一种用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置及方法。该装置包括：音频信号产生模块、双路同步输出功率放大装置、电流

【技术实现步骤摘要】
一种用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置及方法


[0001]本专利技术涉及脑磁研究
，特别是涉及一种用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置及方法。

技术介绍

[0002]脑磁图(Magnetoencephalography，MEG)是一种强大的功能性神经成像技术，该技术通过检测神经元中电流产生的微小颅外磁场反应大脑活动的变化，实现对大脑功能的检测。脑磁图能为研究大脑活动和诊断脑内疾病提供一个非侵入性的窗口。由于脑磁图是一种对脑内生理现象的直接推断方式，其时间精度良好。
[0003]但是脑磁图系统在信号处理领域还有很多问题尚未解决，由于脑磁信号是一种极弱磁信号，在脑磁图技术应用的各个领域中，又以听觉诱发的脑磁信号更为微弱，约比视觉和体感诱发的脑磁信号低一个数量级，加之测定过程中地球磁场和环境磁场等噪声干扰比脑磁信号幅值大几个数量级之多，且不可能完全消除。仅靠降噪手段难以实现从大噪声中分离微弱脑磁信号的目的，故在设置好触发信号的基础上，基于噪声信号的随机性和脑磁信号的周期性，使用触发标记进行分段叠加，以提高信号信噪比是脑磁信号处理的必要手段。
[0004]在使用脑磁图研究听觉诱发场时，传统的触发标记方法一般是使用Psychtoolbox或E
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prime等专业听觉范式设计软件或基于Matlab、Python等编程平台，通过相应的程序语言调用电脑的输出端口，输出实验设定好的对应触发数值，触发数值一般与数字TTL电平输出相匹配(数值大小范围在1
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255)，调用电脑上的USB、232串口或LPT并口，进行通信传输到信号采集计算机上并与采集到的数据进行同步。然而这种传统方法存在三个问题：一是需使用编程软件或商用成套软件对音频信号手动施加标记点，对计算机软件平台的依赖性较大，且触发标记程序运行前需要单独配置环境变量，环境配置完成后还需进行端口调试方可正常运行，不便于非编程专业临床研究人员使用。二是通过调用并口发送触发信号，该并口仅存在于老式台式机，现多已取消，或通过拓展坞增加并口，兼容性和便携性受到限制。三是串口或并口的数字标记信号发送程依赖程序或软件对串(并)口的调用，导致相对音频信号产生较大的延迟，且该延迟量受到计算机硬件、CPU调度、通信协议选择和串口占用情况等因素影响，导致延时的不确定性；同时在通信接收端依赖操作系统的时钟与采集到的信号进行同步，使得同步精度和稳定性受到极大限制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置及方法，以解决传统的触发标记方法对计算机软件平台的依赖性较大，且需要单独配置环境变量不便于随时随地使用、需要台式机或者拓展坞使便携性受到限制、时间精度有较大的延迟、欠缺稳定性的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置，包括：
[0008]音频信号产生模块，用于产生触发音频信号；
[0009]双路同步输出功率放大装置，与所述音频信号产生模块连接，用于对所述触发音频信号进行数模转换；
[0010]电流
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声音换能单元，与所述双路同步输出功率放大装置连接，用于将数模转换后的触发音频信号转换为声音信号；
[0011]脑磁信号测量系统，与所述电流
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声音换能单元连接，用于测量受试者在所述声音信号刺激下产生的脑部磁场信号；
[0012]多通道信号采集装置，分别与所述双路同步输出功率放大装置以及所述脑磁信号测量系统连接，用于同步采集数模转换后的触发音频信号和所述脑部磁场信号；
[0013]数据处理计算机，与所述多通道信号采集装置连接，用于对数模转换后的触发音频信号进行处理确定事件触发标记，并基于所述事件触发标记对所述脑部磁场信号进行分段叠加处理。
[0014]可选地，所述双路同步输出功率放大装置包括：
[0015]通信模块，与所述音频信号产生模块连接，用于实现所述双路同步输出功率放大装置和所述音频信号产生模块之间的通信解码；
[0016]主控芯片，与所述通信模块连接，用于控制所述通信模块进行通信，并接收所述通信模块传输的所述触发音频信号；
[0017]DA模块，与所述主控芯片连接，用于对所述触发音频信号进行数模转换；
[0018]功放模块，与所述DA模块连接，用于对数模转换后的触发音频信号进行放大，并将放大后的数模转换后的触发音频信号发送至所述电流
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声音换能单元。
[0019]可选地，所述脑磁信号测量系统包括：
[0020]磁强计探头阵列，用于测量受试者在所述声音信号刺激下产生的脑部磁场信号；
[0021]磁强计控制器，与所述磁强计探头阵列通过编织排线固定连接，用于将所述脑部磁场信号发送至所述多通道信号采集装置；
[0022]磁强计控制计算机，与所述磁强计控制器连接，用于对所述磁强计控制器进行通信控制。
[0023]可选地，所述通道信号采集装置包括多个AD板卡、DAQ控制机箱和上位机；所述AD板卡分别与所述DA模块以及所述磁强计控制器连接，多个所述AD板卡还与所述DAQ控制机箱通过排针与排针座连接，所述DAQ控制机箱用于控制多个所述AD板卡同步采集数模转换后的触发音频信号和所述脑部磁场信号，并将采集到的数模转换后的触发音频信号和所述脑部磁场信号统一编码后以特定协议传输至所述上位机进行存储和显示。
[0024]可选地，所述通信模块通过第一输入音频接口与所述音频信号产生模块进行通信；所述功放模块通过第一输出音频接口与所述电流
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声音换能单元通信，所述DA模块通过第二输出音频接口与所述AD板卡进行通信；所述第一输入音频接口、所述第一输出音频接口以及所述第二输出音频接口均为3.5mm音频接口。
[0025]可选地，所述磁强计控制器通过第三输出音频接口与所述AD板卡进行通信；所述第三输出音频接口为2.5mm音频接口。
[0026]可选地，所述AD板卡通过第二输入音频接口与所述第二输出音频接口以及所述第
三输出音频接口连接；所述第三输出音频接口为2.5mm音频接口。
[0027]本专利技术还提供了一种用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记方法，所述方法应用于上述用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置，所述方法包括：
[0028]从所有通道数据中提取触发音频信号所在通道数据；
[0029]设定阈值对所述触发音频信号进行二值化处理；
[0030]基于所述触发音频信号的波形特性设置判定条件，并基于所述判定条件对二值化处理后的触发音频进行遴选并标记为事件触发起始点；
[0031]将事件触发标记依据后续数据处理格式要求进行配置并替换掉所述触发音频信号所在通道数据；
[0032]根据所述事件触发标记对脑部磁场信号进行分段叠加处理。
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置，其特征在于，包括：音频信号产生模块，用于产生触发音频信号；双路同步输出功率放大装置，与所述音频信号产生模块连接，用于对所述触发音频信号进行数模转换；电流
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声音换能单元，与所述双路同步输出功率放大装置连接，用于将数模转换后的触发音频信号转换为声音信号；脑磁信号测量系统，与所述电流
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声音换能单元连接，用于测量受试者在所述声音信号刺激下产生的脑部磁场信号；多通道信号采集装置，分别与所述双路同步输出功率放大装置以及所述脑磁信号测量系统连接，用于同步采集数模转换后的触发音频信号和所述脑部磁场信号；数据处理计算机，与所述多通道信号采集装置连接，用于对数模转换后的触发音频信号进行处理确定事件触发标记，并基于所述事件触发标记对所述脑部磁场信号进行分段叠加处理。2.根据权利要求1所述的用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置，其特征在于，所述双路同步输出功率放大装置包括：通信模块，与所述音频信号产生模块连接，用于实现所述双路同步输出功率放大装置和所述音频信号产生模块之间的通信解码；主控芯片，与所述通信模块连接，用于控制所述通信模块进行通信，并接收所述通信模块传输的所述触发音频信号；DA模块，与所述主控芯片连接，用于对所述触发音频信号进行数模转换；功放模块，与所述DA模块连接，用于对数模转换后的触发音频信号进行放大，并将放大后的数模转换后的触发音频信号发送至所述电流
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声音换能单元。3.根据权利要求2所述的用于脑磁听觉诱发场测试的触发标记装置，其特征在于，所述脑磁信号测量系统包括：磁强计探头阵列，用于测量受试者在所述声音信号刺激下产生的脑部磁场信号；磁强计控制器，与所述磁强计探头阵列通过编织排线固定连接，用于将所述脑部磁场信号发送至所述多通道信号采集装置；磁强计控制计算机，与所述磁强计控制器连接，用于对所述磁强计控制器进行通信控制。4.根据权利要求3所述的用于脑磁听觉诱发场测...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丽爽，高可欣，梁爽，何君怀，
申请(专利权)人：南京景瑞康分子医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：