一种用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术包括一种用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置，包括电极模块、模数转换模块、主控模块、无线通信模块、上位机和电源管理模块；电极模块与模数转换模块连接，模数转换模块与主控模块连接，主控模块与无线通信模块连接，无线通信模块与上位机连接；电源管理模块为主控模块、模数转换模块和通信模块供电。本发明专利技术通过一个STM32微控制芯片和四片ADS1299芯片可实现16通道脑电和16通道肌电同步采集，实现将脑电和肌电信号的同步采集的精度误差控制在纳秒级，提供脑肌信号数据采集平台；可实现同步采集实验方案的简化，提高实验效率；并且在线同步适时得到脑电和肌电信号。并且在线同步适时得到脑电和肌电信号。并且在线同步适时得到脑电和肌电信号。

【技术实现步骤摘要】
一种用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置


[0001]本专利技术涉及本专利技术涉及多生理信号采集
，尤其涉及一种用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置。

技术介绍

[0002]人体运动功能评估是康复医学和运动科学领域的重要课题。康复医学中常使用临床量表对患者进行运动功能评估，如Fugl
‑
Meyer、Brunnstrom等量表，这种方式属于定性评估，容易受到医师主观影响。运动学科中常使用大型仪器设备对运动员运动功能进行评估，如卡伦系统、等速肌力仪等，这类设备价格昂贵，使用不方便。运用基于脑电、肌电等生理信号的分析方法具有良好的应用前景，如脑肌耦合分析、肌肉协同分析等。
[0003]人体在进行心理、生理活动的同时，无时无刻不在产生生物电信号，脑电信号和肌电信号是两种常用的生理电信号。通过高精度高分辨率微弱电信号采集技术，可以将脑电信号和肌电信号采集、存储及分析。利用脑电信号可以对一些疾病，如卒中、癫痫、震颤、阿尔兹海默症等进行诊断和状态监测，利用肌电信号可以对病人或者运动员的肌力水平和肌肉状态进行评估。在更好的应用场景中，需要同时采集分析人体的脑电和肌电信号，需要对病人或者运动员的大脑与肌肉之间的耦合水平、延时进行评估。因此，需要实现多通道脑电和肌电同步采集。
[0004]目前市场上有商用的脑电仪和肌电仪，脑电仪和肌电仪均可达到16通道以上，但其所有的同步采集方案的同步精度只能达到毫秒级，对于一些数据同步精度要求更高的实验场景不适用。在现有脑肌电同步采集实验中，目前主要有两种方法：一是通过外置同步触发装置使脑电仪和肌电仪同步工作，该方法的实验繁琐，准备时间长，影响实验效率；二是将脑电信号和肌电信号附上时间标签，然后离线通过时间标签进行数据对齐，该方法的缺陷是在一些需要实时分析脑肌电信号特征的应用场景不适用。
[0005]因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的使脑电和肌电信号的同步采集的精度误差控制在纳秒级，对于一些研究可以提供很好的数据采集平台；实现同步采集实验方案的简化，提高实验效率；并且在线同步适时得到脑电和肌电信号。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置，其特征在于，包括电极模块、模数转换模块、主控模块、无线通信模块、上位机和电源管理模块；所述电极模块与模数转换模块连接，模数转换模块与主控模块连接，主控模块与无线通信模块连接，无线通信模块与上位机连接；电源管理模块为主控模块、模数转换模块和通信模块供电；
[0008]所述电极模块包括脑电电极、肌电电极，脑电电极为AgCl电极，肌电电极为干电极
或湿电极；
[0009]所述模数转换模块包括四片ADS1299芯片，脑电电极连接ADS1299芯片一和ADS1299芯片二，肌电电极连接ADS1299芯片三和ADS1299芯片四。
[0010]进一步地，所述四片ADS1299芯片采用级联模式连接。
[0011]进一步地，所述四片ADS1299芯片的CLK引脚相连，同时与外部晶振的输出引脚相连；四片ADS1299芯片的START引脚相连，同时与主控芯片的START引脚相连。
[0012]进一步地，所述四片ADS1299芯片使用同一组SPI与主控模块通信，四片ADS1299芯片的SCLK引脚相连，并与主主控芯片的SCLK引脚相连。
[0013]进一步地，所述四片ADS1299芯片的DIN引脚相连，并与主主控芯片的MOSI引脚相连；四片ADS1299芯片的DOUT引脚相连，并与主主控芯片的MISO引脚相连。
[0014]进一步地，ADS1299芯片一的CS引脚与主控芯片的GPIO0引脚相接；ADS1299芯片二的CS引脚与主控芯片的GPIO1引脚相接。
[0015]进一步地，ADS1299芯片三的CS引脚与主控芯片的GPIO2引脚相接；ADS1299芯片四的CS引脚与主控芯片的GPIO3引脚相接；ADS1299芯片一的DRDY引脚与主控芯片的INT引脚相接。
[0016]进一步地，所述主控模块包括STM32微控制芯片，一个STM32微控制芯片和四片ADS1299芯片实现16通道脑电和16通道肌电同步采集。
[0017]进一步地，所述无线通信模块包括蓝牙或者WiFi
[0018]进一步地，所述电源管理模块分别产生3.3V、2.5V和
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2.5V的电压分别为主控模块、模数转换模块和通信模块供电。。
[0019]与现有技术相比，本专利技术通过采集的脑电信号和肌电信号同步精度更高，理论同步误差可控制在纳秒级，有利于提高脑肌耦合的分析精度，可通过本专利技术的单台同步采集装置实现实现16通道脑电采集和16通道肌电同步采集，可以减少实验所使用的设备，简化实验流程，降低实验成本，通过本专利技术采集的脑电信号和肌电信号属于在线同步的方式，针对一些需要实时分析同步脑肌电信号特征的应用场景极为有利。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的系统方案图；
[0021]图2是本专利技术中ADS1299级联模式图；
[0022]图3是本专利技术的工作流程图。
[0023]1‑
电极模块；2
‑
模数转换模块；3
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主控模块；4
‑
无线通信模块；5
‑
上位机；6
‑
电源管理模块。
具体实施方式
[0024]以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0025]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定
每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0026]本专利技术的目的是为实现脑电和肌电信号高同步精度采集，本装置将脑电和肌电信号采集系统在同一个电路板上集成，并通过同一控制模块进行控制。
[0027]下面结合附图及具体实施方案对本专利技术的用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置作进一步说明：
[0028]如图1所示，本专利技术提供了一种用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置，包括电极模块1、模数转换模块2、主控模块3、无线通信模块4、上位机5和电源管理模块6，其中，
[0029]电极模块1包括脑电电极、肌电电极。脑电电极通常为AgCl电极，通过脑电帽固定于受试者头上，通过导电凝胶或者生理盐水海绵与头皮接触；肌电电极为干电极或者湿电极，可以直接粘在受试者皮肤上或者通过肌电袖套固定在身体上；
[0030]模数转换模块2包括四片ADS1299本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置，其特征在于，包括电极模块(1)、模数转换模块(2)、主控模块(3)、无线通信模块(4)、上位机(5)和电源管理模块(6)；所述电极模块(1)与模数转换模块(2)连接，模数转换模块(2)与主控模块(3)连接，主控模块(3)与无线通信模块(4)连接，无线通信模块(4)与上位机(5)连接；电源管理模块(6)为主控模块、模数转换模块和通信模块供电；所述电极模块(1)包括脑电电极、肌电电极，脑电电极为AgCl电极，肌电电极为干电极或湿电极；所述模数转换模块(2)包括四片ADS1299芯片，脑电电极连接ADS1299芯片一和ADS1299芯片二，肌电电极连接ADS1299芯片三和ADS1299芯片四。2.根据权利要求1所述的用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置，其特征在于，所述四片ADS1299芯片采用级联模式连接。3.根据权利要求2所述的用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置，其特征在于，所述四片ADS1299芯片的CLK引脚相连，同时与外部晶振的输出引脚相连；四片ADS1299芯片的START引脚相连，同时与主控芯片的START引脚相连。4.根据权利要求3所述的用于脑肌耦合分析的脑电和肌电信号同步采集装置，其特征在于，所述四片ADS1299芯片使用同一组SPI与主控模块通信，四片ADS1299芯片的SCLK引脚相连，并与主主控芯片的SCLK引脚相连。5.根据权利要求4所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪海，常辉，曹锐凯，盛译萱，王志永，张跃，
申请(专利权)人：交浦科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：