CN117159918A - 脑电调控系统和脑电调控设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种脑电调控系统和脑电调控设备。其中,脑电调控系统包括:连接的脑电采集模块和阻抗检测模块,连接的经颅电刺激模块和温度检测模块,以及分别与脑电采集模块、阻抗检测模块和经颅电刺激模块连接的显示处理模块;温度检测模块用于采集温度;经颅电刺激模块用于释放刺激电流,并用于在温度大于预设温度阈值时,停止释放刺激电流;脑电采集模块用于在经颅电刺激模块释放刺激电流时同步采集脑电波信号;阻抗检测模块用于检测脑电采集模块的阻抗值;显示处理模块用于接收并显示传输的信息,并提示第一用户在阻抗值大于预设阻抗阈值时降低阻抗值。本申请提供的设备可以提高用于脑电采集和经颅电刺激时的可靠性和安全性。
Description
技术领域
本申请涉及健康管理技术领域,尤其涉及一种脑电调控系统和脑电调控设备。
背景技术
随着生活压力的增加,神经精神疾病的患病率逐渐升高,神经调控治疗方式逐步替代了服用药物等传统治疗方式。神经调控方式可以分为侵入式和非侵入式,侵入式的神经调控方法需要通过手术向患者体内植入电极,风险较大,非侵入式的方式则不需要,因此,相比于侵入式的神经调控方式,非侵入式的神经调控方式备受青睐。
非侵入式的神经调控方式一般需要使用脑电调控设备帮助患者进行康复。首先,脑电调控设备中的脑电采集装置对患者的脑电信息进行采集,在采集完成后由操控人员对脑电信息进行分析,然后选择需要的电刺激类型,通过神经调控治疗设备中的经颅电刺激装置对患者的头颅表层进行电刺激,帮助患者进行康复。
现有的脑电调控设备经常会出现丢失经颅电刺激下的脑电信息的问题,导致设备的可靠性不高;又因为经颅电刺激会使刺激电极附近的人体大脑皮层的温度升高,时间较长时存在安全隐患,导致设备的安全性也不高,因此,亟需一种新的脑电调控设备,以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此,本申请实施例提供一种脑电调控系统和脑电调控设备,用于提高设备的可靠性和安全性。
为了实现上述目的,第一方面,本申请实施例提供一种脑电调控系统,该脑电调控系统包括:连接的脑电采集模块和阻抗检测模块,连接的经颅电刺激模块和温度检测模块,以及分别与所述脑电采集模块、所述阻抗检测模块和所述经颅电刺激模块连接的显示处理模块;
所述温度检测模块用于采集温度,并通过所述经颅电刺激模块将所述温度发送给所述显示处理模块;
所述经颅电刺激模块用于释放刺激电流,并用于在所述温度大于预设温度阈值时,停止释放刺激电流;
所述脑电采集模块用于在所述经颅电刺激模块释放刺激电流时同步采集脑电波信号;
所述阻抗检测模块用于检测所述脑电采集模块的阻抗值;
所述显示处理模块用于接收并显示所述脑电波信号、所述阻抗值、所述刺激电流和所述温度,并提示第一用户在所述阻抗值大于预设阻抗阈值时降低所述阻抗值。
作为本申请实施例一种可选的实施方式,所述显示处理模块向所述经颅电刺激模块发送释放指令以及向所述脑电采集模块发送采集指令;
所述释放指令用于指示所述经颅电刺激模块按照预设刺激参数释放所述刺激电流;所述采集指令用于指示所述脑电采集模块采集所述脑电波信号。
作为本申请实施例一种可选的实施方式,所述显示处理模块还用于对比所述温度与所述预设温度阈值的大小,并在所述温度大于所述预设温度阈值时,向所述经颅电刺激模块发送停止指令,所述停止指令用于指示所述经颅电刺激模块停止释放刺激电流。
作为本申请实施例一种可选的实施方式,所述脑电采集模块包括脑电采集电极和采集芯片,所述采集芯片分别与所述脑电采集电极、所述阻抗检测模块、所述显示处理模块连接;
所述脑电采集电极用于与第二用户头皮接触;
所述采集芯片用于接收所述采集指令,并通过所述脑电采集电极采集所述脑电波信号;
所述阻抗检测模块用于检测所述采集芯片的阻抗值。
作为本申请实施例一种可选的实施方式,所述脑电采集模块还包括第一外围电路,所述第一外围电路分别与所述脑电采集电极和所述采集芯片连接;
所述第一外围电路用于处理所述脑电波信号,并将处理后的所述脑电波信号发送给所述采集芯片;
所述采集芯片用于将所述处理后的所述脑电波信号发送给所述显示处理模块。
作为本申请实施例一种可选的实施方式,所述经颅电刺激模块包括刺激电极和刺激主控芯片,所述刺激主控芯片分别与所述刺激电极、所述温度检测模块、所述显示处理模块连接,所述刺激电极还与所述温度检测模块连接;
所述刺激电极用于与所述第二用户头皮接触;
所述刺激主控芯片用于接收所述释放指令,并通过所述刺激电极释放刺激电流;
所述温度检测模块用于通过所述刺激电极采集所述第二用户头皮的温度,并通过所述刺激主控芯片将所述温度发送给所述显示处理模块。
作为本申请实施例一种可选的实施方式,所述经颅电刺激模块还包括第二外围电路,所述第二外围电路分别与所述刺激电极和所述刺激主控芯片连接;
所述刺激主控芯片用于将所述预设刺激参数发送给所述第二外围电路;
所述第二外围电路用于按照所述预设刺激参数,生成对应的刺激电流并传输给所述刺激电极。
作为本申请实施例一种可选的实施方式,所述显示处理模块包括数字隔离电路、电源隔离电路、电源管理模块、控制芯片、存储单元、传输单元以及显示单元;
所述数字隔离电路与所述脑电采集模块、所述阻抗检测模块、所述经颅电刺激模块和所述控制芯片分别连接,所述控制芯片还与所述电源管理模块、所述存储单元和所述传输单元分别连接,所述电源隔离电路与所述脑电采集模块、所述经颅电刺激模块、所述电源管理模块分别连接,所述传输单元与所述显示单元连接;
所述显示单元用于接收第一用户操作,并响应于所述第一用户操作,发送所述采集指令和所述释放指令;
所述传输单元用于接收并发送所述采集指令和所述释放指令给所述控制芯片;
所述控制芯片用于接收并解析所述采集指令和所述释放指令;
所述数字隔离电路用于通信隔离所述脑电波信号和所述刺激电流;
所述控制芯片还用于接收并通过所述传输单元发送所述脑电波信号、所述阻抗值和所述温度给所述显示单元;
所述存储单元用于存储所述脑电波信号;
所述显示单元还用于显示所述脑电波信号、所述阻抗值、所述温度和所述刺激电流;
所述电源隔离电路用于隔离所述电源管理模块与所述脑电采集模块,以及用于隔离所述电源管理模块与所述经颅电刺激模块;
所述电源管理模块用于给所述控制芯片、以及通过所述电源隔离电路给所述脑电采集模块和所述经颅电刺激模块提供电能。
作为本申请实施例一种可选的实施方式,当所述脑电采集模块包括所述采集芯片时,所述数字隔离电路与所述脑电采集模块连接包括:所述数字隔离电路与所述采集芯片连接;
当所述经颅电刺激模块包括所述刺激主控芯片时,所述数字隔离电路与所述经颅电刺激模块连接包括:所述数字隔离电路与所述刺激主控芯片连接。
第二方面,本申请实施例提供一种脑电调控设备,所述脑电调控设备包括:发带、左右耳乳突一次性电极贴片卡槽、开机键、关机键、左耳乳突一次性电极贴片、右耳乳突一次性电极贴片、左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端、控制装置、脑电采集一次性电极贴片、刺激电极一次性电极贴片以及上述第一方面中所述的脑电调控系统;
所述发带包括脑电采集发带和经颅电刺激发带;
所述左右耳乳突一次性电极贴片卡槽、所述开机键、所述关机键位于所述控制装置上,所述控制装置位于所述经颅电刺激发带的侧面;
所述左耳乳突一次性电极贴片和右耳乳突一次性电极贴片分别与左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端连接,所述左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端与所述左右耳乳突一次性电极贴片卡槽连接;
所述脑电调控系统中的所述脑电采集电极位于所述脑电采集发带上,所述脑电采集一次性电极贴片与所述脑电采集电极连接;
所述脑电调控系统中的所述刺激电极位于所述经颅电刺激发带上,所述刺激电极一次性贴片与所述刺激电极连接。
本申请实施例提供的脑电调控系统与脑电调控设备,其中,脑电调控系统包括连接的脑电采集模块和阻抗检测模块,连接的经颅电刺激模块和温度检测模块,以及分别与所述脑电采集模块、阻抗检测模块和经颅电刺激模块连接的显示处理模块;温度检测模块用于采集温度,并通过经颅电刺激模块将温度发送给显示处理模块;经颅电刺激模块用于释放刺激电流,并用于在所述温度大于预设温度阈值时,停止释放刺激电流;脑电采集模块用于在经颅电刺激模块释放刺激电流时同步采集脑电波信号;阻抗检测模块用于检测脑电采集模块的阻抗值;显示处理模块用于接收并显示脑电波信号、阻抗值、刺激电流和温度,并提示第一用户在所述阻抗值大于预设阻抗阈值时降低所述阻抗值。本申请提供的设备可以提高用于脑电采集和经颅电刺激时的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的脑电调控系统的一种结构示意图;
图2为本申请实施例提供的脑电调控系统的另一种结构示意图;
图3为本申请实施例提供的脑电调控系统的又一种结构示意图;
图4为本申请实施例提供的脑电采集模块具体的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的经颅电刺激模块具体的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的人体噪声模型的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的人体大脑皮层的电位示意图;
图8为本申请实施例提供的脑电调控系统的又一种结构示意图;
图9为本申请实施例提供的脑电调控系统的又一种结构示意图;
图10为本申请实施例提供的脑电调控设备的结构示意图;
图11为本申请实施例提供的显示处理模块中显示单元所涉及的显示界面示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。本申请实施例的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释,而非旨在限定本申请。
现有的脑电调控设备在使用时,其中的脑电采集装置和经颅电刺激装置需单独使用,在某一时间只能进行脑电采集或进行经颅电刺激,无法同步使用,因此,现有的脑电调控设备根据无法获取到经颅电刺激时测试者同时产生的脑电信息,或者说会丢失在经颅电刺激下的脑电信息,从而导致设备的可靠性较低;又因为现有的神经调控治疗设备在进行经颅电刺激时会导致人体头皮升温,时间较长时存在安全隐患,从而导致设备的安全性较低。有鉴于此,本申请提供了一种脑电调控系统和脑电调控设备,其中,脑电调控系统包括脑电采集模块、经颅电刺激模块、阻抗检测模块和温度检测模块,脑电采集模块可以在经颅电刺激模块进行电刺激时同步采集脑电信息,从而不会丢失经颅电刺激下的脑电信息;阻抗检测模块可以实时检测脑电采集模块的阻抗值,可以提高系统的可靠性;温度检测模块在经颅电刺激模块进行电刺激时开始检测人体大脑皮层的温度,当温度超过一定阈值时,经颅电刺激模块停止释放刺激电流,可以提高系统的安全性。本申请提供的设备可以提高用于脑电采集和经颅电刺激时的可靠性和安全性。
下面对本申请实施例提供的脑电调控系统进行详细介绍。
图1为本申请实施例提供的脑电调控系统的一种结构示意图,如图1所示,脑电调控系统可以包括脑电采集模块10、阻抗检测模块20、经颅电刺激模块30、温度检测模块40和显示处理模块50。
具体地,脑电采集模块10分别和阻抗检测模块20、显示处理模块50连接,脑电采集模块10用于在经颅电刺激模块30释放刺激电流时同步采集脑电波信号,并将脑电波信号传输至显示处理模块50;阻抗检测模块20还与显示处理模块50连接,用于检测脑电采集模块10的阻抗值,并将脑电采集模块10的阻抗值传输至显示处理模块50;经颅电刺激模块30分别与温度检测模块40、显示处理模块50连接,经颅电刺激模块30用于释放刺激电流,在所述温度大于预设温度阈值时,所述经颅电刺激模块30停止释放刺激电流;温度检测模块40用于采集当前温度,并将采集到的温度通过经颅电刺激模块30发送给显示处理模块50;显示处理模块50用于接收并显示脑电波信号、阻抗值、刺激电流以及温度,并提示第一用户在所述阻抗值大于预设阻抗阈值时降低所述阻抗值。
其中,第一用户是操作者,可以是医生,也可以是患者等,本申请实施例对此不做特别限定。提示用户在阻抗值大于预设阻抗阈值时降低阻抗值,可以通过报警或者显示红色字体等方式来提示第一用户。
显示处理模块50向所经颅电刺激模块30发送释放指令以及向脑电采集模块10发送采集指令;释放指令用于指示经颅电刺激模块30按照预设刺激参数释放刺激电流;采集指令用于指示脑电采集模块10采集脑电波信号。
其中,刺激参数可以包括刺激类型、刺激时长、刺激频率、刺激电流等。刺激类型可以是经颅直流电刺激(Transcranial Direct Current Stimulation,tDCS)、经颅交流电刺激(Transcranial Alternating Current Stimulation,tACS)和经颅随机噪声刺激(Transcranial Random Noise Stimulation,tRNS)等,为了更好的治疗效果,本申请实施例后续以刺激类型是tDCS和tACS为例,进行示例性说明。刺激时长可以根据需求进行设置。刺激电流的范围为1mA~2mA,可以根据需求进行设置。刺激频率通常和人体脑电波信号的频率相同,可以提高刺激效果,如δ波(0.5赫兹-3赫兹)、θ波(4赫兹-7赫兹)、α波(8赫兹-13赫兹)、β波(14赫兹-30赫兹)等。显示处理模块50还用于对比温度与预设温度阈值的大小,并在温度大于预设温度阈值时,向经颅电刺激模块30发送停止指令,停止指令用于指示经颅电刺激模块30停止释放刺激电流。
上述脑电调控系统可以用于治疗抑郁症,可以用于治疗精神分裂症,也可以用于治疗强迫症等等。
以抑郁症患者为例,在使用脑电调控系统时,脑电采集模块10对患者大脑的脑电波信号进行采集,将采集到的脑电波信号传输到显示处理模块50,显示处理模块50可以显示当前患者的脑电波信号,医生可以通过分析脑电波信号,知道当前患者患有抑郁症的严重程度。阻抗检测模块20可以检测脑电采集模块10的阻抗值,并且可以将采集到的阻抗值传输给显示处理模块50,显示处理模块50对采集到的阻抗值进行实时显示,当阻抗值大于预设的阻抗阈值时,脑电调控系统对于脑电波信号的采集会不准确,医生可以通过调整脑电采集模块的位置使得阻抗减小,以此来提高脑电调控治疗系统的可靠性,从而可以提高采集脑电波信号的准确性。
在对患者进行脑电波信号采集的同时,经颅电刺激模块30会释放刺激电流,通过刺激电流可以引导并帮助患者进行康复,以此可以实现脑电采集和经颅电刺激的同步进行。在对患者进行经颅电刺激时,温度检测模块40会检测患者大脑皮层的温度,并将检测到的患者大脑皮层的温度传输至显示处理模块50,显示处理模块50可以显示患者大脑皮层的温度。由于长时间的电刺激会引起患者大脑皮层的温度升高,当温度超过一定阈值时,不仅会对患者的身体造成不适,还会造成设备的损坏,因此,当温度超过一定阈值时,经颅电刺激模块30停止释放刺激电流,以此来提高神经调控治疗系统的安全性。
作为一种可选的实施方案,脑电采集模块10可以包括采集电路和脑电采集电极,也可以包括采集芯片和脑电采集电极;经颅电刺激模块30可以包括刺激电路和刺激电极,也可以是刺激主控芯片和刺激电极。为了提高集成度,减小设备体积,后续以脑电采集模块10包括采集芯片和脑电采集装置为例,以经颅电刺激模块30包括刺激主控芯片和刺激电极为例,进行示例性说明。
图2为本申请实施例提供的神经调控治疗系统的另一种结构示意图,如图2所示,该系统可以包括脑电采集模块10、阻抗检测模块20、经颅电刺激模块30、温度检测模块40以及显示处理模块50。
其中,脑电采集模块10可以包括采集芯片101和脑电采集电极102;经颅电刺激模块可以包括刺激主控芯片301和刺激电极302。
具体地,采集芯片101分别与脑电采集电极102、阻抗检测模块20、显示处理模块50连接;脑电采集电极102用于与第二用户头皮接触,采集芯片101在接收到显示处理模块50发送的开始采集的指令后,通过脑电采集电极102对人体大脑的脑电波信号进行采集,可以将采集到的人体大脑的脑电波信号输出至显示处理模块50。
其中,采集芯片101可以是ADS1299,还可以是其他芯片,具体可以根据需要进行选择。采集芯片101可以实现多种算法,比如数据频域变换、基于有限脉冲响应(FiniteImpulse Response,FIR)高通滤波器的去基线漂移算法、基于比例积分微分控制算法、以及基于离散小波变换和自适应噪声抵消改进的伪迹去除算法等,可以提高采集到的人体大脑的脑电波信号的准确性。
阻抗检测模块20可以实时检测采集芯片101上的阻抗值,可以将采集到的阻抗值输出至显示处理模块50。阻抗检测模块20可以是芯片AD5933,还可以是其他芯片,具体可以根据需要进行选择。
刺激主控芯片301分别与刺激电极302、温度检测模块40、显示处理模块50连接,刺激电极302还与温度检测模块40连接;刺激电极302用于与第二用户头皮接触;刺激主控芯片301在接收到显示处理模块50发送的开始刺激的指令后,通过刺激电极302释放刺激电流,刺激电流的大小可以实时显示在显示处理模块50上。
其中,刺激主控芯片301可以是STM32G474,还可以是其他芯片,具体可以根据需要进行选择。刺激主控芯片301可以实现多种算法,可以根据实际需求进行编写。
温度检测模块40分别与刺激电极302、刺激主控芯片301以及显示处理模块50连接,温度检测模块40可以在刺激电极302释放刺激电流时,对刺激电极302附近的人体大脑表层的温度进行检测,将检测到温度传输到显示处理模块50上,在温度超过一定阈值时,表示刺激时长过长,会对当前测试者的身体造成伤害,同时也会影响治疗效果,因此,显示处理模块50向刺激主控芯片301发送停止刺激的指令,刺激主控芯片301在接收到停止刺激的指令后,停止释放刺激电流,提高了系统的安全性。
其中,温度检测模块40可以包括两个温度检测传感器,也可以包括三个温度检测传感器等,本申请实施例对此不做特别限定,可以根据实际情况而选择,后续以温度检测模块40包括两个温度检测传感器为例进行示例性说明,两个温度检测传感器分别位于刺激电极302的两端。
显示处理模块50可以显示脑电波信号。由于脑电波信号会记录大脑活动时的电波变化,当患者出现心理问题,可能会导致大脑多巴胺分泌减少,因此,医生可以通过脑电波能够及时了解患者的情况。
显示处理模块50还可以实时显示阻抗值,在阻抗值大于预设的阻抗阈值的情况下,会影响信号传输的质量以及稳定性,因而会造成采集信息不准确的问题,第一用户可以通过调节脑电采集电极在第二用户头皮上的位置又或者调节脑电采集电极各电极之间的位置,还可以通过给脑电采集电极处加上导电膏或者磨砂膏等方式来降低阻抗值,使得阻抗值小于或等于预设的阻抗阈值,提高系统的可靠性。
其中,第二用户是测试者,可以是前述的患者;可以理解的是,当脑电调控系统的使用场景是家用时,第一用户和第二用户都是患者本人。
显示处理模块50还可以显示刺激电流的大小,刺激电流的大小代表了刺激称度的强弱,即在规定范围内,刺激电流越大表示刺激程度越强,刺激电流越小表示刺激程度越弱。
显示处理模块50还可以显示人体头皮温度,当人体头皮温度超过一定温度阈值时,表示刺激时长过长,会对当前测试者的身体造成伤害,同时也会影响治疗效果。
可以理解的是,本申请实施例提供的神经调控治疗系统脑电信息的采集和经颅电刺激两个过程可以单独进行,也可以同步进行,还可以有先后顺序的进行,本申请实施例对此不做特别限定。
为了使脑电采集模块10采集到的脑电波信号更加准确,作为另一种可选的实施方案,脑电采集模块10还可以包括第一外围电路;为了使经颅电刺激模块30输出的刺激电流达到更好的治疗效果,作为另一种可选的实施方案,经颅电刺激模块30还可以包括二外围电路。
图3为本申请实施例提供的神经调控治疗系统的又一种结构示意图,如图3所示,该系统可以包括脑电采集模块10、阻抗检测模块20、经颅电刺激模块30、温度检测模块40以及显示处理模块50。
其中,脑电采集模块10可以包括采集芯片101、脑电采集电极102和第一外围电路103;经颅电刺激模块30可以包括刺激主控芯片301、刺激电极302和第二外围电路303。
具体地,采集芯片101分别连接脑电采集电极102、第一外围电路103、阻抗检测模块20以及显示处理模块50,脑电采集电极102与第一外围电路103连接,阻抗检测模块20连接显示处理模块50;刺激主控芯片301分别连接刺激电极302、第二外围电路303、温度检测模块40以及显示处理模块50,刺激电极302连接温度检测模块40,温度检测模块连接显示处理模块50。
采集芯片101在接收到显示处理模块50发送的开始采集的指令后,通过采集电极102对人体大脑的脑电波信号进行采集,将采集到的人体大脑的脑电波信号传输到第一外围电路103,第一外围电路103对采集到的人体大脑的脑电波信号进行处理,比如放大和滤波等,第一外围电路103将处理过的人体大脑的脑电波信号发送给采集芯片101,采集芯片101将处理后的脑电波信号发送给所述显示处理模块50,显示处理模块50对其进行显示。
刺激主控芯片301在接收到显示处理模块50发送的开始刺激的指令后,将预设的刺激参数发送给第二外围电路303,第二外围电路303会根据预设刺激参数,生成对应的刺激电流并传输给刺激电极302,刺激电极302释放刺激电流。
其中,第一外围电路103的结构示意图可以参见图4,图4为本申请实施例提供的脑电采集模块具体的结构示意图,如图4所示,脑电采集模块10可以包括采集芯片101、脑电采集电极102以及第一外围电路103。
其中,第一外围电路103可以包括放大电路103A、陷波器103B、右腿驱动电路103C、处理器103D、WiFi103E。
具体地,放大电路103A通过陷波器103B与右腿驱动电路103C连接,右腿驱动电路103C还通过处理器103D与采集芯片101连接,WiFi103与采集芯片101连接,采集芯片101还可以连接电源、阻抗检测模块20和数字隔离电路501,脑电采集电极102分别与采集芯片101、放大电路103A连接。
其中,脑电采集电极102可以包括多个电极,为了更好的采集脑电波信号,后续以脑电采集电极102包括采集电极、公共电极和驱动地电极三个电极为例进行示例性说明。
为了更加清楚的表述脑电采集电极102对人体大脑皮层电位的采集,本申请实施例提供了人体大脑皮层的电位示意图,如图6所示,在图6中,人体大脑皮层的电位有许多个,为了达到最佳的治疗效果,本申请实施例选择Fp1、Fpz和Fp2作为脑电波信号的采集位点,分别对应采集电极、公共电极和驱动地电极。可以理解的是,在其它治疗方案中,采集位点还可以是其他位点,本申请实施例对此不做特别限定,可以根据实际情况而选择。
脑电采集电极102将采集到的脑电波信号传输至放大电路103A,放大电路103A对采集到的脑电波信号进行放大。
采集到的脑电波信号存在工频干扰,为了得到更加准确的脑电波信息,放大电路103A将放大后的脑电波信号传输至滤波电路进行滤波。滤波电路可以包括陷波器和/或右腿驱动电路。为了达到更好的滤波效果,本申请实施例以滤波电路包括陷波器103B和右腿驱动电路103C为例,进行示例性说明。
陷波器103B对放大后的脑电波信号进行滤波处理,滤除掉脑电波信号中的工频干扰信号。对于本领域技术人员而言,工频干扰信号为50赫兹(Hz)是公知常识,因此,陷波器103B设置为50Hz时,滤波效果最好。然而,在实际应用中,系统经常受到各种因素的影响,所以,陷波器103B的设置可以低于50Hz,也可以高于50Hz,视实际情况而设置。
经陷波器103B滤波后,还有少量的工频干扰信号存在于脑电波信号中,为了得到更高质量的脑电波信号,设计一个右腿驱动电路103C,右腿驱动电路103C具有更高的共模抑制比,可以滤波掉剩余的工频干扰信号。
为了更加清楚的表述共模抑制比的原理,本申请实施例提供了人体噪声模型的结构示意图,如图7所示,该结构电压源Vs、第一电容C1、第二电容Cr、第三电容C、第四电容C+δC、第一电阻R、第二电阻R+δR、脑电采集系统。具体的共模抑制比计算过程如下所述:
其中,KCMRR表示共模抑制比,R1表示第一电阻R的阻值,C3表示第三电容C的电容值,δR表示第二电阻R+δR与第一电阻R之差,δC表示第四电容C+δC与第三电容之差,fc表示右腿驱动电路103C在-3dB(分贝)时的频率,f表示当前系统的采样频率。通过设置电阻阻值、电容容量以及采样频率,可以设置共模抑制比,共模抑制比越高,滤波效果更好。
继续参见图4,经右腿驱动电路103C滤波掉剩余的工频干扰信号后的脑电波信号,是模拟量,处理器103D将模拟量转换成数字量,同时采用小波变换的方法对脑电波信号进行特征提取,方便采集芯片101的读取。
提取后的脑电波信号可以通过红外线装置传输至显示处理模块50,也可以通过WiFi传输至显示处理模块50,也可以通过其他传输设备传输至显示处理模块50,根据实际情况而选择。本申请实施例以通过WiFi103E将特征提取后的脑电波信号传输至显示处理模块50为例,进行示例性说明。
WiFi103E还可以接收开始采集或者停止采集的指令,当接收到开始采集的指令时,采集芯片101通过脑电采集电极102对人体的脑电波信号进行采集;当接受到停止采集的指令时,采集芯片101停止对人体的脑电波信号的采集。
电源主要用于给采集芯片101提供电能,使得采集芯片101可以工作,可以通过其他器件给采集芯片101提供电能,也可以直接提供电能。可以理解的是,电源可以是一个独立的电源,需要接入家用电源接口,才能提供电能使采集芯片101开始工作;也可以是一个与采集芯片101集成在一起的储能器件,可以将电能储存起来,方便测试者携带。
其中,第二外围电路303可以参见图5,图5为本申请实施例提供的经颅电刺激模块具体的结构示意图,如图5所示,经颅电刺激模块30可以包括刺激主控芯片301、刺激电极302以及第二外围电路303。
其中,第二外围电路303可以包括降压功率电路303B、辅助源电路303C、驱动电路303D、阻抗检测电路303E、电压采集电路303F、电流采集电路303G和电压转电流电路303H。
具体地,降压功率电路303B连接电源、辅助源电路303C、驱动电路303D、电压采集电路303F以及电压转换电流电路303H,用于在驱动电路303D的作用下将电源的电压V0转换成第四电压V4。其中,第四电压V4是根据实际需求预设的;电源可以直接提供电压V0,也可以通过其他器件提供电压V0。
降压功率电路303B可以包含八个输入陶瓷滤波电容,两个金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconducto,MOS),一个电感以及十二个输出陶瓷滤波电容,降压功率电路303B的具体结构示意图未示出,其中两个MOS管可以选用芯片AP68N06G,也可以是其他芯片,本申请实施例对此不做特别限定。
辅助源电路303C还与驱动电路303D和刺激主控芯片301连接,用于将电源的电压V0转换成第三电压V3,给刺激主控芯片301和驱动电路303D提供电能。
辅助源电路303C可以包括开关电源03、第一线性稳压器01和第二线性稳压器02。开关电源03的输入端与降压功率电路303B的输入端连接,输出端与第一线性稳压器01的输入端连接,用于将电源的电压V0转换成第一电压V1。第一线性稳压器01的输出端与第二线性稳压器02的输入端连接,用于将第一电压V1转换成第二电压V2。第二线性稳压器02的输出端分别与刺激主控芯片301和驱动电路303D连接,用于将第二电压V2转换成第三电压V3,供刺激主控芯片301和驱动电路303D使用。
其中,第一电压V1可以是9V,第二电压V2可以是5V,第三电压V3可以是3.3V。由于实际应用中,电路可能会受到各种各样的干扰,第一电压V1、第二电压V2以及第三电压V3的数值可能会存在变化,因此,在一定范围误差内的第一电压V1、第二电压V2以及第三电压V3的数值也是允许的,可以根据实际情况对第一电压V1、第二电压V2以及第三电压V3的数值进行调整。
其中,开关电源03、第一线性稳压器01和第二线性稳压器02都可以是具体的电压转换电路,也可以是电压转换芯片,为了提高集成度,本方案以开关电源03、第一线性稳压器01和第二线性稳压器02都是电压转换芯片为例进行示例性说明,开关电源03的型号为XL7005A,第一线性稳压器01的型号为LDO,第二线性稳压器02的型号为MST5333BTS。可以理解的是,开关电源03、第一线性稳压器01和第二线性稳压器02的型号还可以是其他型号,本申请实施例对此不做特别限定。
驱动电路303D还与刺激主控芯片301以及降压功率电路303B连接,用于驱动降压功率电路303B输出第四电压V4。
驱动电路303D可以是芯片LM5109,也可以是其他型号的芯片,本申请实施例对此不做特别限定,可以根据实际情况而选择。具体地,LM5109的1号引脚接MST5333BTS的输出端,2号引脚和3号引脚用于输入脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号,4号引脚接地,5号引脚接降压功率电路303B中低侧的MOS管,7号引脚接降压功率电路303B中高侧的MOS管,6号引脚和8号引脚构成自矩回路。
电压转电流电路303H还与电流采集电路303G和刺激电极302连接,用于将降压功率电路303B输出的第四电压V4转换成电流,提供给刺激电极302。电压转电流电路303H可以采用芯片OPA445ADDA,也可以是其他芯片,可以根据实际情况而选择。
电流采集电路303G还与刺激主控芯片301连接,用于对电压转电流电路303H的输出电流进行采样,检测输出电流的大小。
电压采集电路303F还与刺激主控芯片301连接,用于对第四电压V4进行采样,检测第四电压V4的大小。
阻抗检测电路303E与刺激主控芯片301连接,用于调整第二外围电路303中各负载的功率以及抑制信号的反射,提高系统的安全性。
刺激电极302与刺激主控芯片301连接,刺激电极302可以包括第一刺激电极和第二刺激电极,其中,第一刺电极和第二电极分别对图6中的F3位点和F4位点进行刺激。可以理解的是,在其它治疗方案中,采集位点还可以是其他位点,本申请实施例对此不做特别限定,可以根据实际情况而选择。
刺激主控芯片301还可以与温度检测模块40和数字隔离电路501连接,刺激主控芯片301可以是型号为STM32G474CET6的芯片,也可以是其他型号的芯片,本申请实施例对此不做特别限定,可以根据实际情况而选择。具体地,STM32G474CET6芯片的1号引脚接MST5333BTS的输出端,6号引脚和7号引脚连接晶振,8号引脚和9号引脚连接电流采集电路303G,10号引脚和11号引脚负责串口通讯,12号引脚用于输出直流电流,14号引脚和15号引脚连接电压采集电路303F,16号引脚、17号引脚、18号引脚用于控制LED,20号引脚接参考电压,26号引脚、27号引脚、28号引脚、29号引脚用于SPI通讯,30号引脚和31号引脚用于输出PWM信号,33号引脚、34号引脚用于USB或通讯。除此之外,刺激主控芯片301上还可以包括预设的SPI接口和USB接口或者通信接口,可以为之后的扩展开发预留空间(比如tRNS)。
为了提高脑电信号的传输质量,作为另一种可选的实施方式,图8为本申请实施例提供的脑电调控系统的又一种结构示意图,如图8所示,脑电调控系统包括:脑电采集模块10、阻抗检测模块20、经颅电刺激模块30、温度检测模块40以及显示处理模块50。
其中,显示处理模块50可以包括数字隔离电路501、电源隔离电路502、电源管理模块503、控制芯片504、存储单元505、传输单元506和显示单元507。
具体地,数字隔离电路501与脑电采集模块10、阻抗检测模块20、经颅电刺激模块30和控制芯片504分别连接,控制芯片504还与电源管理模块503、存储单元505和传输单元506分别连接,电源隔离电路502与脑电采集模块10、经颅电刺激模块30、电源管理模块503分别连接,传输单元506与显示单元507连接。
其中,显示单元507用于接收第一用户操作,并响应于所述第一用户操作,发送采集指令和释放指令;第一用户操作指示点击开始按钮的操作;发送释放指令和采集指令是同步的。
传输单元506用于接收并发送采集指令和释放指令给控制芯片504;传输单元506可以通过红外线模块进行传输,也可以通过WiFi模块进行传输,还可以通过蓝牙模块传输等,本申请实施例对此不做特别限定,后续以传输单元506通过蓝牙模块进行传输为例进行示例性说明。
控制芯片504用于接收并解析采集指令和释放指令;控制芯片504可以是STM32F103C8T6,也可以是其他芯片,可以根据实际情况而选择。控制芯片504也可以实现多种算法,可以根据实际需求进行编写。
数字隔离电路501用于通信隔离脑电采集信号和刺激电流,提高系统的抗干扰能力。数字隔离电路501可以选用芯片SI8662,提高集成度。SI8662是6通道高速数字隔离器件,采用半导体载体进行隔离。该芯片可以将输入信号转换成调制信号,通过载体将调制信号转换输出信号,实现隔离。
控制芯片504还用于接收并通过传输单元506发送脑电波信号、阻抗值和温度给显示单元507;
存储单元505用于存储脑电波信号,减少脑电波信号丢失的情况的发生,存储单元505可以是SD卡,也可以是TF卡等,本申请实施例对此不做特别限定,后续以存储单元505是TF卡为例进行示例性说明。
显示单元507还用于显示脑电波信号、阻抗值、温度和刺激电流;
电源隔离电路502用于隔离电源管理模块503与脑电采集模块10,以及用于隔离电源管理模块503与经颅电刺激模块30,减少因电源引起的干扰。具体地,电源隔离电路502可以包括两部分,一部分用于隔离电源管理模块503与脑电采集模块10,另一部分用于隔离电源管理模块503与经颅电刺激模块30。为了提高集成度,两部分都可以选用芯片ADuM6010,也可以是其他芯片,本申请实施例对此不做特别限定。
电源管理模块503用于给控制芯片504、以及通过电源隔离电路502给脑电采集模块10和经颅电刺激模块30提供电能。具体地,电源管理模块503可以包括两部分,一部分用于给控制芯片504、以及通过电源隔离电路502给脑电采集模块10提供电能,另一部分用于通过电源隔离电路502给经颅电刺激模块30提供电能。电源管理模块503可以包括充电电源和充电接口,其中,充电电源可以是锌电池电源、镍电池电源和铅电池电源等,充电接口可以是闪电接口、可以是Micro USB接口,也可以是Type-c接口等,为了便于举例说明充电原理,后续以充电电源是锂电池电源,充电接口Type-c充电接口为例,进行示例性说明。在没有电能的情况下,当电源管理模块503的Type-c充电接口连接Type-c充电线时,对锂电池电源进行充电,充电结束后,锂电池电源可以在系统使用时,提供电能给控制芯片504、脑电采集模块10和经颅电刺激模块30,便于使用者的携带。
在使用该系统时,脑电信息采集过程为:显示单元507接收第一用户开始采集的指令,并响应于第一用户操作,发送采集指令给传输单元506;传输单元506将开始采集的指令传输给控制芯片504,控制芯片504对指令进行解析,通过数字隔离电路501传输给采集芯片101,采集芯片101通过脑电采集电极102对人体大脑皮层的Fp1、Fpz和Fp2位点进行脑电波信号的采集,随后脑电采集电极102将采集到的脑电波信号传输给第一外围电路103,第一外围电路103对采集到的脑电波信号进行放大、滤波以及模数转换等处理,第一外围电路103将处理后的脑电波信号传输给采集芯片101,采集芯片101会将处理后的脑电波信号通过第一外围电路103中的WiFi103E传输给控制芯片504,控制芯片504会将脑电波信号保存到存储单元505中,减少信息的丢失,传输单元506会将处理过的脑电波信号传输至显示单元507,显示单元507对其进行显示。
在进行脑电信息采集时,可以加入经颅电刺激过程,经颅电刺激过程为:显示单元507接收第一用户开始刺激的指令,并响应于第一用户操作,发送释放指令给传输单元506,传输单元506会将指令传输给控制芯片504,控制芯片504对该指令进行解析,然后通过数字隔离电路501传输给刺激主控芯片301,刺激主控芯片301会根据解析后的指令使第二外围电路303生成对应的刺激电流,刺激电流经刺激电极302输出到人体大脑皮层进行刺激。
在进行经颅电刺激的过程中,温度检测模块40可以检测刺激电极302附近的人体大脑皮层的温度,并将检测结果传输至显示单元507,显示单元507对其进行显示,在温度超过预设的温度阈值时,刺激主控芯片301会停止刺激。
需要说明的是,本申请实施例提供的脑电调控系统中的脑电信息采集过程和经颅电刺激过程可以单独进行,也可以同时进行,还可以有先后顺序的进行,本申请实施例对此不做特别限定。
图9为本申请实施例提供的脑电调控系统的又一种结构示意图,如图9所示,脑电采集和经颅电刺激系统可以包括采集芯片101、脑电采集电极102、第一外围电路103、阻抗检测模块20、刺激主控芯片301、刺激电极302、第二外围电路303、温度检测模块40、数字隔离电路501、第一电源隔离电路502A、第二电源隔离电路502B、第一电源管理模块503A、第二电源管理模块503B、控制芯片504、TF存储卡505A、蓝牙506A、以及显示单元507。
其中,脑电采集电极102可以包括采集电极、公共电极和驱动地电极,温度检测模块40可以包括第一温度检测传感器401和第二温度检测传感器402,电源隔离电路502可以包括第一电源隔离电路502A和第二电源隔离电路502B,电源管理模块503可以包括第一电源管理模块503A和第二电源管理模块503B。其中,第一电源管理模块503A和第二电源管理模块503B均可以包括锂电池电源2001和Type-c充电2002。第一电源管理模块503A中的锂电池电源2001可以提供5伏(V)的电压给控制芯片504以及脑电采集模块10,第二电源管理模块503B中的锂电池电源2001可以提供16V的电压给经颅电刺激模块30。
具体地,采集芯片101分别与脑电采集电极102、第一外围电路103、阻抗检测模块20和数字隔离电路501连接;刺激主控芯片301分别与刺激电极302、第二外围电路303、第一温度检测传感器401、第二温度检测传感器402以及数字隔离电路501连接;第一温度检测传感器401和第二温度检测传感器402分别位于刺激电极302的两侧;数字隔离电路501还与阻抗检测模块20、控制芯片504连接;控制芯片504还与TF存储卡505A、蓝牙506A以及第一电源管理模块503A中的锂电池电源2001连接;第一电源管理模块503A中的锂电池电源2001还与第一电源管理模块503A中的Type-C充电2002、第一电源隔离电路502A连接;第一电源隔离电路502A还与第一外围电路103、采集芯片101连接,第二电源隔离电路502B与第二外围电路303、刺激主控芯片301以及第二电源管理模块503B中的锂电池电源2001连接;第二电源管理模块503B中的锂电池电源2001还与第二电源管理模块503B中的Type-C充电2002连接;蓝牙506A还与显示单元507连接。
其中,第一电源管理模块503A中的锂电池电源2001可以提供5V的电压给控制芯片504以及脑电采集模块10,第二电源管理模块503B中的锂电池电源2001可以提供16V的电压给经颅电刺激模块30。可以理解的是,实际应用中,由于电压不稳定,在供电过程中会存在误差,因此,两块锂电池电源2001所提供的电压会有误差,在允许的误差范围内,两块锂电池电源2001所提供的电压也属于本申请所保护的范围。
其余各模块的选型(芯片的型号等)、作用与前述相同,此处不再赘述。
具体说明该脑电调控系统的工作原理,在使用该系统时,脑电信息采集过程为:显示单元507接收第一用户操作,并响应于第一用户操作,发送开始采集的指令,蓝牙506A接收到发送的开始采集的指令,控制芯片504对指令进行解析,通过数字隔离电路501传输给采集芯片101,采集芯片101通过采集电极、公共电极和驱动地电极分别对人体大脑皮层的Fp1、Fpz和Fp2位点进行脑电波信号的采集,随后脑电采集电极102将采集到的脑电波信号传输给第一外围电路103,第一外围电路103对采集到的脑电波信号进行放大、滤波以及模数转换等处理,采集芯片101会将处理后的脑电波信号通过第一外围电路103中的WiFi103E传输给控制芯片504,控制芯片504会将脑电波信号保存到TF存储卡505A中,减少信息的丢失,蓝牙506A会将处理过的脑电波信号传输至显示单元507,显示单元507对其进行显示。
在进行脑电信息采集时,可以加入经颅电刺激过程,经颅电刺激过程为:显示单元507接收第一用户操作,并响应于第一用户操作,发送开始刺激的指令,蓝牙506A在接收到发送的开始刺激的指令时,会将指令传输给控制芯片504,控制芯片504对该指令进行解析,然后通过数字隔离电路501传输给刺激主控芯片301,刺激主控芯片301会根据解析后的指令使第二外围电路303生成对应的刺激电流,刺激电流输出到人体大脑皮层进行刺激。
在进行经颅电刺激的过程中,第一温度检测传感器401对第一电极附近的人体大脑皮层的温度进行检测,第二温度检测传感器402对第二电极附近的人体大脑皮层的温度进行检测,在此过程中,会将检测结果通过刺激主控芯片301传输至显示单元507,显示单元507对其进行显示。
需要说明的是,本申请实施例提供的脑电调控系统中的脑电信息采集过程和经颅电刺激过程可以单独进行,也可以同时进行,还可以有先后顺序的进行,本申请实施例对此不做特别限定。
图10为本申请实施例提供的脑电调控设备的结构示意图,如图10所示,该设备包括发带、左右耳乳突一次性电极贴片卡槽905A、开机键906、关机键907、左耳乳突一次性电极贴片908、右耳乳突一次性电极贴片909、左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端905B、控制装置900、脑电采集一次性电极贴片902B、刺激电极一次性电极贴片以及上述图9中的脑电调控系统。
具体地,发带包括两部分,脑电采集发带901A和经颅电刺激发带901B。发带901的材质可以是无弹性的,也可以是有弹性的,为了便于被测试者调节,本申请实施例以发带901的材质是弹性材质为例进行示例性说明。刺激电极一次性电极贴片包括第一电极一次性电极贴片903B、第二电极一次性电极贴片904B。
左右耳乳突一次性电极贴片卡槽905A、开机键906、关机键907位于控制装置900上,控制装置900位于经颅电刺激发带901B的侧面,可以是左侧也可以是右侧,本申请实施例是以左侧为例进行示例性说明。
左耳乳突一次性电极贴片908和右耳乳突一次性电极贴片909分别与左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端905B连接,左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端905B与左右耳乳突一次性电极贴片卡槽905A连接。
脑电调控系统中的脑电采集电极102位于脑电采集发带901A的位置上,脑电采集一次性电极贴片902B与脑电采集电极102连接。
脑电调控系统中的刺激电极302位于经颅电刺激发带上,刺激电极一次性贴片与刺激电极302连接。刺激电极302包括第一电极和第二电极,具体地,第一电极位于经颅电刺激发带901B上903A的位置上,第二电极位于经颅电刺激发带901B上904A的位置上,第一电极一次性电极贴片903B与第一电极连接,第二电极一次性电极贴片904B与第二电极连接。
脑电调控设备以蓝牙方式进行数据传输,佩戴时无需连接任何数据线;充电时将Type-C接口的充电线插到设备上对应的Type-C充电口即可充电,充电过程中信号灯显示红色,充电完毕后显示蓝色。佩戴时,将脑电采集一次性电极贴片902B沿前额一次性贴片电极卡槽902A滑入,直到磁铁紧紧吸附;并于电极的三处海绵内挤入适量导电膏;将左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端905B沿左右耳乳突一次性电极贴片卡槽905A滑入,直到磁铁紧紧吸附;并于电极的两处海绵内挤入适量导电膏;将组装好的脑电采集和经颅电刺激设备居中佩戴于被试者前额,脑电采集一次性电极贴片902B中三处海绵紧贴前额,分别对应Fp1,Fpz,Fp2导联;左耳乳突一次性电极贴片908和右耳乳突一次性电极贴片909分别紧贴左耳乳突和右耳乳突;第一电极一次性电极贴片903B、第二电极一次性电极贴片904B分别对应F3和F4处导联。在佩戴之前还需要被试者用医用纱布沾试生理盐水擦拭干净前额叶和左右乳突,确保电极和被试者贴合紧密,提高数据的精确性。
佩戴完成后,长按控制装置900的开机键906,保持1-2秒,信号灯显示绿色,完成开机操作,需要摘下脑电采集和经颅电刺激设备时,长按控制装置900的关机键907,保持1-2秒,信号灯灭,完成关机操作。
图11为本申请实施例提供的显示处理模块中的显示单元所涉及的显示界面示意图,如图11所示,显示界面包括脑电采集窗口、脑电信号显示窗口、经颅电刺激窗口、实际数据显示窗口、控制面板、退出系统、输出电流窗口Iout。
其中,脑电采集窗口包括串口号选择、波特率、打开串口、被测试者信息录入、开始采集数据和生成采集报告。
脑电信号显示窗口包括Fp1通道的脑电信号显示窗口(2个)、Fpz通道的脑电信号显示窗口(2个)和Fp2通道的脑电信号显示窗口(2个),需要说明的是,由于小窗口的采样点数多于大窗口的采样点数,因此,显示质量高于大窗口的显示质量。经颅电刺激窗口包括模式选择、刺激时长、刺激电流以及频率。实际数据显示窗口包括阻抗、电流实际值、频率实际值和人体头皮温度。控制面板包括开始刺激和结束刺激。
当被测试者佩戴上如图10所述的脑电调控设备时,操作者可以点击“被试者信息录入”,录入被试者的相关信息,比如身高、年龄、体重、性别等;然后选择相应的“串口号”以及“波特率”,使得脑电采集和经颅电刺激设备的数据传输口处于准备打开的状态;随后点击“开始采集数据”,脑电采集和经颅电刺激设备开始对人体的大脑皮层的Fp1、Fpz和Fp2点位进行脑电信号的采集,将采集到的脑电信号显示在Fp1、Fpz和Fp2对应的窗口内,在结束采集时,可以点击“生成采集报告”,则可以将采集到的信号数据以excel表的形式存储在电脑内存中。
在脑电采集的同时,可以设置经颅电刺激窗口的选项,模式选择可以选择tDCS或tACS,然后分别设置刺激时长、刺激电流和刺激频率。其中,当选择模式为tDCS时,需要配置刺激电流和刺激时长,刺激电流的范围为1mA~2mA;当选择的模式为tACS时,需要配置刺激频率和刺激时长,刺激频率通常和人体脑电的频率相同,如δ(0.5-3Hz)、θ(4-7Hz)、α(8-13Hz)、β(14-30Hz),点击“开始刺激”,脑电采集和经颅电刺激设备开始对人体大脑皮层的F3和F4点位进行刺激,输出电流窗口Iout可看到当前系统输出电流的情况。在结束刺激时,可以点击“结束刺激”,脑电采集和经颅电刺激设备停止对人体大脑皮层的F3和F4点位进行刺激。
实际检测数据窗口可以实时反馈阻抗、实际电流值、实际频率值和人体头皮的温度值,使得电刺激始终保持在安全可控的范围内,并且可以清楚的看到在实施不同电刺激的同时人体脑电信号的变化,对研究人员开展人体脑电刺激实验起到良好清晰的辅助作用。
需要说明的是,本申请实施例提供的脑电采集和经颅电刺激设备中的脑电采集过程和经颅电刺激过程可以分开单独进行,即在脑电采集的时候不进行经颅电刺激,在经颅电刺激的时候不进行脑电采集;也可以同步进行,即同时进行脑电采集和经颅电刺激;还可以在进行脑电采集过程中的某一段时间,加入经颅电刺激,在经颅电刺激过程中的某一段时间,加入脑电采集等等,本申请实施例对此不做特别限定,根据实际情况而选择。
本申请实施例提供的显示界面,由于是可视化的界面,因此可以降低设备使用的复杂度,方便被试者使用。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
应当理解,当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
此外,在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“相连”等应做广义理解,例如可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定、对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此,在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”,除非是以其他方式另外特别强调。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种脑电调控系统,其特征在于,所述脑电调控系统包括:连接的脑电采集模块和阻抗检测模块,连接的经颅电刺激模块和温度检测模块,以及分别与所述脑电采集模块、所述阻抗检测模块和所述经颅电刺激模块连接的显示处理模块;
所述温度检测模块用于采集温度,并通过所述经颅电刺激模块将所述温度发送给所述显示处理模块;
所述经颅电刺激模块用于释放刺激电流,并用于在所述温度大于预设温度阈值时,停止释放刺激电流;
所述脑电采集模块用于在所述经颅电刺激模块释放刺激电流时同步采集脑电波信号;
所述阻抗检测模块用于检测所述脑电采集模块的阻抗值;
所述显示处理模块用于接收并显示所述脑电波信号、所述阻抗值、所述刺激电流和所述温度,并提示第一用户在所述阻抗值大于预设阻抗阈值时降低所述阻抗值。
2.根据权利要求1所述的脑电调控系统,其特征在于,所述显示处理模块用于向所述经颅电刺激模块发送释放指令以及向所述脑电采集模块发送采集指令;
所述释放指令用于指示所述经颅电刺激模块按照预设刺激参数释放所述刺激电流;所述采集指令用于指示所述脑电采集模块采集所述脑电波信号。
3.根据权利要求2所述的脑电调控系统,其特征在于,所述显示处理模块还用于对比所述温度与所述预设温度阈值的大小,并在所述温度大于所述预设温度阈值时,向所述经颅电刺激模块发送停止指令,所述停止指令用于指示所述经颅电刺激模块停止释放刺激电流。
4.根据权利要求3所述的脑电调控系统,其特征在于,所述脑电采集模块包括脑电采集电极和采集芯片,所述采集芯片分别与所述脑电采集电极、所述阻抗检测模块、所述显示处理模块连接;
所述脑电采集电极用于与第二用户头皮接触;
所述采集芯片用于接收所述采集指令,并通过所述脑电采集电极采集所述脑电波信号;
所述阻抗检测模块用于检测所述采集芯片的阻抗值。
5.根据权利要求4所述的脑电调控系统,其特征在于,所述脑电采集模块还包括第一外围电路,所述第一外围电路分别与所述脑电采集电极和所述采集芯片连接;
所述第一外围电路用于处理所述脑电波信号,并将处理后的所述脑电波信号发送给所述采集芯片;
所述采集芯片用于将所述处理后的所述脑电波信号发送给所述显示处理模块。
6.根据权利要求4或5所述的脑电调控系统,其特征在于,所述经颅电刺激模块包括刺激电极和刺激主控芯片,所述刺激主控芯片分别与所述刺激电极、所述温度检测模块、所述显示处理模块连接,所述刺激电极还与所述温度检测模块连接;
所述刺激电极用于与所述第二用户头皮接触;
所述刺激主控芯片用于接收所述释放指令,并通过所述刺激电极释放刺激电流;
所述温度检测模块用于通过所述刺激电极采集所述第二用户头皮的温度,并通过所述刺激主控芯片将所述温度发送给所述显示处理模块。
7.根据权利要求6所述的脑电调控系统,其特征在于,所述经颅电刺激模块还包括第二外围电路,所述第二外围电路分别与所述刺激电极和所述刺激主控芯片连接;
所述刺激主控芯片用于将所述预设刺激参数发送给所述第二外围电路;
所述第二外围电路用于按照所述预设刺激参数,生成对应的刺激电流并传输给所述刺激电极。
8.根据权利要求6所述的脑电调控系统,其特征在于,所述显示处理模块包括数字隔离电路、电源隔离电路、电源管理模块、控制芯片、存储单元、传输单元以及显示单元;
所述数字隔离电路与所述脑电采集模块、所述阻抗检测模块、所述经颅电刺激模块和所述控制芯片分别连接,所述控制芯片还与所述电源管理模块、所述存储单元和所述传输单元分别连接,所述电源隔离电路与所述脑电采集模块、所述经颅电刺激模块、所述电源管理模块分别连接,所述传输单元与所述显示单元连接;
所述显示单元用于接收第一用户操作,并响应于所述第一用户操作,发送所述采集指令和所述释放指令;
所述传输单元用于接收并发送所述采集指令和所述释放指令给所述控制芯片;
所述控制芯片用于接收并解析所述采集指令和所述释放指令;
所述数字隔离电路用于通信隔离所述脑电波信号和所述刺激电流;
所述控制芯片还用于接收并通过所述传输单元发送所述脑电波信号、所述阻抗值和所述温度给所述显示单元;
所述存储单元用于存储所述脑电波信号;
所述显示单元还用于显示所述脑电波信号、所述阻抗值、所述温度和所述刺激电流;
所述电源隔离电路用于隔离所述电源管理模块与所述脑电采集模块,以及用于隔离所述电源管理模块与所述经颅电刺激模块;
所述电源管理模块用于给所述控制芯片、以及通过所述电源隔离电路给所述脑电采集模块和所述经颅电刺激模块提供电能。
9.根据权利要求8所述的脑电调控系统,其特征在于,当所述脑电采集模块包括所述采集芯片时,所述数字隔离电路与所述脑电采集模块连接包括:所述数字隔离电路与所述采集芯片连接;
当所述经颅电刺激模块包括所述刺激主控芯片时,所述数字隔离电路与所述经颅电刺激模块连接包括:所述数字隔离电路与所述刺激主控芯片连接。
10.一种脑电调控设备,其特征在于,所述脑电调控设备包括:发带、左右耳乳突一次性电极贴片卡槽、开机键、关机键、左耳乳突一次性电极贴片、右耳乳突一次性电极贴片、左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端、控制装置、脑电采集一次性电极贴片、刺激电极一次性电极贴片以及上述权利要求9所述的脑电调控系统;
所述发带包括脑电采集发带和经颅电刺激发带;
所述左右耳乳突一次性电极贴片卡槽、所述开机键、所述关机键位于所述控制装置上,所述控制装置位于所述经颅电刺激发带的侧面;
所述左耳乳突一次性电极贴片和右耳乳突一次性电极贴片分别与左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端连接,所述左右耳乳突一次性电极贴片电极连接端与所述左右耳乳突一次性电极贴片卡槽连接;
所述脑电调控系统中的所述脑电采集电极位于所述脑电采集发带上,所述脑电采集一次性电极贴片与所述脑电采集电极连接;
所述脑电调控系统中的所述刺激电极位于所述经颅电刺激发带上,所述刺激电极一次性贴片与所述刺激电极连接。
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