CN112754500A - 用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统，包括植入装置和体外装置，所述植入装置包括用于采集脑电信号的信号采集模块、用于分析脑电信号的MCU、用于存储脑电信号的存储模块、用于传输脑电的体内通讯模块；所述体外装置包括上位机，所述上位机中设置有无线通讯模块，所述MCU分别与信号采集模块、存储模块、体内通讯模块电性连接。本发明利用植入体内的MCU来缓存脑电数据，根据上位机或MCU指令开始记录时，将缓存的数据发送至存储模块中，经压缩后存储，植入体经无线通讯模块向外界传输数据，以增强植入体记录脑电的能力。
Description
技术领域
本发明属于信号传输领域，具体涉及一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统及方法。
背景技术
脑电放大器是一种通过无创方式获取大脑信号的采集装置，但是由于脑电信号淹没在环境噪声中，而采用模拟电路去除噪声时，模拟电路经常因偏移电压等的限制无法提高共模抑制比，而且模拟器件的增加也会增加器件噪声，所以常规脑电放大器采集到的信号不仅频带范围受到限制，而且采集到的信号还会包含一些噪声干扰，不仅加大了后续处理的难度而且会影响医疗和科研的进展
在CN103519807、CN201220428883及CN201210308665中所公开的脑电采集装置虽然可以采集脑电这类微弱的信号，但是相对于脑内神经核团电信号而言，其放电的特点与脑电这类信号具有非常大的区别。脑内神经核团放电信号不仅幅值微弱，而且放电频率快，如果想要采集到这样的信号，采样频率必须在2000Hz以上，而脑电采集频率一般为几百赫兹，这是与脑电信号采集的最大区别。因此，这些公开的脑电采集装置不适用于脑深部神经核团放电信号的采集。另外，这些产品的功耗与体积都是非常大的，不便于携带和移动，并且以上产品基本都是基于12或24位的AD转换芯片进行采集，由于芯片本身的精度原因，AD转换芯片的后几位是不可信的，达不到理想的精度要求。
而植入式医疗仪器属于微型医疗仪器，种类很多，如植入式心脏起搏器和除颤器、植入式神经刺激器、植入式肌肉刺激器、植入式生理信号记录器、植入式药物泵等，一般包含体内植入装置和体外控制装置，两者之间通过双向无线通信交换信息。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统及方法，能够利用植入体内的MCU来缓存脑电数据，根据上位机或MCU指令开始记录时，将缓存的数据发送至存储模块中，经压缩后存储，植入体经无线通讯模块向外界传输数据，以增强植入体记录脑电的能力，便于外界查看人体脑电信号的变化以实施最优的医疗措施。
本发明的技术方案如下：
一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统，包括植入装置和体外装置，所述植入装置包括用于采集脑电信号的信号采集模块、用于分析脑电信号的MCU、用于存储脑电信号的存储模块、用于传输脑电的体内通讯模块；所述体外装置包括上位机，所述上位机中设置有无线通讯模块，所述MCU分别与信号采集模块、存储模块、体内通讯模块电性连接。
优选的，所述存储模块采用FRAM。
优选的，所述信号采集模块中设置有极性不同的两路通道的采集电极。
本发明还提供了一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应方法，基于用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统及方法，包括以下步骤：
S1：植入体模块工作于自动模式，由信号采集模块连续不间断采集脑电信号，并将采集到的脑电信号输入至MCU中缓存；
S2：若采集到的脑电信号触发预先设置在MCU中的事件时，MCU将缓存的脑电信号进行压缩并写入FRAM；
S3：触发事件的同时，由MCU记录触发事件的信息并写入FRAM；
S4：所述FRAM中存储的脑电信号通过体内通讯模块传输至上位机。
优选的，还包括手动模式，具体为：由上位机发出控制信号，由无线通讯模块与体内通讯模块，并将控制信号传输至MCU，由MCU向采集电极发出控制命令并由信号采集模块采集脑电信号，并记录至MCU中。
优选的，所述步骤S2中压缩脑电信号的方式为无损压缩，所述步骤S4中体内通讯模块与上位机之间采用蓝牙通讯传输数据。
优选的，所述步骤S3中的触发事件的信息包括时间信息、事件信息和通道信息。
优选的，所述脑电信号通过离散、连续的采样点的来表示，所述采样点的缓存长度根据设置与MCU中的预设值来确定。
优选的，所述预设值设置为2分钟，具体为触发事件的实时采样点的前后各1分钟；在常规模式中，所述采样点采用循环队列的方式，以预设值为标准，覆盖式的记录脑电信号。
本发明的有益效果为：本发明利用植入体内的MCU来缓存脑电数据，根据上位机或MCU指令开始记录时，将缓存的数据发送至存储模块中，经压缩后存储，植入体经无线通讯模块向外界传输数据，以增强植入体记录脑电的能力，便于外界查看人体脑电信号的变化以实施最优的医疗措施。
附图说明
图1为本发明提供的系统框图。
图2为本发明的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1所示，一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统，包括植入装置和体外装置，植入装置包括用于采集脑电信号的信号采集模块、用于分析脑电信号的MCU、用于存储脑电信号的存储模块、用于传输脑电的体内通讯模块；体外装置包括上位机，上位机中设置有无线通讯模块，MCU分别与信号采集模块、存储模块、体内通讯模块电性连接。
作为本发明的一种实施方式，存储模块采用FRAM。
作为本发明的另一种实施方式，信号采集模块中设置有极性不同的两路通道的采集电极。
如图2所示，一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应方法，基于用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统，包括以下步骤：
S1：植入体模块工作于自动模式，由信号采集模块连续不间断采集脑电信号，并将采集到的脑电信号输入至MCU中缓存；
S2：若采集到的脑电信号触发预先设置在MCU中的事件时，MCU将缓存的脑电信号进行压缩并写入FRAM；
S3：触发事件的同时，由MCU记录触发事件的信息并写入FRAM；
S4：FRAM中存储的脑电信号通过体内通讯模块传输至上位机。
作为本发明的具体实施例，步骤S2中触发的事件包括时长变化，阈长变化，能量变化，频率变化，作为脑电分析而利用的时域、频谱分析所出现的参数变化，能量变化为脑电信号分析中的能量分析参数，例如频带能量特征的分析，上述各参数的具体数值范围视实际情况而定，本实施例中不做限定。作为本发明的一个实施例，还可设置定期采集的时间，对用户的脑电信号进行采集与记录，为后续工作提供更多的数据参考，采集周期可根据用户实际情况进行设置，未在此进行限定。
作为本发明的具体实施例，除自动模式外还包括手动模式，具体为：由上位机发出控制信号，由无线通讯模块与体内通讯模块，并将控制信号传输至MCU，由MCU向采集电极发出控制命令并由信号采集模块采集脑电信号，并记录至MCU中。
作为本发明的具体实施例，步骤S2中压缩脑电信号的方式为无损压缩，步骤S4中体内通讯模块与上位机之间采用蓝牙通讯传输数据。
作为本发明的具体实施例，步骤S3中的触发事件的信息包括时间信息、事件信息和通道信息。作为触发事件的记录信息存储至相应位置。
作为本发明的一种实施方式，脑电信号通过离散、连续的采样点的来表示，采样点的缓存长度根据设置与MCU中的预设值来确定，其中预设值设置为2分钟，具体为触发事件的实时采样点的前后各1分钟；在常规模式中，所述采样点采用循环队列的方式，以预设值为标准，覆盖式的记录脑电信号。
本发明利用自动和手动的双工作模式，以及预设于MCU中的算法配合本发明提供的硬件系统来实现脑电信号的采集存储以及传输，可通过上位机查看预设触发事件下的具体情况，例如时间、触发事件信息科采集通道的数据，也可通过上位机手动获取当前脑电信号的信息；脑电信号的采样点以缓存的形式对触发事件的前后信息进行记录，便于更好的了解用户的情况。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统，其特征在于，包括植入装置和体外装置，所述植入装置包括用于采集脑电信号的信号采集模块、用于分析脑电信号的MCU、用于存储脑电信号的存储模块、用于传输脑电的体内通讯模块；所述体外装置包括上位机，所述上位机中设置有无线通讯模块，所述MCU分别与信号采集模块、存储模块、体内通讯模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统及方法，其特征在于，所述存储模块采用FRAM。
3.根据权利要求1所述的用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统及方法，其特征在于，所述信号采集模块中设置有极性不同的两路通道的采集电极。
4.一种用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应方法，基于权利要求1-3中所述的用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应系统及方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：植入体模块工作于自动模式，由信号采集模块连续不间断采集脑电信号，并将采集到的脑电信号输入至MCU中缓存；
S2：若采集到的脑电信号触发预先设置在MCU中的事件时，MCU将缓存的脑电信号进行压缩并写入FRAM；
S3：触发事件的同时，由MCU记录触发事件的信息并写入FRAM；
S4：所述FRAM中存储的脑电信号通过体内通讯模块传输至上位机。
5.根据权利要求4所述的用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应方法，其特征在于，还包括手动模式，具体为：由上位机发出控制信号，由无线通讯模块与体内通讯模块，并将控制信号传输至MCU，由MCU向采集电极发出控制命令并由信号采集模块采集脑电信号，并记录至MCU中。
6.根据权利要求4所述的用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应方法，其特征在于，所述步骤S2中压缩脑电信号的方式为无损压缩，所述步骤S4中体内通讯模块与上位机之间采用蓝牙通讯传输数据。
7.根据权利要求4所述的用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应方法，其特征在于，所述步骤S3中的触发事件的信息包括时间信息、事件信息和通道信息。
8.根据权利要求4-7所述的用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应方法，其特征在于，所述脑电信号通过离散、连续的采样点的来表示，所述采样点的缓存长度根据设置与MCU中的预设值来确定。
9.根据权利要求8所述的用于脑电信号存储、传输的植入式闭环自响应方法，其特征在于，所述预设值设置为2分钟，具体为触发事件的实时采样点的前后各1分钟；在常规模式中，所述采样点采用循环队列的方式，以预设值为标准，覆盖式的记录脑电信号。
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