本发明专利技术涉及医疗器械技术领域，具体是一种脑机接口信号处理系统及装置，系统集成在芯片上，系统包括：信号放大模块、滤波模块、采样保持电路模块和分时复用控制模块；信号放大模块用于对脑机接口的电极所采集到的神经信号进行放大处理；滤波模块用于得到降噪神经信号；采样保持电路模块，用于得到单端信号；分时复用控制模块，用于对单端信号和提前设定的参考信号进行分时复用处理，并输出差分模拟信号；本发明专利技术通过将所述信号放大模块、所述滤波模块、所述采样保持电路模块和所述分时复用控制模块集成在芯片上，减少神经信号采集过程中外部环境和人为因素的干扰，进而提高采集到的神经信号的质量减小了芯片尺寸，降低了所述系统的功耗。的功耗。的功耗。
【技术实现步骤摘要】
一种脑机接口信号处理系统及装置
[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种脑机接口信号处理系统及装置。
技术介绍
[0002]目前世界范围内对于脑电信号的采集都面临各种技术挑战，主要由于脑电生理信号为极微弱信号，且很容易受外界诸多因素影响。传统的脑电采集电路结构较多采用常规仪表放大器和多级放大电路实现，电路结构复杂，整体信噪比不高，且容易受到基线漂移、噪声偏高等因素影响，稳定性较差。脑电生理信号采集到的信号质量较差，对后续进一步分析处理，带来较大挑战和困难。
[0003]目前国内大多只能采用国外半导体公司的集成芯片来完成脑电信号采集，且大多采用仪表放大器配合多种放大器进行多级放大，完成脑电生理信号的采集，稳定性和信噪比都较差，抗EMC能力较弱，大多只能仅用于科研实验，临床使用效果较差。并且现有的芯片技术已实现几十到上千通道脑电信号的采集与处理，这明显增加了系统功耗，降低了数据传输速率，同时信号质量难以保障。
[0004]基于现有技术存在的缺点，急需研究一种改进的脑机接口信号处理方案来解决上述问题。
技术实现思路
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的提供了一种脑机接口信号处理系统及装置，本专利技术通过将所述信号放大模块、所述滤波模块、所述采样保持电路模块和所述分时复用控制模块集成在芯片上，减少神经信号采集过程中外部环境和人为因素的干扰，进而提高采集到的神经信号的质量；并通过依次设置所述信号放大模块、所述滤波模块、所述采样保持电路模块和所述分时复用控制模块，实现对神经信号放大、滤波、保持和提高抗干扰能力，保证神经信号质量的同时实现脑电数据的连续监测，有利于神经系统疾病的诊断、预防和治疗，这也大大减小了芯片尺寸，保证所述芯片植入过程中最小的组织损伤和组织移位，同时也降低了所述系统的功耗。
[0006]本专利技术公开了一种脑机接口信号处理系统，所述系统集成在芯片上，所述系统包括：信号放大模块、滤波模块、采样保持电路模块和分时复用控制模块，所述信号放大模块、所述滤波模块、所述采样保持电路模块和所述分时复用控制模块依次通信连接；
[0007]所述信号放大模块用于对脑机接口的电极所采集到的神经信号进行放大处理，得到放大神经信号；
[0008]所述滤波模块用于对所述放大神经信号进行滤波处理，得到降噪神经信号；
[0009]所述采样保持电路模块，用于对所述降噪神经信号的电平值进行跟踪和保持得到单端信号；
[0010]所述分时复用控制模块，用于对所述单端信号和提前设定的参考信号进行分时复用处理，并分别输出与所述单端信号和所述参考信号所对应的差分模拟信号。
[0011]进一步地，还包括用于提高所述滤波模块的驱动能力的驱动电路模块，所述驱动电路模块的一端与所述滤波模块的输出相通信连接，所述驱动电路模块的另一端与所述采样保持电路模块通信连接。
[0012]进一步地，所述分时复用控制模块包括第一支路、第二支路、第三支路、第四支路和单端转差分电路；
[0013]所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路并联连接，所述单端转差分电路分别与所述第二支路和所述第三支路串联连接；
[0014]所述第一支路和所述第二支路的连接处分别为第一输入端和第一输出端，所述第三支路和所述第四支路的连接处分别为第二输入端和第二输出端。
[0015]进一步地，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路上均设置有开关；
[0016]当所述第一支路和所述第四支路中的开关均处于断开状态，且所述第二支路和所述第三支路中的开关均处于开启状态时，所述第一输入端用于输入单端信号，所述第二输入端用于输入芯片上生成的参考信号，并经所述单端转差分电路、所述第二支路和所述第三支路生成一对差分模拟信号；
[0017]当所述第二支路和所述第三支路中的开关均处于断开状态，且所述第一支路和所述第四支路中的开关均处于开启状态时，所述第一输入端用于输入单端信号，所述第二输入端用于输入所述芯片上生成的参考信号，并经所述第一支路和所述第四支路输出一对伪差分模拟信号。
[0018]进一步地，所述信号放大模块包括两级低噪声放大器，每级所述低噪声放大器的增益为10，两级低噪声放大器的增益为100。
[0019]进一步地，所述芯片包括至少32个像素点单元，所述信号放大模块和所述滤波模块的数量与所述像素点单元的数量相一致，所述采样保持电路模块和所述分时复用控制模块的数量与所述像素点单元数量相一致。
[0020]进一步地，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述信号放大模块、所述滤波模块、所述驱动电路模块、所述采样保持电路模块和所述分时复用控制模块通信连接。
[0021]进一步地，还包括以太网模块、wifi模块和USB模块；
[0022]所述以太网模块、所述wifi模块和所述USB模块均与分时复用控制模块通信连接，所述以太网模块、所述wifi模块和所述USB模块用于将所述差分模拟信号向外传输。
[0023]本专利技术另一方面还保护一种脑机接口信号处理装置，包括芯片和至少两个如上所述的脑机接口信号处理系统；
[0024]所述芯片包括至少两个像素点单元，所述脑机接口信号处理系统设置在所述芯片上，且所述脑机接口信号处理系统与所述像素点单元一一对应设置；
[0025]所述像素点单元的第一端用于与脑机接口的电极电连接，所述像素点单元的第二端与所述脑机接口信号处理系统电连接。
[0026]进一步地，所述芯片包括至少32个像素点单元；
[0027]所述脑机接口信号处理系统之间通信连接，一个所述脑机接口信号处理系统能够发送单端信号至另一个所述脑机接口信号处理系统；其中，所述单端信号能够作为提前设定的参考信号输入另一个所述脑机接口信号处理系统的分时复用控制模块中。
[0028]实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：
[0029]本专利技术通过将所述信号放大模块、所述滤波模块、所述采样保持电路模块和所述分时复用控制模块集成在芯片上，减少神经信号采集过程中外部环境和人为因素的干扰，进而提高采集到的神经信号的质量；并通过依次设置所述信号放大模块、所述滤波模块、所述采样保持电路模块和所述分时复用控制模块，实现对神经信号放大、滤波、保持和提高抗干扰能力，保证神经信号质量的同时实现脑电数据的连续监测，有利于神经系统疾病的诊断、预防和治疗，这也大大减小了芯片尺寸，保证所述芯片植入过程中最小的组织损伤和组织移位，同时也降低了所述系统的功耗。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还能够根据这些附图获得其它附图。
[0031]图1为本实施例所述脑机接口信号处理系统的结构图；
[0032]图2为本实施例所述分时复用控制模块的结构图；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种脑机接口信号处理系统，其特征在于，所述系统集成在芯片上，所述系统包括：信号放大模块(10)、滤波模块(11)、采样保持电路模块(13)和分时复用控制模块(14)，所述信号放大模块(10)、所述滤波模块(11)、所述采样保持电路模块(13)和所述分时复用控制模块(14)依次通信连接；所述信号放大模块(10)用于对脑机接口的电极(20)所采集到的神经信号进行放大处理，得到放大神经信号；所述滤波模块(11)用于对所述放大神经信号进行滤波处理，得到降噪神经信号；所述采样保持电路模块(13)，用于对所述降噪神经信号的电平值进行跟踪和保持得到单端信号；所述分时复用控制模块(14)，用于对所述单端信号和提前设定的参考信号进行分时复用处理，并分别输出与所述单端信号和所述参考信号所对应的差分模拟信号。2.根据权利要求1所述的脑机接口信号处理系统，其特征在于，还包括用于提高所述滤波模块(11)的驱动能力的驱动电路模块(12)，所述驱动电路模块(12)的一端与所述滤波模块(11)的输出相通信连接，所述驱动电路模块(12)的另一端与所述采样保持电路模块(13)通信连接。3.根据权利要求2所述的脑机接口信号处理系统，其特征在于，所述分时复用控制模块(14)包括第一支路(141)、第二支路(142)、第三支路(143)、第四支路(144)和单端转差分电路(145)；所述第一支路(141)、所述第二支路(142)、所述第三支路(143)和所述第四支路(144)并联连接，所述单端转差分电路(145)分别与所述第二支路(142)和所述第三支路(143)串联连接；所述第一支路(141)和所述第二支路(142)的连接处分别为第一输入端和第一输出端，所述第三支路(143)和所述第四支路(144)的连接处分别为第二输入端和第二输出端。4.根据权利要求3所述的脑机接口信号处理系统，其特征在于，所述第一支路(141)、所述第二支路(142)、所述第三支路(143)和所述第四支路(144)上均设置有开关；当所述第一支路(141)和所述第四支路(144)中的开关均处于断开状态，且所述第二支路(142)和所述第三支路(143)中的开关均处于开启状态时，所述第一输入端用于输入单端信号，所述第二输入端用于输入芯片上生成的参考信号，并经所述单端转差分电路(145)、所述第二支路(142)和所述第三支路(143)...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭雷，谭正，
申请(专利权)人：上海脑虎科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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