电极，在电刺激情况下，使用微电极对细胞放电进行采集时，由于外部给予的电刺激噪声远高于细胞本身的信号(大约40倍)，为了将采集到的细胞放电信号与电刺激噪声进行分离，将微电极采集的电信号经噪声抑制电路后输出。其中，所述噪声抑制电路包括差分放大电路和电阻电容补偿电路，所述微电极采集的电信号经电阻电容补偿电路后，分别输入差分放大电路的两个输入端，经差分放大之后输出。所述微电极采用两根相似的微电极A、B，其中一根作为参考电极，另一根作为采集信号用的电极，两根电极所采的信号进入差分放大器，抵消其中的电刺激噪声信号后进行差分放大，所获得的输出信号就近似于去噪后的生物电信号。
由于电极本身制造工艺上的技术制约性，例如，尖端打磨形状的差异，金属本身杂质分布的不均匀等等，使得两根电极的交流电阻区别很大，再加上电极输入端存在的电极电容不同，实际上，同样的电刺激噪声经过不同微电极A、B后得到的信号是不完全相同的(如图2所示)，因此，在噪声抑制电路中增加电阻电容补偿电路，用于弥补微电极A、B的电极差异性，保证两电极采集到的信号一致。
如图3所示为本发明的具体实现电路原理图。微电极A、B采集的生物电信号经运算放大器A1、A2接入电路，通过调整其中R-C回路中的电阻阻值来补偿电容的方法矫正电极之间的差异，使得从两个电极接入输入端的信号相互匹配。上述电信号经电阻电容补偿电路之后，分别输入运算放大器A3的两个输入端，经过差分放大电路之后输出至光耦合电路(用于消除电磁干扰)，最后输出已消除伪迹(噪声)干扰的电信号。其中所述差分放大电路已是本领域的成熟技术，在此不再详细说明。
本发明所述电刺激噪声(伪迹)消除装置，能够在噪声信号大于神经元信号40倍的情况下有效工作。实现了将电刺激和单位放电记录这两项重要的神经电生理研究技术有机的结合起来，是神经电生理研究方法学上的一个重要突破。以下是本发明与国外同类产品的技术比较，可见本发明具有显著的技术效果。
| 性能指标 | 产品来源 | |
| 国外同类产品 | 本发明 | |
| 噪声抑制能力 | 可消除不大于神经元信号15倍的噪声 | 可消除大于神经元信号50倍以上的噪声 |
| 供电方式 | 交流 | 直流 |
| 设备成本 | 约2.8万元/台 | 约0.2万元/台 |
Claims (5)
1.一种电刺激噪声消除仪，包括两根用于采集生物电信号的微电极，所述微电极的信号输出端经噪声抑制电路后输出，其特征在于，所述噪声抑制电路包括差分放大电路和电阻电容补偿电路，所述微电极采集的电信号经电阻电容补偿电路，分别输入差分放大电路的两个输入端，经差分放大之后输出。
2.根据权利要求1所述电刺激噪声消除仪，其特征在于，所述两根微电极的其中一根作为参考电极，另一根作为采集生物电信号的电极。
3.根据权利要求1或2所述电刺激噪声消除仪，其特征在于，所述微电极的输入端带有滤波放大电路。
4.根据权利要求1所述电刺激噪声消除仪，其特征在于，所述差分放大电路采用双端输入、单端输出方式。
5.根据权利要求1所述电刺激噪声消除仪，其特征在于，所述消除仪采用直流供电方式。
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| CN2007100310578A CN101138495B (zh) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | 一种电刺激噪声消除仪 |
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN102202569A (zh) * | 2008-10-29 | 2011-09-28 | 丰田自动车株式会社 | 移动体控制装置和移动体控制方法 |
| CN104713907A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-06-17 | 新乡医学院 | 离体脑片神经网络振荡记录系统及记录的方法 |
| CN104757971A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-08 | 重庆博恩富克医疗设备有限公司 | 一种信号检测装置及方法 |
| CN111195121A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 西门子医疗有限公司 | 避免ecg系统中的驱动电路饱和 |
| CN112083368A (zh) * | 2019-06-12 | 2020-12-15 | 中国船舶重工集团公司第七六研究所 | 一种基于补偿模式的测量电极的自噪声测试方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2610843Y (zh) * | 2003-04-22 | 2004-04-14 | 上海诺诚电气有限公司 | 头皮阻抗检测装置 |
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2007
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102202569A (zh) * | 2008-10-29 | 2011-09-28 | 丰田自动车株式会社 | 移动体控制装置和移动体控制方法 |
| CN102202569B (zh) * | 2008-10-29 | 2014-05-07 | 丰田自动车株式会社 | 移动体控制装置和移动体控制方法 |
| CN104713907A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-06-17 | 新乡医学院 | 离体脑片神经网络振荡记录系统及记录的方法 |
| CN104713907B (zh) * | 2015-01-29 | 2017-09-22 | 新乡医学院 | 离体脑片神经网络振荡记录系统及记录的方法 |
| CN104757971A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-08 | 重庆博恩富克医疗设备有限公司 | 一种信号检测装置及方法 |
| WO2016165218A1 (zh) * | 2015-04-15 | 2016-10-20 | 重庆博恩富克医疗设备有限公司 | 一种信号检测装置及方法 |
| CN111195121A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 西门子医疗有限公司 | 避免ecg系统中的驱动电路饱和 |
| CN112083368A (zh) * | 2019-06-12 | 2020-12-15 | 中国船舶重工集团公司第七六研究所 | 一种基于补偿模式的测量电极的自噪声测试方法 |
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