CN217390728U - 一种脑电信号集成装置以及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种脑电信号集成装置以及设备，脑电信号集成装置包括：信号处理电路以及与信号处理电路连接的控制电路；信号处理电路包括采集电路和刺激电路；其中，采集电路用于采集脑电信号，刺激电路用于生成脑电刺激信号；控制电路分别与采集电路和刺激电路连接；其中，控制电路用于根据接收到的采集电路输出的脑电信号，生成预处理信号，并将预处理信号输出至上位机，控制电路还用于输出第一控制信号至刺激电路，以使得刺激电路根据第一控制信号输出脑电刺激信号；解决了现有脑电信号研究成本高的问题。

Description

一种脑电信号集成装置以及设备

技术领域

本实用新型涉及脑电信号领域，特别涉及一种脑电信号集成装置以及设备。

背景技术

脑电信号作为重要的信息载体，反映人体健康、情绪、想法等多方面信息，是目前健康医疗领域和意识控制领域的重要研究方向，但由于脑电信号频率低、幅值小、易受干扰，如何精确地提取和分析脑电信号显得尤为重要。目前，脑电信号研究多采用专用的信号采集处理设备来采集脑电信号，以及采用专用的信号刺激处理设备来生成脑电刺激信号，在极大程度上提升了脑电信号研究成本。

因此，如何降低脑电信号研究成本是亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种脑电信号集成装置以及设备，旨在解决现有脑电信号研究成本高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种脑电信号集成装置，所述脑电信号集成装置包括：

信号处理电路以及与所述信号处理电路连接的控制电路；

所述信号处理电路包括采集电路和刺激电路；其中，所述采集电路用于采集脑电信号，所述刺激电路用于生成脑电刺激信号；

所述控制电路分别与所述采集电路和所述刺激电路连接；其中，所述控制电路用于根据接收到的所述采集电路输出的脑电信号，生成预处理信号，并将所述预处理信号输出至上位机；所述控制电路还用于输出第一控制信号至所述刺激电路，以使得所述刺激电路根据所述第一控制信号输出脑电刺激信号。

可选的，所述脑电信号集成装置还包括：

分别与所述采集电路、所述刺激电路和所述控制电路连接的信号转换电路；其中，所述信号转换电路用于接收所述采集电路输出的脑电信号，并将所述脑电信号转换为互补金属氧化物半导体COMS信号，输出所述COMS信号至所述控制电路；所述信号转换电路还用于接收所述控制电路输出的第一控制信号，并将所述第一控制信号转换为低电压差分信号LVDS，输出所述 LVDS至所述刺激电路。

可选的，所述信号转换电路还用于接收所述控制电路输出的第二控制信号，并将所述第二控制信号转换为LVDS，输出所述LVDS至所述刺激电路，以使得所述刺激电路根据所述第二控制信号对应的LVDS生成脑电刺激信号。

可选的，所述脑电信号集成装置还包括：

与所述控制电路连接的通讯电路；其中，所述通讯电路用于接收所述控制电路输出的预处理信号，并输出所述预处理信号至所述上位机；所述通讯电路还用于接收所述上位机输出的目标控制信号，并输出所述目标控制信号至所述控制电路。

可选的，所述脑电信号集成装置还包括：

分别与各个电路连接的电源管理电路；其中，所述各个电路为所述信号处理电路、所述控制电路、信号转换电路和通讯电路中的至少一个，所述电源管理电路用于管理所述各个电路中的电源。

可选的，所述电源管理电路还用于将外部输入电源转换为所述各个电路所需的电压。

可选的，所述脑电信号集成装置还包括：

分别与所述采集电路和所述刺激电路连接的连接器；其中，所述连接器用于接收电极传感器输出的脑电信号，并将所述脑电信号输出至所述采集电路；所述连接器还用于接收所述刺激电路输出的脑电刺激信号，以将所述脑电刺激信号输出至所述电极传感器。

可选的，所述连接器通过64个数据传送通道与所述采集电路连接，所述连接器通过16个数据传输通道与所述刺激电路连接。

可选的，所述信号处理电路为4个；其中，一个信号处理电路包括一个采集电路和一个刺激电路。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种脑电信号集成设备，所述脑电信号集成设备包括如本申请第一方面所述脑电信号集成装置。

本实用新型技术方案，脑电信号集成装置包括：信号处理电路以及与信号处理电路连接的控制电路；信号处理电路包括采集电路和刺激电路；其中，采集电路用于采集脑电信号，刺激电路用于生成脑电刺激信号；控制电路分别与采集电路和刺激电路连接；其中，控制电路用于根据接收到的采集电路输出的脑电信号，生成预处理信号，并将预处理信号输出至上位机，控制电路还用于输出第一控制信号至刺激电路，以使得刺激电路根据第一控制信号输出脑电刺激信号；解决了现有脑电信号研究成本高的问题。

也即，本实用新型技术方案中的脑电信号集成装置集成了采集电路和刺激电路，这样通过该脑电信号集成装置即可同时实现采集脑电信号以及生成脑电刺激信号，从而可以对脑电信号进行预处理并输出至上位机，以及输出脑电刺激信号以对人脑部进行刺激实现研究等，避免了现有中采用专用的信号采集处理设备，以及专用的信号刺激处理设备，造成脑电信号研究成本高的现象，在极大程度上降低了成本；并且，脑电信号集成装置的功耗低、体积小，便于携带；由此，包括该脑电集成装置的设备功耗低、体积小，便于携带，更加适于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型脑电信号集成装置第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型脑电信号集成装置第二实施例的结构示意图；

图3为本实用新型脑电信号集成装置第三实施例的结构示意图；

图4为本实用新型脑电信号集成装置第四实施例的结构示意图；

图5为本实用新型脑电信号集成装置第五实施例的结构示意图一；

图6为本实用新型脑电信号集成装置第五实施例的结构示意图二。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	信号处理电路	101	采集电路
102	刺激电路	20	控制电路
				30	信号转换电路	40	通讯电路
50	电源管理电路	60	连接器

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A 和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参见图1所示，图1为本实用新型脑电信号集成装置第一实施例的结构示意图。

本实施例中，脑电信号集成装置包括：信号处理电路10以及与信号处理电路连接的控制电路20；

信号处理电路10包括采集电路101和刺激电路102；其中，采集电路101 用于采集脑电信号，刺激电路102用于生成脑电刺激信号；

控制电路20分别与采集电路101和刺激电路102连接；其中，控制电路 20用于根据接收到的采集电路101输出的脑电信号，生成预处理信号，并将预处理信号输出至上位机；控制电路20还用于输出第一控制信号至刺激电路 102，以使得刺激电路102根据第一控制信号输出脑电刺激信号。

本实施例中，信号处理电路10包括采集电路101和刺激电路102，即信号处理电路10集成了采集电路101和刺激电路102两者，这样脑电信号集成装置既可以实现脑电信号的采集，还可以实现脑电刺激信号的生成，从而无需再借助于专用的信号采集设备来实现脑电信号的采集，以及无需再借助于专用的信号刺激处理设备来实现脑电刺激信号的生成，在极大程度上降低了成本。

可以理解的是，脑电信号中包含了大量的生理与疾病信息，在临床医学方面，脑电信号不仅可为某些脑疾病提供诊断依据，而且还为某些脑疾病提供了有效的治疗手段；因此，本实施例中可以通过采集电路101对脑电信号进行采集，以对脑电信号进行相应处理研究。

可以理解的是，由于人对不同的感觉、运动或认知活动的脑电的不同，因此通过对脑电信号的有效的提取和分类可以达到某种控制目的；因此，本实施例中可以通过刺激电路102生成脑电刺激信号，以对人脑部进行刺激，从而观察其做出的相应反映。

本实施例中，控制电路20分别与采集电路101和刺激电路102连接，即控制电路20同时与采集电路101和刺激电路102连接；其中：

控制电路20与采集电路101连接时，控制电路20可以接收采集电路101 输出的脑电信号，通过对脑电信号进行预处理，生成预处理信号，并将该预处理信号输出至上位机。在一些示例中，控制电路20对脑电信号进行的预处理包括对脑电信号进行滤波、放大以及模数转换(analogue-to-digital conversion， A/D)转换；其中，滤波模式、滤波频率和信号放大倍数可以根据具体应用场景进行灵活调整。

控制电路20与刺激电路102连接时，控制电路20可以输出第一控制信号至刺激电路102中，从而以使得刺激电路102根据第一控制信号输出脑电刺激信号；其中，第一控制信号用于指示刺激电路102将生成的脑电刺激信号进行输出，那么此时控制电路20还可以输出第二控制信号至刺激电路102 中，以使得刺激电路102根据第二控制信号生成脑电刺激信号，在实际应用中，可以根据具体应用场景进行灵活调整。

本实施例中，脑电信号集成装置集成了采集电路101和刺激电路102，这样通过该脑电信号集成装置即可同时实现采集脑电信号以及生成脑电刺激信号，从而可以对脑电信号进行预处理并输出至上位机，以及输出脑电刺激信号以对人脑部进行刺激实现研究等，避免了现有中采用专用的信号采集处理设备，以及专用的信号刺激处理设备，造成脑电信号研究成本高的现象，在极大程度上降低了成本；并且，脑电信号集成装置的功耗低、体积小，便于携带。

基于上述实施例，请参见图2所示，图2为本实用新型脑电信号集成装置第二实施例的结构示意图。

本实施例中，脑电信号集成装置还包括：

分别与采集电路101、刺激电路102和控制电路20连接的信号转换电路 30；其中，信号转换电路30用于接收采集电路101输出的脑电信号，并将脑电信号转换为互补金属氧化物半导体(Complementary metal-oxide-semiconductor，COMS)信号，输出COMS信号至控制电路20；信号转换电路30还用于接收控制电路20输出的第一控制信号，并将第一控制信号转换为低电压差分信号(Low Voltage Differential Signaling，LVDS)，输出LVDS至刺激电路102。

也即，本实施例中信号转换电路30设置于信号处理电路10和控制电路 20中间，具体地，信号转换电路30与信号处理电路10连接，是信号转换电路30分别与采集电路101、刺激电路102连接；其中：

信号转换电路30与采集电路101、控制电路20连接时，信号转换电路 30可以接收采集电路101输出的脑电信号，并将脑电信号转换为COMS信号，输出COMS信号至控制电路20，以使得控制电路20可以直接对接收到COMS 信号直接进行预处理。

信号转换电路30与刺激电路102、控制电路20连接时，信号转换电路 30还可以接收控制电路20输出的第一控制信号，并将第一控制信号转换为 LVDS，输出LVDS至刺激电路102，以使得刺激电路102可以直接根据该LVDS 输出脑电刺激信号。

信号转换电路30与刺激电路102、控制电路20连接时，信号转换电路 30还可以接收控制电路20输出的第二控制信号，并将第二控制信号转换为 LVDS，输出LVDS至刺激电路102，以使得刺激电路102可以直接根据第二控制信号对应的LVDS生成脑电刺激信号。

基于上述实施例，请参见图3所示，图3为本实用新型脑电信号集成装置第三实施例的结构示意图。

本实施例中，脑电信号集成装置还包括：

与控制电路20连接的通讯电路40；其中，通讯电路40用于接收控制电路 20输出的预处理信号，并输出预处理信号至上位机；通讯电路40还用于接收上位机输出的目标控制信号，并输出目标控制信号至控制电路20。

也即，本实施例中通讯电路40设置于控制电路20和外部设备上位机的中间，其作为脑电信号集成装置与外部设备上位机的通讯桥梁；其中：

通讯电路40可以接收控制电路20输出的预处理信号，并输出预处理信号至上位机，以使得上位机可以获取到该预处理信号，从而根据该预处理信号进行相应逻辑控制等；即通讯电路40实现将脑电信号集成装置中的数据发送至外部设备上位机处。

通讯电路40可以接收上位机输出的目标控制信号，并输出目标控制信号至控制电路20，以使得控制电路20可以获取到该目标控制信号，从而根据该目标控制信号进行相应控制等；即通讯电路40实现接收来自于外部设备上位机的数据。

在一些示例中，通讯电路40与外部设备上位机是通过二者之间建立的蓝牙通讯链路进行通讯。

在一些示例中，通讯电路40与外部设备上位机是通过二者之间建立的无线网络或有线网络进行通讯。

基于上述实施例，请参见图4所示，图4为本实用新型脑电信号集成装置第四实施例的结构示意图。

本实施例中，脑电信号集成装置还包括：

分别与各个电路连接的电源管理电路50；其中，各个电路为信号处理电路10、控制电路20、信号转换电路30和通讯电路40中的至少一个，电源管理电路50用于管理各个电路中的电源。

也即，本实施例中电源管理电路50与各个电路均进行连接，从而可以对各个电路中的电源进行管理；在一些示例中，管理可以是将外部输入电源转换为各个电路所需的电压，例如模拟电压和数字电压；在一些示例中，管理可以是防反接保护，例如误操作接错电源正负极情况下，整个系统不工作；在一些示例中，管理可以是电源充电管理，例如针对电池输入端，当电池端口电压低于限值时对电池进行充电。

本实施例中电源管理电路50分别与信号处理电路10、控制电路20、信号转换电路30和通讯电路40连接，这样以实现对信号处理电路10、控制电路20、信号转换电路30和通讯电路40的电源管理。

基于上述实施例，请参见图5所示，图5为本实用新型脑电信号集成装置第五实施例的结构示意图一。

本实施例中，脑电信号集成装置还包括：

分别与采集电路101和刺激电路102连接的连接器60；其中，连接器60用于接收电极传感器输出的脑电信号，并将脑电信号输出至采集电路101；连接器60还用于接收刺激电路102输出的脑电刺激信号，以将脑电刺激信号输出至电极传感器。

也即，本实施例中连接器60设置于信号处理电路10和电极传感器的中间，其作为信号处理电路10与电极传感器的连接桥梁；其中：

连接器60可以接收电极传感器输出的脑电信号，并将脑电信号输出至采集电路101；可以理解的是，在脑电信号采集场景中，电极传感器为多个，其分别置于人脑部各个区域，从而采集到多个区域分别对应的脑电信号，进而和电极传感器连接的连接器60便可以接收到电极传感器输出的脑电信号，并将该脑电信号输出至采集电路101中。

连接器60可以接收刺激电路102输出的脑电刺激信号，以将脑电刺激信号输出至电极传感器；可以理解的是，在脑电刺激信号输出场景中，电极传感器为多个，其分别置于人脑部各个区域，连接器60可以将接收到的来自刺激电路102输出的脑电刺激信号发送至多个电极传感器，从而由多个电极传感器根据脑电刺激信号对人脑部进行刺激。

在一些示例中，连接器60通过64个数据传送通道与采集电路101连接，连接器60通过16个数据传输通道与刺激电路102连接。

在一些示例中，信号处理电路10可以为多个，其中，多个指代的是两个及其以上；同时，一个信号处理电路10包括一个采集电路101和一个刺激电路 102，相应地，在信号处理电路10为多个时，采集电路101和刺激电路102也为多个，连接器60也为多个。

请参见图6所示，图6为本实用新型脑电信号集成装置第五实施例的结构示意图二；其中在图6中，信号处理电路为多个，相应地，连接器60也为多个，具体地，多个可以为4个。

基于上述实施例，提出本实用新型的脑电信号集成设备，脑电信号集成设备包括上述任一实施例的脑电信号集成装置。

在一些示例中，脑电信号集成设备可以为脑电信号仪。

本实用新型实施例中脑电信号集成设备包括上述任一实施例的脑电信号集成装置，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的申请构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种脑电信号集成装置，其特征在于，所述脑电信号集成装置包括：

信号处理电路以及与所述信号处理电路连接的控制电路；

所述信号处理电路包括采集电路和刺激电路；其中，所述采集电路用于采集脑电信号，所述刺激电路用于生成脑电刺激信号；

所述控制电路分别与所述采集电路和所述刺激电路连接；其中，所述控制电路用于根据接收到的所述采集电路输出的脑电信号，生成预处理信号，并将所述预处理信号输出至上位机；所述控制电路还用于输出第一控制信号至所述刺激电路，以使得所述刺激电路根据所述第一控制信号输出脑电刺激信号。

2.如权利要求1所述的脑电信号集成装置，其特征在于，所述脑电信号集成装置还包括：

分别与所述采集电路、所述刺激电路和所述控制电路连接的信号转换电路；其中，所述信号转换电路用于接收所述采集电路输出的脑电信号，并将所述脑电信号转换为互补金属氧化物半导体COMS信号，输出所述COMS信号至所述控制电路；所述信号转换电路还用于接收所述控制电路输出的第一控制信号，并将所述第一控制信号转换为低电压差分信号LVDS，输出所述LVDS至所述刺激电路。

3.如权利要求2所述的脑电信号集成装置，其特征在于，所述信号转换电路还用于接收所述控制电路输出的第二控制信号，并将所述第二控制信号转换为LVDS，输出所述LVDS至所述刺激电路，以使得所述刺激电路根据所述第二控制信号对应的LVDS生成脑电刺激信号。

4.如权利要求1所述的脑电信号集成装置，其特征在于，所述脑电信号集成装置还包括：

与所述控制电路连接的通讯电路；其中，所述通讯电路用于接收所述控制电路输出的预处理信号，并输出所述预处理信号至所述上位机；所述通讯电路还用于接收所述上位机输出的目标控制信号，并输出所述目标控制信号至所述控制电路。

5.如权利要求1所述的脑电信号集成装置，其特征在于，所述脑电信号集成装置还包括：

分别与各个电路连接的电源管理电路；其中，所述各个电路为所述信号处理电路、所述控制电路、信号转换电路和通讯电路中的至少一个，所述电源管理电路用于管理所述各个电路中的电源。

6.如权利要求5所述的脑电信号集成装置，其特征在于，所述电源管理电路还用于将外部输入电源转换为所述各个电路所需的电压。

7.如权利要求1-6中任一项所述的脑电信号集成装置，其特征在于，所述脑电信号集成装置还包括：

分别与所述采集电路和所述刺激电路连接的连接器；其中，所述连接器用于接收电极传感器输出的脑电信号，并将所述脑电信号输出至所述采集电路；所述连接器还用于接收所述刺激电路输出的脑电刺激信号，以将所述脑电刺激信号输出至所述电极传感器。

8.如权利要求7所述的脑电信号集成装置，其特征在于，所述连接器通过64个数据传送通道与所述采集电路连接，所述连接器通过16个数据传输通道与所述刺激电路连接。

9.如权利要求7所述的脑电信号集成装置，其特征在于，所述信号处理电路为4个；其中，一个信号处理电路包括一个采集电路和一个刺激电路。

10.一种脑电信号集成设备，其特征在于，所述脑电信号集成设备包括如权利要求1-9中任一项所述的脑电信号集成装置。

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