CN104207770A - 一种可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备，该无线监测设备包括：多功能数据采集帽、控制模块、无线收发模块和电源模块，其中：多功能数据采集帽用于采集大脑神经元电活动数据和脑区血氧变化数据；控制模块与所述多功能数据采集帽连接，用于对数据采集流程进行控制，并对接收到的数据进行处理；无线收发模块，用于将处理后的数据实时上传给上位机或手持设备，并接受上位机的指令控制；电源模块与所述多功能数据采集帽和控制模块连接，用于为其进行供电。本发明使整个同步采集设备可以摆脱笨重的数据线连接，扩展性强，使用灵活。
Description
技术领域
本发明涉及信号采集技术领域，尤其是一种可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备。
背景技术
大脑是人体最重要的器官，研究大脑的功能不仅可以使人们有意识的了解大脑的奥秘，更重要的是在此基础上可以研究并治愈一些重大的精神疾病，改善病人大脑的脑功能活动。脑功能活动包括神经元活动和局部能量代谢等多个过程，尤其是神经元的电活动和激活区域的血氧代谢变化。目前国内外通用的做法是采用功能近红外光谱技术测量脑区的血氧含量变化，采用脑电测量电极完成脑电数据的采集。然而目前的测量技术均将脑电采集和利用近红外技术的血氧采集分散在不同的机器上，不仅仪器笨重无法实现用户便携，而且各部分均通过电缆连接，这非常限制被试者的活动，此外在极端情况下电气隔离措施失效时，会威胁到被试者的人身安全。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提出一种可穿戴式的光电同步脑活动无线监测设备，其中，可穿戴式多功能数据采集帽子将采集到的数据送入控制模块中，再通过无线技术将数据实时上传至上位机或者手持终端，供相关人员使用。
为实现上述目的，本发明提出一种可穿戴式的光电同步脑活动无线监测设备，该无线监测设备包括：多功能数据采集帽、控制模块、无线收发模块和电源模块，其中：
所述多功能数据采集帽用于采集大脑神经元电活动数据和脑区血氧变化数据；
所述控制模块与所述多功能数据采集帽连接，用于对数据采集流程进行控制，并对接收到的数据进行处理；
所述无线收发模块，用于接受所述控制模块的控制，将处理后的数据实时上传至上位机或手持设备，并接受上位机或手持设备的指令控制；
所述电源模块与所述多功能数据采集帽和控制模块连接，用于为其进行供电。
其中，所述多功能数据采集帽装有脑电数据采集模块和血氧采集模块，其中：
所述脑电数据采集模块与所述控制模块连接，用于利用脑电技术采集得到脑电数据，并将采集得到的脑电数据发送给所述控制模块；
所述血氧采集模块与所述控制模块连接，用于利用近红外技术采集得到脑区血氧变化数据，对其进行处理，并将处理后的数据发送给所述控制模块。
其中，所述脑电数据采集模块和血氧采集模块通过控制电缆与所述控制模块中的中央控制单元相连，所述脑电数据采集模块和血氧采集模块与所述控制模块采用总线形式进行通信。
其中，所述脑电数据采集模块包括放大电路、调理电路、数据分析和处理电路。
其中，所述血氧采集模块包括近红外光源、APD光电转换模块、信号解调模块，近红外光源从一端将近红外光照射头皮并从另一端的探测光极经由光缆送入APD光电转换模块进行光电转换，再通过信号解调模块对转换后的电信号进行解调。
其中，所述多功能数据采集帽使用柔性材料制成。
其中，所述多功能数据采集帽为可穿戴设备。其中，所述控制模块至少包括中央控制单元，用于向各个模块发送控制指令、协调各个模块、完成数据的同步采集、预处理和发送。
其中，所述电源模块为大容量锂电池，供电电压为3.7V。
本发明能够同步采集大脑神经元的电活动信息，利用近红外技术采集大脑血氧的变化，并将采集到的数据通过无线传输的方式同步上传至上位机电脑或者手持终端，同时本发明使整个同步采集设备可以摆脱笨重的数据线连接，扩展性强，使用灵活，携带方便，保证被试者的人身安全。
附图说明
图1是本发明可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备的结构示意图；
图2是根据本发明一实施例的可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备的使用示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1是本发明可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备的结构示意图，图2是根据本发明一实施例的可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备的使用示意图，如图1和图2所示，所述可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备包括：可穿戴式多功能数据采集帽1，控制模块2，无线收发模块4和电源模块3，其中：
所述多功能数据采集帽1用于采集大脑神经元电活动数据和脑区血氧变化数据；
进一步地，所述多功能数据采集帽1装有脑电数据采集模块11和血氧采集模块12，其中：
所述脑电数据采集模块11与所述控制模块2连接，用于利用脑电技术(EEG)采集得到大脑神经元电活动数据等脑电数据，并将采集得到的脑电数据发送给所述控制模块2；
在本发明一实施例中，所述脑电数据采集模块1通过控制电缆与所述控制模块2中的中央控制单元21相连，所述脑电数据采集模块11与所述控制模块2采用总线形式进行通信。
所述脑电数据采集模块11包括放大电路、调理电路、数据分析和处理电路。
所述血氧采集模块12与所述控制模块2连接，用于利用近红外技术(NIRS)采集得到脑区血氧变化数据，对其进行处理，并将处理后的数据发送给所述控制模块2。
在本发明一实施例中，所述血氧采集模块12通过控制电缆与所述控制模块2中的中央控制单元相连，所述血氧采集模块12与所述控制模块2采用总线形式进行通信。
所述血氧采集模块12包括近红外光源、APD光电转换模块、信号解调模块等部分，近红外光源从一端将近红外光照射头皮并从另一端的探测光极经由光缆送入APD光电转换模块进行光电转换，再通过信号解调模块对转换后的电信号进行解调。
在本发明一实施例中，所述多功能数据采集帽1使用柔性材料制成，可采用3D打印技术制成，比如可以首先采用三维激光扫描仪扫描出被试者的头颅形状，再根据其几何形状“打印”出适合被试者头颅的帽子，从而使其可以很好的适应被试者的头颅形状，并很方便地嵌入脑电数据采集模块和血氧采集模块。
所述控制模块2与所述多功能数据采集帽1中的脑电数据采集模块11和血氧采集模块12连接，用于对接收到的数据进行处理。
在本发明一实施例中，所述控制模块2为可穿戴式控制模块，以方便被试者携带。
进一步地，所述控制模块2至少包括中央控制单元21，中央控制单元21是本发明设备的核心，其主要职责为向各个模块发送控制指令、协调各个模块、完成数据的同步采集、预处理和发送；
为了加快数据的处理和流程的控制，在本发明一实施例中，所述中央控制单元21采用DSP6713芯片。
所述无线收发模块，用于接受所述控制模块的控制，将处理后的数据实时上传至上位机或手持设备，并接受上位机或手持设备的指令控制。
在本发明一实施例中，所述无线收发模块4采用NRF24L01芯片用于实现无线数据的高速收发，此芯片工作在2.4GHz频段，无须申请牌照，通讯速率可达8Mbps，完全满足脑活动数据的实时发送。
所述电源模块3与所述多功能数据采集帽1和控制模块2连接，用于为其进行供电。
在本发明一实施例中，所述电源模块3为大容量锂电池，供电电压为3.7V。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可穿戴式光电同步脑活动无线监测设备，其特征在于，该无线监测设备包括：多功能数据采集帽、控制模块、无线收发模块和电源模块，其中：
所述多功能数据采集帽用于采集大脑神经元电活动数据和脑区血氧变化数据；
所述控制模块与所述多功能数据采集帽连接，用于对数据采集流程进行控制，并对接收到的数据进行处理；
所述无线收发模块，用于接受所述控制模块的控制，将处理后的数据实时上传至上位机或手持设备，并接受上位机或手持设备的指令控制；
所述电源模块与所述多功能数据采集帽和控制模块连接，用于为其进行供电。
2.根据权利要求1所述的无线监测设备，其特征在于，所述多功能数据采集帽装有脑电数据采集模块和血氧采集模块，其中：
所述脑电数据采集模块与所述控制模块连接，用于利用脑电技术采集得到脑电数据，并将采集得到的脑电数据发送给所述控制模块；
所述血氧采集模块与所述控制模块连接，用于利用近红外技术采集得到脑区血氧变化数据，对其进行处理，并将处理后的数据发送给所述控制模块。
3.根据权利要求2所述的无线监测设备，其特征在于，所述脑电数据采集模块和血氧采集模块通过控制电缆与所述控制模块中的中央控制单元相连，所述脑电数据采集模块和血氧采集模块与所述控制模块采用总线形式进行通信。
4.根据权利要求2所述的无线监测设备，其特征在于，所述脑电数据采集模块包括放大电路、调理电路、数据分析和处理电路。
5.根据权利要求2所述的无线监测设备，其特征在于，所述血氧采集模块包括近红外光源、APD光电转换模块、信号解调模块，近红外光源从一端将近红外光照射头皮并从另一端的探测光极经由光缆送入APD光电转换模块进行光电转换，再通过信号解调模块对转换后的电信号进行解调。
6.根据权利要求1所述的无线监测设备，其特征在于，所述多功能数据采集帽使用柔性材料制成。
7.根据权利要求1所述的无线监测设备，其特征在于，所述多功能数据采集帽为可穿戴设备。
8.根据权利要求1所述的无线监测设备，其特征在于，所述控制模块至少包括中央控制单元，用于向各个模块发送控制指令、协调各个模块、完成数据的同步采集、预处理和发送。
9.根据权利要求1所述的无线监测设备，其特征在于，所述电源模块为大容量锂电池，供电电压为3.7V。
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