CN115568865A - 一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统 - Google Patents
一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115568865A CN115568865A CN202211272903.6A CN202211272903A CN115568865A CN 115568865 A CN115568865 A CN 115568865A CN 202211272903 A CN202211272903 A CN 202211272903A CN 115568865 A CN115568865 A CN 115568865A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stimulation
- brain
- electroencephalogram
- input
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 title claims abstract description 54
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims abstract description 104
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 claims description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 6
- 101150071746 Pbsn gene Proteins 0.000 claims description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 5
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- CMWTZPSULFXXJA-VIFPVBQESA-N naproxen Chemical compound C1=C([C@H](C)C(O)=O)C=CC2=CC(OC)=CC=C21 CMWTZPSULFXXJA-VIFPVBQESA-N 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000008309 brain mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003925 brain function Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
- A61N1/36014—External stimulators, e.g. with patch electrodes
- A61N1/36025—External stimulators, e.g. with patch electrodes for treating a mental or cerebral condition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
- A61N1/36014—External stimulators, e.g. with patch electrodes
- A61N1/3603—Control systems
- A61N1/36031—Control systems using physiological parameters for adjustment
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Psychology (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Child & Adolescent Psychology (AREA)
- Developmental Disabilities (AREA)
- Hospice & Palliative Care (AREA)
- Neurology (AREA)
- Social Psychology (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统，该系统包括大脑、可编程刺激器、脑电采集和处理模块、输入输出数据采集模块以及系统辨识模块。其中，可编程刺激器包括脉冲发生器、伪随机序列信号发生器、调制器和可编程刺激通道选择器，产生满足条件的各个参数对应的伪随机序列调制信号和脉冲序列信号，确定电刺激信号波形并通过可编程刺激通道选择器处理后对大脑施加刺激。脑电采集和处理模块包括采集电极、放大滤波电路、模数转换模块、傅里叶变换处理模块。本系统新颖的刺激输入刺激信号来激发出大脑各种模态，同时采集其神经活动作为反馈信号，利用该输入输出数据来量化其映射关系，从而进行线性状态空间脑模型辨识。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学工程技术，特别是一种基于脑电数据驱动的多通道 脑响应辨识系统。
背景技术
人类大脑对象具有时变不确定性、非线性等特点，是一个典型的多输入 多输出非线性的复杂系统，由于其复杂性，使用传统的辨识方法，如最小二 乘法辨识，很难准确辨识其模型，而大脑模型的辨识对于大脑机理研究和神 经精神疾病的治疗有至关重要的作用。
当前根据脑电信号进行脑功能状态的分析和脑的经颅刺激调控都是分开 的还没有一种兼具经颅电刺激和脑电采集功能的设备，能够方便地获取脑的 输入输出数据进行脑的辨识。在进行脑的辨识的过程中，为了对脑进行充分 的刺激，获取尽可能多的脑的输入输出数据，需要实现刺激形式多样化，刺 激的波形参数易于调节，刺激点位易于选择和调整，实现多样化、个性化、 精确化和丰富化的电刺激，但目前还缺乏满足上述要求的设备。
另一方面，经颅电刺激信号提供离线辨识对输入信号的要求至少是在整 个观测周期内系统所有模态必须被输入信号持续激励，因此输入信号相对于 被辨识系统须具有足够宽的频带。伪随机二进制序列是具有统计特性的确定 的随机序列，可由多级线性反馈移位寄存器组成的随机信号发生器产生，具 有近似白噪声的性质，工程上易于实现，能够保证较好的系统辨识精度，然 而在闭环电刺激系统中，输入波形至少还应该满足以下要求：1、能够在临床 刺激装置中实现；2、采用脉冲序列的形式，能够在临床安全性要求的时间内， 将刺激参数限制在临床安全性要求的范围内。但目前还缺乏满足上述条件要 求的最佳输入刺激波形设计。
因此我们设计了一种兼具经颅电刺激和脑电采集功能，能够通过编程实 现灵活调整刺激波形和刺激电极位置的一体化脑电调控设备，设计了新颖的 刺激输入，将其作为系统辨识的输入刺激信号来激发出大脑各种模态，同时 采集其神经活动作为反馈信号，利用该输入输出数据来量化其映射关系，从 而进行线性状态空间脑模型辨识，进而设计出一种基于脑电数据驱动的多通 道可编程脑响应辨识系统。
发明内容
针对上述需要解决的问题，本发明提出一种基于脑电数据驱动的多通道 可编程脑响应辨识系统，以模块化方法设计了一种灵活调整刺激波形和刺激 位置的新颖刺激输入，将其作为系统辨识的输入刺激信号来激发出大脑各种 模态，同时采集其神经活动反馈信号，利用该输入输出数据来量化映射关系 从而进行线性状态空间脑模型辨识，为大脑机理的研究和神经精神疾病的研 究和治疗提供了重要的依据。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种基于脑电数据驱动 的可编程多通道脑响应辨识系统，其中：该模型辨识系统包括：待辨识对象 的大脑、可编程刺激器、脑电采集与处理模块、输入输出数据处理模块以及 系统辨识模块。所述大脑是指用于疾病治疗或机理研究的模型被控对象，用 于产生辨识的输入输出数据以及接受闭环电刺激信号；采用可编程刺激通道 选择器实现编程可控的将任意通道设置为刺激通道，实现刺激位点和刺激数 量的多样化和丰富性。
所述可编程刺激器脉冲发生器、伪随机序列信号发生器、调制器和可编 程刺激通道选择器，伪随机序列信号发生器产生满足条件的各个参数对应的 伪随机序列调制信号，信号调制器根据该调制信号调制脉冲发生器中输出的 脉冲序列，确定电刺激信号波形并通过可编程刺激通道选择器设置，编程实 现通道点位和通道数量的任意配置，刺激电极的位置对大脑施加刺激。
所述脑电采集与处理模块包括多个采集电极、放大滤波电路、DAC模块、FFT处理器，采集电极上的电信号经过放大滤波电路进行放大滤波后输入到前 端模拟芯片ADS1299利用其ADC模块进行数模转换，然后采取SPI协议传给DSP， 单片机经过FFT处理等后将数据输出到上位机。
所述输入输出数据采集模块将可编程刺激器中的输入刺激信号和经由脑 电采集和处理模块输出的信号进行处理作为辨识的输入输出数据，载入系统 辨识模块中完成对被控对象模型的辨识。
优选的，可编程刺激通道选择器使用三块8*16的矩阵开关芯片CH446Q， 其中一块作为通道输入，另外两块作为输出。输入的CH446Q负责将8通道刺 激路由到16个中间输出，然后将16个中间输出分为两组，每组8个，分别 输入到两块输出端的CH446Q芯片，通过软件编程，实现每个矩阵开关的打开 与关闭，最终实现8个输入任意路由到32个输出的可编程刺激通道选择器。 本申请所用现有常规类型的CH446Q是8x16矩阵模拟开关芯片。CH446Q包含 128只模拟开关，分布于8x16信号通道矩阵的各个交叉点，每只模拟开关都 可以独立的开启或者关闭，从而实现8x16信号通道的任意路由。
优选的，所述脑电采集和处理模块采集使用64导脑电图帽，多个所述采 集电极的数量为与64导脑电图帽相配合的可独立工作的64个。
优选的，通道脑响应辨识系统需要采集被辨识对象的输入输出数据，为 了对被辨识对象进行输入，需要实现能充分激发被辨识对象的波形，而这个 波形一般为幅值调制的伪随机二值信号。脉冲发生器用于实现这一波形。
优选的，该系统还包括外联的人机交互终端，所述人机交互模块包括脑 电信号显示窗口、电刺激通道选择窗口、采样参数设置窗口和刺激波形参数 设置窗口；所述电刺激通道选择窗口可以选择不同采样电极的通道序列，并 由脑电信号显示窗口输出该序号的脑电图；所述采样参数设置窗口设有步长、 采样时间、分辨率等参数；所述刺激波形参数设置窗口可编程根据不同研究 对象设定PRBS的频率和幅值的范围，刺激时间、脉冲占空比，以及刺激的数 量和刺激的位置。
本发明的有益效果是：该系统能够实现对脑模型的辨识，从而为神经精 神疾病患者神经元异常放电的闭环最优控制做铺垫。与无模型的开环控制相 比，大大节约了时间成本，提高了控制效率。本设计创新地提出了一种基于 脑电数据驱动的可编程多通道脑响应辨识系统，其优势在于以下几点：1.设 计了一个控制理论系统辨识框架来构建神经活动的IO模型，以便设计控制器。 2.设计了一种新的辨识输入信号，以实现最佳线性状态空间模型辨识，我们 称之为多维独立伪随机序列调制的刺激波形，是各维参数根据伪随机序列模式进行二值切换的一个脉冲序列。3.设计了一种可编程的刺激方式，实现灵 活、丰富的刺激电极的配置方法。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明脑电采集与处理模块的结构图；
图3为本发明的辨识输入信号的调制过程示意图；
图4为本发明可编程刺激通道选择器的过程示意图；
图5为本发明系统辨识过程示意图；
图6为本发明人机交互终端界面。
图中：1、大脑；2、可编程刺激器；3、脉冲发生器；4、伪随机序列信 号发生器；5、调制器；6、可编程刺激通道选择器；7、输入输出数据采集模 块；8、系统辨识模块；9、脑电采集和处理模块；10、采集电极；11、放大 滤波电路；12、前端模拟芯片ADS1299；13、DSP。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系 统做进一步详细描述。
图1为本发明的系统结构图，一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨 识系统包括有可编程刺激器2、脑电采集与处理模块、输入输出数据处理模块 以及系统辨识模块8四大部分。其中，所述可编程刺激器2包括脉冲信号发 生器、伪随机序列信号发生器4、调制器5和可编程刺激通道选择器6，伪随 机序列发生器产生满足条件的各个参数对应的伪随机序列调制信号，信号调 制器5根据该调制信号调制脉冲发生器3中输出的脉冲序列，通道脑响应辨 识系统需要采集被辨识对象的输入输出数据，为了对被辨识对象进行输入， 需要实现能充分激发被辨识对象的波形，而这个波形一般为幅值调制的伪随 机二值信号。脉冲发生器3用于实现这一波形。确定电刺激信号波形并通过 可编程刺激通道选择器6处理对大脑1施加刺激。所述脑电采集和处理模块9 包括多个采集电极10、放大滤波电路11、ADS1299模拟前端、DSP13。13采 集电极10上的电信号经过放大滤波电路11进行放大滤波后输入到前端模拟 芯片ADS129912利用其ADC模块(模拟数字转换器Analog-to-digitalconverter)进行数模转换，然后采取SPI协议(Serial Peripheral interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI接口主要应用在EEPROM， FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。 SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四 根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是 出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。)传 给DSP13，DSP13(传给数字信号处理器，英文Digital Signal Processing, 简写DSP)是串行运算，DSP13可以进行复杂的非线性运算，且可以完成高精 度浮点运算，使用为C语言编程，开发效率更快，DSP13经过FFT处理等后将 数据输出到上位机。输入输出数据采集模块7将可编程刺激器2中的输入刺 激信号和经由脑电采集和处理模块9输出的信号进行处理作为辨识的输入输 出数据，载入系统辨识模块8中完成对被控对象模型的辨识。可编程刺激器2 与脑电采集和处理模块9相连目的是将刺激波形交给采集与处理模块初步去除采集信号中的刺激伪迹，还可以为数据截取和消去均值，得到经过预处理 的脑电数据。
图2为本发明的脑电采集和处理模块9。脑电采集采用64导脑电图帽， 按照国际10-20脑电极定位方法将电机固定在有弹力的帽子上。由电极帽采 集的脑电信息通常在1Hz到100Hz之间，夹杂有基线漂移、肌电干扰、高频 噪声、工频噪声干扰等，因此需要经过滤波电路进行滤波，以保证脑电信号 的纯净；另外，采集到的脑电信号幅值在10μV到100μV之间，所以滤波后 的信号需要被放大两万倍左右。经过滤波和放大后的信号输入到ADS1299中 进行模数转换，得到高分辨率的数字信号，然后通过ADS1299的SPI接口传 送到DSP13经FFT(傅里叶变换，英文Fast Fourier Transform,简写FFT) 处理后输出到输入输出数据采集模块7。
图3为本发明设计的系统辨识输入信号的调制过程图。本申请中待辨识 的信号均为数字信号，用于系统辨识的最佳输入应该具有白噪声频谱，以便 在所有频带上激励系统。然而，在脑电刺激中，输入波形由固定频率和幅值 的脉冲序列组成，其频谱远非白色光谱。因此，我们通过将理论上最佳的输 入模式的设计与临床安全的电刺激波形的设计分开来以模块化方式设计输入 信号。伪随机序列信号发生器4(Pseudo-Random BinarySequence，英文缩 写为PRBS。)产生两路二值伪随机信号PRBS1和PRBS2分别作为刺激幅值和 刺激频率的调制信号，这种信号在两个固定电平之间随机切换，如：刺激电 流幅值在2mA和6mA之间切换，刺激频率在100Hz到200Hz之间切换，其中 Tsw为基本切换时间，在本发明中设置为0.05s，切换规则是，t时刻的电平 保持与t-1时刻相同和切换到与t-1时刻不同电平的概率均为0.5，即：
P(ut＝ut-1)＝P(ut≠ut-1)＝0.5
这样模式的信号在两个电平之间的切换是随机的，具有白噪声频谱，且 在所有有界输入模式中具有最大的输入能量。为了设计刺激波形，将以上伪 随机序列模式的每一维度分别应用于脉冲发生器3产生的原始脉冲序列中， 作为其刺激电流幅值和频率的调节规律，即刺激电流是幅值和频率参数根据 PRBS模式而变化的脉冲序列。比如在图3中，在给定的时间间隔内，刺激波 形的电流幅值和频率分别为PRBS1k和PRBS2k。
图4为本发明的可编程刺激通道选择器6，可编程刺激通道选择器6包含 了一个矩阵开关，具有8x64只模拟开关，分布于8x64信号通道矩阵的各个 交叉点，每个开关都能够实现独立开启或关闭，从而实现任意输入通道到任 意输出的信号路由，信号路由相当于刺激信号选择通道传输，输入输出通道 的连接通过上位机设置。刺激位置的选择根据辨识的需要进行设置。可编程 刺激器2的作用是生成需要的刺激波形，并可以通现有技术中的过软件配置 刺激点位的方法作用于任意采集电极10，每个采集电极10也就是所谓的每条 刺激通道。
图5为本发明的系统辨识模块8。输入输出数据采集模块7先将自脑电采 集与处理模块中输出的脑电信号在上位机中经过去伪迹处理，以此作为系统 辨识的动态跟踪输出，有可编程刺激器2作为系统辨识动态输入，在此利用 NARMA Volterra模型进行拟合，同时也解释了为何需要对调制后的波形需要 连接至输入输出数据采集模块7，刺激波形为矩形波，去除的部分为这些矩形 波伪迹，然后经过提取与待研究病症相关的功率谱特征yt后，功率谱特征仅 对脑电波提取，可编程刺激器2产生的刺激波形不进行处理。同输入输出数据采集模块7输出的刺激信号ut一同输入到上位机的辨识器中，利用二阶 NARMA Volterra模型来描述刺激输入与大脑1输出之间的关系。NARMA Volterra模型包含两个分量，外源性刺激输入分量和自回归输入分量。NARMA Volterra模型描述如下：
其中，ye为预测输出信号，u为输入信号，y为输出信号。k0,0,k1,0,k2,0, k0,1,k0,2和k1,1分别为零阶核，一阶和二阶前馈核，一阶和二阶反馈核， 二阶交叉核。nu和ny表示输入和输出信号的记忆窗长度。之后用Kalman滤波 方法估计输出和潜在状态，评估辨识效果，若检验合格，则据此设计闭环控 制形成闭环系统；若检验不合格，则调整参数重新辨识。
图6为本发明的人机交互模块。脑电信号通道选择模块可以选择采样电极 的通道序列，并由脑电信号图输出该序号的脑电图；采样参数设置窗口设有 步长、采样时间、分辨率等参数，可编程刺激器2参数设置窗口可以根据不同 研究对象设定PRBS的频率和幅值的范围，刺激时间、脉冲占空比，以及刺激 的数量和刺激电极的位置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不 局限于此。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，根 据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明 的保护范围内。且本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (5)
1.一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统，其特征在于，该系统包括：待辨识对象的大脑(1)、可编程刺激器(2)、脑电采集和处理模块(9)、输入输出数据处理模块以及系统辨识模块(8)；
所述可编程刺激器(2)包括脉冲发生器(3)、伪随机序列信号发生器(4)、调制器(5)和可编程刺激通道选择器(6)；通过所述可编程刺激通道选择器(6)实现编程可控的将任意通道设置为刺激通道，用于辨识的输入信号施加给大脑(1)，以获得尽可能多的大脑(1)信息；所述调制器(5)根据该调制信号调制脉冲发生器(3)中输出的脉冲序列，确定电刺激信号波形并通过可编程刺激通道选择器(6)实现刺激通道的可编程选择，编程实现通道点位和通道数量的任意配置，对大脑(1)施加刺激；
所述脑电采集和处理模块(9)包括多个采集电极(10)、放大滤波电路(11)、前端模拟芯片ADS1299(12)和DSP(13)，多个所述采集电极(10)经待辨识对象的大脑(1)采集脑电信号经过放大滤波电路(11)进行放大滤波，之后输入到内置ADC模块的所述前端模拟芯片ADS1299(12)进行模数转换，随后通过所述前端模拟芯片ADS1299(12)的SPI接口传给DSP(13)经其内置的FFT处理器进行处理后将数据输出到输入输出数据采集模块(7)；
所述输入输出数据采集模块(7)将可编程刺激器(2)中的输入刺激信号和经由脑电采集和处理模块(9)输出的信号进行处理后作为辨识的输入输出数据，载入上位机的所述系统辨识模块(8)中完成对被控对象的大脑(1)进行模型辨识。
2.根据权利要求1所述的一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统，其特征在于，所述可编程刺激通道选择器(6)使用三块8*16的矩阵开关芯片CH446Q，其中一块作为输入通道，另外两块作为输出通道；输入通道的那块矩阵开关芯片CH446Q负责将其8通道刺激路由到16个中间输出，然后将16个中间输出分为两组，每组8个，分别输入到另外两块输出通道的矩阵开关芯片CH446Q，通过常规软件编程实现每个矩阵开关芯片CH446Q的打开与关闭，最终实现8个输入任意通道刺激路由到32个输出任意通道刺激路由。
3.根据权利要求2所述的一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统，其特征在于，所述脑电采集和处理模块(9)采集使用64导脑电图帽，多个所述采集电极(10)的数量为与64导脑电图帽相配合的可独立工作的64个。
4.根据权利要求3所述的一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统，其特征在于，所述伪随机序列信号发生器(4)为伪随机二进制序列信号发生器。
5.根据权利要求4所述的一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统，其特征在于，该系统还包括外联的人机交互终端，所述人机交互模块包括脑电信号显示窗口、电刺激通道选择窗口、采样参数设置窗口和刺激波形参数设置窗口；所述电刺激通道选择窗口可以选择不同采样电极的通道序列，并由脑电信号显示窗口输出该序号的脑电图；所述采样参数设置窗口设有步长、采样时间、分辨率等参数；所述刺激波形参数设置窗口可编程根据不同研究对象设定PRBS的频率和幅值的范围，刺激时间、脉冲占空比，以及刺激的数量和刺激的位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211272903.6A CN115568865B (zh) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211272903.6A CN115568865B (zh) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115568865A true CN115568865A (zh) | 2023-01-06 |
| CN115568865B CN115568865B (zh) | 2024-07-23 |
Family
ID=84585491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211272903.6A Active CN115568865B (zh) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115568865B (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070027494A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Medtronic, Inc. | Transmembrane sensing device for sensing bladder condition |
| US20100249638A1 (en) * | 2006-11-24 | 2010-09-30 | Cortical Dynamics Pty. Ltd. | Neurodiagnostic monitoring and display system |
| US20110251511A1 (en) * | 2008-07-15 | 2011-10-13 | Petrus Wilhelmus Maria Desain | Method for processing a brain wave signal and brain computer interface |
| US20150088024A1 (en) * | 2012-03-19 | 2015-03-26 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Methods and systems for brain function analysis |
| US20160074657A1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-03-17 | Advance Electronic And Medical Industries Company Limited | Head-wearing wireless control transcranial electrical stimulation device |
| CN106310517A (zh) * | 2016-08-24 | 2017-01-11 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 可穿戴式脑功能调控系统 |
| CN109603006A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-12 | 安徽效隆科技有限公司 | 基于脑电特定频率的幅值、相位可控的反馈电刺激平台 |
| US20190200934A1 (en) * | 2016-08-15 | 2019-07-04 | University Of Southern California | Stochastic-switched noise stimulation for identification of input-output brain network dynamics and closed loop control |
| US20190247664A1 (en) * | 2016-06-10 | 2019-08-15 | Jack Williams | System for wireless recording and stimulating bioelectric events |
| CN110368577A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-25 | 天津大学 | 可编程柔性经颅电刺激与脑电采集一体系统 |
| CN110585593A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-20 | 西安八水健康科技有限公司 | 一种基于脑电信号反馈的多模式记忆巩固刺激设备 |
| CN112601488A (zh) * | 2018-06-27 | 2021-04-02 | 卡拉健康公司 | 用于治疗震颤的多模态刺激 |
| CN113197585A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-08-03 | 燕山大学 | 一种神经肌肉信息交互模型构建及参数辨识优化方法 |
| CN114983424A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-09-02 | 之江实验室 | 一种应用于脑机接口芯片的多通道混合斩波方法及系统 |
-
2022
- 2022-10-18 CN CN202211272903.6A patent/CN115568865B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070027494A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Medtronic, Inc. | Transmembrane sensing device for sensing bladder condition |
| US20100249638A1 (en) * | 2006-11-24 | 2010-09-30 | Cortical Dynamics Pty. Ltd. | Neurodiagnostic monitoring and display system |
| US20110251511A1 (en) * | 2008-07-15 | 2011-10-13 | Petrus Wilhelmus Maria Desain | Method for processing a brain wave signal and brain computer interface |
| US20150088024A1 (en) * | 2012-03-19 | 2015-03-26 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Methods and systems for brain function analysis |
| US20160074657A1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-03-17 | Advance Electronic And Medical Industries Company Limited | Head-wearing wireless control transcranial electrical stimulation device |
| US20190247664A1 (en) * | 2016-06-10 | 2019-08-15 | Jack Williams | System for wireless recording and stimulating bioelectric events |
| US20190200934A1 (en) * | 2016-08-15 | 2019-07-04 | University Of Southern California | Stochastic-switched noise stimulation for identification of input-output brain network dynamics and closed loop control |
| CN106310517A (zh) * | 2016-08-24 | 2017-01-11 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 可穿戴式脑功能调控系统 |
| CN112601488A (zh) * | 2018-06-27 | 2021-04-02 | 卡拉健康公司 | 用于治疗震颤的多模态刺激 |
| CN109603006A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-12 | 安徽效隆科技有限公司 | 基于脑电特定频率的幅值、相位可控的反馈电刺激平台 |
| CN110368577A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-25 | 天津大学 | 可编程柔性经颅电刺激与脑电采集一体系统 |
| CN110585593A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-20 | 西安八水健康科技有限公司 | 一种基于脑电信号反馈的多模式记忆巩固刺激设备 |
| CN113197585A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-08-03 | 燕山大学 | 一种神经肌肉信息交互模型构建及参数辨识优化方法 |
| CN114983424A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-09-02 | 之江实验室 | 一种应用于脑机接口芯片的多通道混合斩波方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ]魏熙乐, 樊亚琴, 赵美佳等: "电场对中间神经元亚线性树突整合的调制作用", 天津大学学报(自然科学与工程技术版), 20 December 2021 (2021-12-20), pages 199 - 210 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115568865B (zh) | 2024-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Johnson et al. | An implantable 700μW 64-channel neuromodulation IC for simultaneous recording and stimulation with rapid artifact recovery | |
| CN108096703B (zh) | 一种多通道经颅电刺激装置及其方法 | |
| CN110368577A (zh) | 可编程柔性经颅电刺激与脑电采集一体系统 | |
| CN110585593A (zh) | 一种基于脑电信号反馈的多模式记忆巩固刺激设备 | |
| CN112675428B (zh) | 抗癫痫电刺激硬件在环仿真系统 | |
| CN111632273B (zh) | 一种表面肌电评估诊断及生物反馈电刺激治疗方法 | |
| Gagnon-Turcotte et al. | A 13μm CMOS SoC for simultaneous multichannel optogenetics and electrophysiological brain recording | |
| CN115568865B (zh) | 一种基于脑电数据驱动的多通道脑响应辨识系统 | |
| CN114795254A (zh) | 一种异构表面肌电采集装置 | |
| Jiang et al. | An integrated bidirectional multi-channel opto-electro arbitrary waveform stimulator for treating motor neurone disease | |
| CN113134159A (zh) | 一种体外电刺激治疗系统 | |
| Hottowy et al. | 512-electrode MEA system for spatio-temporal distributed stimulation and recording of neural activity | |
| CN114452533A (zh) | 神经刺激器及神经刺激系统 | |
| CN109758146B (zh) | 用于肌电信号采集装置的校准方法和装置 | |
| CN209187911U (zh) | 增益调节模块及植入式神经刺激系统 | |
| CN105999544B (zh) | 一种记录-刺激模式切换装置及应用 | |
| CN102945011A (zh) | 心脏电生理刺激波形分配电路 | |
| Wang et al. | Improved design and in vivo animal tests of bone-guided cochlear implant microsystem with monopolar biphasic multiple stimulation and neural action potential acquisition | |
| RU2089236C1 (ru) | Электростимулятор | |
| Borirakarawin et al. | Multicommand auditory ERP-based BCI system | |
| CN115919317A (zh) | 一种均分等待时隙的生物电势信号同步采集系统及采集电路控制方法 | |
| CN118320300A (zh) | 基于脑电实时反馈的多通道经颅电刺激调控系统及方法 | |
| CN218536069U (zh) | 一种用于打印机喷头的多通道电压监测电路及打印机 | |
| CN218607734U (zh) | 脉冲发生器及其电路系统、刺激器、医疗系统 | |
| Guilvard et al. | A fully-programmable neural interface for multi-polar, multi-channel stimulation strategies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |