CN105943032A - 可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置 - Google Patents

可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置 Download PDF

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邵叶
邵一叶
陈龙
冯永浩
张云鹏
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谢阳梅
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Abstract

本发明公开了一种可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，它包括固定于小动物头部的多通道脑电记录电极、穿戴于小动物躯干上的马甲、连接在马甲上并与脑电记录电极相连接的信号采集器、信号接收器；信号采集器包括壳体、用于采集脑电记录电极所记录的脑电信息的采集模块、与采集模块相连接的模数转换模块、与模数转换模块相连接并用于存储信息的存储模块、与模数转换模块和存储模块分别相连接并用于将模数转换模块或存储模块所发送的信息传输至信号接收器的射频模块；采集模块、模数转换模块、存储模块和射频模块集成于一芯片上，该芯片设置于壳体上，且芯片体积小于1cm3。

Description

可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置
技术领域
本发明涉及一种可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置。
背景技术
随着现代医学诊断技术的发展，近几年人们开始对人类大脑思维活动所产生的生物电活动(即事件相关电位)进行检测和研究，目前研究中常用小动物(一般为小鼠)做转基因动物模型。现有的无线皮层脑电检测装置，存在以下几个方面的问题：
⑴整个装置均一起固定于小动物的颅骨上，造成动物头部无法愈合的开放性创口，易于感染和死亡。对于一些需要长期随时检测脑电的研究，这些装置往往会造成实验动物中途死亡，增加实验成本和研究难度，同时也违背了实验动物伦理要求；
⑵装置体积大，分量重，不适合于小鼠等体积较小的实验动物，尤其是小鼠头部体积很小，不适合安装体积较大、分量较重的装置。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置。
本发明提出的一种可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置：它包括固定于小动物头部的多通道脑电记录电极、穿戴于小动物躯干上的马甲、连接在马甲上并与脑电记录电极相连接的信号采集器、信号接收器；
信号采集器包括壳体、用于采集脑电记录电极所记录的脑电信息的采集模块、与采集模块相连接的模数转换模块、与模数转换模块相连接并用于存储信息的存储模块、与模数转换模块和存储模块分别相连接并用于将模数转换模块或存储模块所发送的信息传输至信号接收器的射频模块；采集模块、模数转换模块、存储模块和射频模块集成于一芯片上，该芯片设置于壳体上，且芯片体积小于1cm3。
进一步地，芯片可脱离地插设于壳体上。具体地，芯片与壳体之间可以采用直立式的上下方向插接的方式，也可以采用平躺式的水平方向插接的方式。
在另一种实施方案中，芯片固定连接在壳体上。具体地，芯片与壳体之间可通过螺钉固定或胶水粘接固定等连接方式。
进一步地，壳体缝制在马甲上。该连接方式，既稳定牢靠，又易于操作，不使用时也方便拆掉。
进一步地，信号采集器位于小动物的背部。该位置的选择主要是出于稳定性的考量，在小动物活动的过程中，其背部动作幅度将对较小，防止信号采集器2与脑电记录电极1之间连接松脱不稳，而影响检测结果。
进一步地，脑电记录电极与信号采集器通过信号线相连接。
进一步地，脑电记录电极为4通道、8通道或16通道。
借由上述方案，本发明可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，具有以下优点：
1、其体积小，重量轻，减少了对动物的负担；
2、只有脑电记录电极固定于动物头部，信号采集器不安装于动物头部，也不埋于动物背部皮下，而是随马甲穿戴于动物身上，这样既减少对动物的伤害和刺激，又方便检测人员操作；
3、穿戴马甲可方便随时对动物脑电的采集，并增加动物在实验中的舒适度；
4、射频模块作为与外部进行通讯的接口，不妨碍小动物在脑电检测过程中自由活动。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置的电路结构示意图；
图2为本发明可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置的外观结构示意图。
图中标号为：
1-脑电记录电极；2-信号采集器；21-壳体；22-芯片；221-采集模块；222-模数转换模块；223-存储模块；224-射频模块；3-信号线；4-信号接收器；41-接收模块；42-处理模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
参照附图1和附图2，本实施例提供了一种可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，它包括固定于小动物头部的多通道脑电记录电极1、穿戴于小动物躯干上的马甲(附图中未画出)、连接在马甲上并与脑电记录电极1相连接的信号采集器2、信号接收器4。
脑电记录电极1为4通道、8通道或16通道。在一种更为优选的实施方案中，脑电记录电极1与信号采集器2通过信号线3相连接，如附图2所示，信号线3的一端可插拔地连接在脑电记录电极1上，另一端可插拔地连接在信号采集器2的芯片22(该芯片22在下文中将进行详细的描述)上。信号采集器2优选地位于小动物的背部，该位置的选择主要是出于稳定性的考量，在小动物活动的过程中，其背部动作幅度相对较小，防止信号采集器2与信号线3之间连接松脱不稳，而影响检测结果，另外，将信号采集器2设置在小动物的背部，则信号线3连接好后边位于小动物的上方，这样，即不会刮碰到小动物的四肢，小动物颈部的运动也不会对信号线3两端的连接造成影响。
信号采集器包括采集模块221、模数转换模块222、存储模块223和射频模块224。
采集模块221用于采集脑电记录电极1所记录的脑电信息。
模数转换模块222与采集模块221相连接，接收采集模块221所发送的信息，并将模拟信息转换为数字信息。
存储模块223与模数转换模块222相连接。射频模块224与模数转换模块222和存储模块223分别相连接。
射频模块224作为与外部进行通讯的接口，将模数转换模块222或存储模块223所发送的信息传输至外部的信号接收器4。存储模块223接收模数转换模块222所发出的信息并储存，当所实施的检测需要长时间记录小动物的脑部活动时，存储模块223能够作为存储信息之用，以在检测完成之后进行分析；存储模块223也可以作为无线即时传输的备份之用，以避免传输的疏漏；存储模块223还可以作为无线传输之前的缓冲储存，以在小动物带着射频模块224脱离无线传输范围时，暂时地存储检测信息，在小动物重新回到传输范围后再进行传输信息。
采集模块221、模数转换模块222、存储模块223和射频模块224集成于一芯片22上，该芯片22插设于壳体21上，且芯片22体积小于1cm3。
信号采集器还包括壳体21，该壳体21缝制在上述的马甲上，该连接方式，既稳定牢靠，又易于操作，不使用时也方便拆掉。芯片22设置于壳体21上。如附图2所示的本实施例中，壳体21具有插槽(附图中未标出)，芯片22可脱离地插设在该插槽内。
为了便于读取存储模块223中所存储的信息，本装置除了射频无线传输接口外，还可设置有线传输接口，如USB等，因此将芯片22设计为可方便拆装的形式，只需将芯片22取下与外部分析设备(如安装有分析软件的电脑)相连接即可读取存储模块223中的信息。而本实施例中所给出的芯片22与壳体21的连接结构则十分便于芯片22的拆装，操作人员只需要进行简单的插拔动作即可完成。
芯片22与壳体21之间可以采用直立式的上下方向插接的方式，但是考虑到装置自身的稳定性和所占用的空间，本申请中不建议采用直立式的上下方向插接的方式，而是采用如附图2所示的平躺式的水平方向插接的方式，这样，芯片22与壳体21之间的连接牢靠，整个信号采集器2在马甲上也相对更加稳定，不易倾倒，在小动物活动的过程中，也不容易刮碰到其他物品，保证了脑电检测过程不受干扰。
在此，需要说明的是，本可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置的信号采集器2的电路结构包括但不限于采集模块221、模数转换模块222、存储模块223、射频模块224，例如，电源模块、滤波器、放大器、差分信号处理模块等，由于已经为本领域技术人员所公知，因此不多加赘述。
本可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置还设置有蜂鸣器(附图未画出)和电源指示灯(附图未画出)。蜂鸣器用于开关提示、各部件之间连接正确与否提示以及电量低提示，电源指示灯用以开机提示、射频模块224与信号接收器4之间配对连接提示以及电量低提示。
信号接收器4包括相连接的接收模块41和处理模块42。
接收模块41与射频模块224相配对，接收射频模块224所无线传输的信息。
处理模块42对接收模块41所接收的信息进行处理，再发送至分析设备(如安装有分析软件的电脑)。处理模块42能够对所接收的信息采用适应的算法消除工频干扰，如：采用阈值过滤、重构信号的方法消除眼电伪迹，采用模极大值法消除肌电伪迹，采用小波消噪算法消除噪声，采用正交小波变换算法消除脑电脉冲干扰，采用运动补偿算法去除运动过程中产生的运动伪差。
处理模块42与分析设备之间可进行有限数据传输。处理模块42还可将处理后的信息进行压缩，再由无线模块传输至智能手机终端或后台云计算服务器，并且无线模块负责与智能手机终端的通信，实现信息交互。智能手机终端，作为用户查看实时数据和采集数据，实时上传至后台云计算服务器的工具，起到了桥梁的作用。手机上可以安装查看检测的数据结果的应用。后台云计算服务器，作为存储用户实时数据，和提供网页端应用查看的设备，提供数据分析，实时运算，实时存储的功能。
实施例二
本实施例中的可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置的电路结构与实施例一中基本相同，可参考实施例一；外观结构与实施例一的区别仅在于：芯片22固定连接在壳体21上。这样的连接结构更加稳定，保证了芯片22不会滑脱或掉落，但是，这样牺牲掉了读取存储模块223中所存储的信息的方便性。如果使用者不需要拆卸芯片22读取存储模块223中信息，则可以考虑选择本实施例中芯片22与壳体21之间的连接结构。
芯片22与壳体21之间可通过螺钉固定或胶水粘接固定等连接方式。由于是上述的固定连接方式均为现有技术，本实施例中不再用附图进行辅助说明。
本申请可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，具有以下优点：
1、其体积小，重量轻，减少了对动物的负担；
2、只有脑电记录电极固定于动物头部，信号采集器不安装于动物头部，也不埋于动物背部皮下，而是随马甲穿戴于动物身上，这样既减少对动物的伤害和刺激，又方便检测人员操作；
3、穿戴马甲可方便随时对动物脑电的采集，并增加动物在实验中的舒适度；
4、射频模块作为与外部进行通讯的接口，不妨碍小动物在脑电检测过程中自由活动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，其特征在于：它包括固定于小动物头部的多通道脑电记录电极(1)、穿戴于小动物躯干上的马甲、连接在所述马甲上并与所述脑电记录电极(1)相连接的信号采集器(2)、信号接收器(4)；
所述的信号采集器包括壳体(21)、用于采集所述脑电记录电极(1)所记录的脑电信息的采集模块(221)、与所述采集模块(221)相连接的模数转换模块(222)、与所述模数转换模块(222)相连接并用于存储信息的存储模块(223)、与所述模数转换模块(222)和存储模块(223)分别相连接并用于将模数转换模块(222)或存储模块(223)所发送的信息传输至所述信号接收器(4)的射频模块(224)；所述的采集模块(221)、模数转换模块(222)、存储模块(223)和射频模块(224)集成于一芯片(22)上，该芯片(22)设置于所述壳体(21)上，且芯片(22)体积小于1cm3。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，其特征在于：所述的芯片(22)可脱离地插设于所述壳体(21)上。
3.根据权利要求1所述的可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，其特征在于：所述的芯片(22)固定连接在所述壳体(21)上。
4.根据权利要求1所述的可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，其特征在于：所述的壳体(21)缝制在所述马甲上。
5.根据权利要求1所述的可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，其特征在于：所述的信号采集器(2)位于小动物的背部。
6.根据权利要求1所述的可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，其特征在于：所述的脑电记录电极(1)与信号采集器(2)通过信号线(3)相连接。
7.根据权利要求1所述的可穿戴式多通道无线皮层脑电检测装置，其特征在于：所述的脑电记录电极(1)为4通道、8通道或16通道。
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