一種佩戴式的腦電采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于腦電信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種佩戴式的腦電采集 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，腦機(jī)接口正在從科幻電影的銀幕走向?qū)こＨ说纳?活。人們通過視覺刺激或者意念想象便能發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)操作游戲，控制家中電器，甚至于 駕駛汽車。在此背景下，基于腦電圖（EEG)的腦機(jī)接口技術(shù)（BCI)逐漸成為了學(xué)術(shù)研宄和 產(chǎn)業(yè)開發(fā)界的熱門，獲得了全球范圍越來越多的關(guān)注。
[0003] 國(guó)外腦電采集設(shè)備已發(fā)展多年，經(jīng)過了多代更迭，技術(shù)較為成熟。美國(guó)Neurosky 推出的TGAM芯片可以實(shí)現(xiàn)單通道的腦電信號(hào)采集，并輸出原始腦電數(shù)據(jù)和其特有專利算 法得到的專注度和放松度。
[0004] 國(guó)內(nèi)穿戴式腦電采集設(shè)備尚處起步階段。目前腦電采集設(shè)備一般由多通道電極、 前置濾波器、前置放大器、抗混疊濾波器、50Hz陷波器、ADC、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)和顯示 設(shè)備構(gòu)成。多通道電極一般為按照國(guó)際10-20標(biāo)準(zhǔn)分布電極的電極帽，通過電極帽表面電 極得到的腦電信號(hào)的幅值量級(jí)為uV級(jí)，頻譜分布在0~30Hz的低頻區(qū)間內(nèi)。其中，頻率 范圍為8~13Hz的Alpha節(jié)律，呈正弦形，在人處于安靜或閉眼時(shí)出現(xiàn)最多。頻率范圍為 14~20Hz的Beta節(jié)律，一般認(rèn)為是大腦皮層緊張狀態(tài)時(shí)腦電活動(dòng)的主要表現(xiàn)，在中樞神經(jīng) 系統(tǒng)強(qiáng)烈活動(dòng)或緊張時(shí)出現(xiàn)。很容易受到空間高頻電磁干擾和50Hz的工頻干擾。為了提 高信號(hào)信噪比，原始信號(hào)需經(jīng)過前置低通濾波器濾除帶外高頻的電磁噪聲。由于50Hz工頻 噪聲與我們的有用信號(hào)頻譜重疊，故需經(jīng)過50Hz陷波器去除腦電信號(hào)中的工頻干擾，這樣 將損失掉50Hz及其附近的有用信號(hào)。其次。濾波后的信號(hào)幅值和信噪比都還較小，不能有 效利用ADC的量化位數(shù)。
[0005] 基于上述已有的腦電采集設(shè)備，雖然可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，并可提供 所有通道的腦電數(shù)據(jù)，但任然存在如下缺點(diǎn)：
[0006] (1)、系統(tǒng)自身電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，系統(tǒng)體積過大，成本較高；
[0007] (2)、采用的有線連接十分不便，不適用于在人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的腦電采集和非實(shí)驗(yàn) 室環(huán)境下的使用，且連接的要求較高；
[0008] (3)、整個(gè)系統(tǒng)功耗相對(duì)較高，需要使用外接直流電源進(jìn)行供電；
[0009] (4)、系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)能力和傳輸數(shù)據(jù)功能較弱，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取和實(shí)時(shí)傳 輸。
[0010] 因此，這些弊端嚴(yán)重掣肘了腦機(jī)接口設(shè)備的穿戴化和商品化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種佩戴式的腦電采集裝置，通過 佩戴的方式采集腦電信號(hào)并對(duì)其處理，保證了高效率、低功耗地實(shí)現(xiàn)腦電信號(hào)的采集和傳 輸。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種佩戴式的腦電采集裝置，該裝置為發(fā)夾狀結(jié)構(gòu) 的金屬框架，其特征在于，所述的金屬框架中還包括：
[0013] -對(duì)表面電極和一參考電極，通過卡扣和膠粘的方式將表面電極固定在金屬框架 上，其位置可調(diào)，表面電極在大腦對(duì)應(yīng)位置的分布滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)C3和C4區(qū) 域；參考電極采用耳夾式，分布在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)Al或A2區(qū)域；
[0014] 腦電信號(hào)采集時(shí)，以參考電極處的點(diǎn)位為基準(zhǔn)，2個(gè)表面電極通過與腦部的接觸， 獲取腦電信號(hào)，并發(fā)送給雙通道模擬前端；
[0015] -雙通道模擬前端，包括EMI濾波器、前置放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；用于接收表面電 極采集的腦電信號(hào)，并將該信號(hào)進(jìn)行處理，再發(fā)送給無線收發(fā)器；
[0016] 雙通道模擬前端接收到腦電信號(hào)后，先通過EMI濾波器濾除帶外頻率較高的電磁 噪聲，濾波后的腦電信號(hào)經(jīng)過前置放大器放大后，輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器再 結(jié)合動(dòng)態(tài)采樣率對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行量化，實(shí)時(shí)輸出24位數(shù)字化的腦電信號(hào)，并發(fā)送給無線收 發(fā)器；
[0017] 一無線收發(fā)器，包括射頻天線和C〇rtre-M3處理內(nèi)核，與雙通道模擬前端相連；
[0018] 無線收發(fā)器接收到24位數(shù)字化的腦電信號(hào)后，先通過Cortre-M3處理內(nèi)核將數(shù)字 化的腦電信號(hào)打包成數(shù)據(jù)包，再通過射頻天線將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。
[0019] 本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0020] 本發(fā)明一種佩戴式的腦電采集裝置，當(dāng)佩戴在用戶的頭部后，通過裝置上的表面 電極提取用戶的腦電信號(hào)，再將提取的腦電信號(hào)輸入到雙通道模擬前端，并依次經(jīng)過濾波、 放大、以及模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字化的腦電信號(hào)并輸入到無線收發(fā)器，無線收發(fā)器對(duì)數(shù)字化的 腦電信號(hào)進(jìn)行打包處理，并通過內(nèi)置的射頻天線發(fā)送給終端設(shè)備。在具體的處理過程中，無 線收發(fā)器的內(nèi)核又對(duì)量化信號(hào)進(jìn)行處理并實(shí)時(shí)反饋給模擬前端，調(diào)整設(shè)備工作狀態(tài)，保證 了高效率、低功耗地實(shí)現(xiàn)腦電信號(hào)的采集和傳輸。
[0021] 同時(shí)，本發(fā)明一種佩戴式的腦電采集裝置還具有以下有益效果：
[0022] (1)、通過優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)，在較小的體積內(nèi)集成了表面電極、模擬前端 和無線收發(fā)器，精簡(jiǎn)了部分腦電信號(hào)通道。在電路層面對(duì)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)了分立， 減小兩者之間的相互干擾。相較于傳統(tǒng)多通道腦電采集儀器，在微型化和穿戴化方面取得 了突破。
[0023] (2)、通過軟件算法的實(shí)時(shí)調(diào)整，這樣能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，與同類設(shè)備相 比，具有更好的性能和更低的功耗，保證信號(hào)質(zhì)量，提高設(shè)備效率，因而設(shè)備可以采用電池 供電并適宜長(zhǎng)時(shí)間佩戴。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明佩戴式的腦電采集裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖2是數(shù)據(jù)包的格式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。
[0027] 實(shí)施例
[0028] 圖1是本發(fā)明佩戴式的腦電采集裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種佩戴式的腦電采集裝置，該裝置為發(fā)夾狀 結(jié)構(gòu)的金屬框架，金屬框架的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為可調(diào)，可根據(jù)不同頭部輪廓調(diào)整金屬框架的大小， 適應(yīng)不同人的佩戴，在金