一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统，涉及人体脑电信号采集领域，解决现有脑电采集设备只能实时显示采集的脑电原始数据波形，无法实时分析以及可视化连通性的问题。所述系统包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括电源模块、主控模块、模数转换及放大模块、无线通信模块，软件部分包含通道选择模块、功能选择模块、波形绘制模块和连通性绘制模块。在主控模块的控制和处理下，模数转换及放大模块采集原始信号后通过无线通信模块发送至上位机，由波形绘制模块和连通性绘制模块分别实时绘制原始脑电波形和脑电通道之间连通特性。本发明专利技术能够实时对脑电原始数据进行分析并显示脑电通道间的连通性，且体积小、成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统


[0001]本专利技术涉及人体脑电信号采集领域，尤其涉及一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统。

技术介绍

[0002]脑电信号是大脑电信号在头皮上的映射，脑电信号属于一种超前信号，当人有意识或者运动意图时，就可以采集到相应的头皮脑电，通过高精度高分辨率微弱电信号采集技术可以完成脑电采集。人类所拥有的各项生理功能的实现并非仅仅依赖某一个脑区，而是在各个脑区之间的协同合作下完成的，连通性分析用于评估脑区之间的信息交互，主要基于不同脑区通道脑电信号来衡量各个脑区之间在完成某些功能过程中的联系。
[0003]目前市面上现有的脑电采集系统仅能够实时显示采集的脑电原始数据波形，若有研究脑电连通性的需求则需要对数据进行二次处理，目前对于脑区间连通性分析的过程主要包括两步，首先通过脑电采集设备采集原始脑电信号并保存至上位机，然后通过连通性特征计算算法或者专业软件再次处理脑电数据并计算连通性指标，在这种方式下分析过程较为复杂繁琐，并且对于需要实时分析以及可视化连通性的场景来说并不适用。此外，市面上的脑电采集设备大多价格昂贵，成本较高，并且大多由医院和研究所专用于医疗诊断和科学研究，这些设备体积庞大不易移动，因此，对于需要变换场地的应用场景来说并不适用。
[0004]有鉴于现有研究方法的上述缺陷，本专利技术提供一种用于连通性分析的便携式脑电采集系统，可以实现在上位机软件系统实时分析脑区各个通道间的连通性关系，并且能够完成可视化，便于研究人员实时观察分析。
专利技术内容
[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有脑电采集设备只能实时显示采集的脑电原始数据波形，无法实时分析以及可视化连通性的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统，所述系统包含硬件部分和软件部分；所述硬件部分包含电源模块、主控模块、模数转换及放大模块、无线通信模块；所述软件模块包含通道选择模块和功能选择模块；
[0007]所述电源模块，用于对所述主控模块、数模转换及放大模块、无线通信模块进行供电；所述主控模块，用于对所述模数转换及放大模块、无线通信模块的运行流程进行控制；所述模数转换及放大模块具有多个采集通道，用于采集脑区信号，并对所述脑区信号进行AD转换，得到原始脑电数据；所述无线通信模块，用于将所述原始脑电数据进行上传；
[0008]所述通道选择模块，用于选择需要实时绘制波形的采集通道；所述功能选择模块，用于与所述硬件部分建立数据连接，根据所述原始脑电数据实时绘制所述采集通道中的原始脑电数据对应的原始脑电波形，以及实时绘制采集通道间的连通特性图。
[0009]进一步的，所述模数转换及放大模块采用多片人体生理信号采集专用芯片，所述
采集专用芯片按照预设的采样频率进行数据采集。
[0010]进一步的，所述模数转换及放大模块中，所述人体生理信号采集专用芯片采用级联方式连接，并共用外部晶振；所述人体生理信号采集专用芯片的工作模式为数据同步采集。
[0011]进一步的，所述模数转换及放大模块中人体生理信号采集专用芯片外部接口通过脑电湿电极或干电极与人头皮接触。
[0012]进一步的，所述无线通信模块支持TCP/UDP传输协议,并将所述采集系统的数据无线传输至上位机。
[0013]进一步的，所述电源模块可以产生多种不同的电压，分别为主控模块、模数转换模块以及通信模块供电。
[0014]进一步的，所述功能选择模块包含WIFI连接控件、波形绘制控件、连通性绘制控件、数据保存控件；
[0015]所述WIFI连接控件，用于与所述硬件部分建立数据连接；所述波形绘制控件，用于对原始脑电波形进行实时绘制；所述连通性绘制控件，用于实时绘制多个采集通道间的连通特性图；所述数据保存控件，用于对所述原始脑电波形和所述多个采集通道间的连通特性图进行保存。
[0016]进一步的，所述波形绘制模块具有多个绘图区域，每一个绘图区域对应一个采集通道，用于实时绘制出对应采集通道的原始脑电波形。
[0017]进一步的，所述连通性绘制模块还用于根据原始数据计算已选通道内各个通道间的连通性指标。
[0018]进一步的，所述数据保存控件还用于接收原始脑电数据以及各个通道间的连通性指标，并将所述原始脑电数据和所述各个通道间的连通性指标保存到本地。
[0019]本专利技术提出的一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统，具有多个数据通道，可实现PLI/PLV大脑连通计算方法，将原始脑电波形和多个采集通道间的连通特性图进行实时绘制，完成可视化展示。所述采集系统除操作方便、软件人机交互界面应友好外，还具有以下技术效果：
[0020](1)所述采集系统通过上位机软件完成采集数据的实时处理分析以及脑电连通性的可视化，便于研究者实时观察，有效提升大脑连通性研究效率，缩短研究过程以及时间。
[0021](2)所述采集系统体积小，便于携带，电路板面积可压缩至10cmx10cm，克服了传统台式数字脑电图机体积大、不容易移动的缺点，能够适应于空间较小的应用场景，节约人力。
[0022](3)所述采集系统硬件部分模块较少，所用芯片元件价格较低，能够大幅降低使用成本。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统硬件部分一实施例的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术提供的主控模块和模数转换及放大模块一实施例的内部芯片连接示意图；
[0025]图3为本专利技术提供的用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统软件部分UI布局一实施例的示意图；
[0026]图4为本专利技术提供的用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统连通性绘制模块绘制的通道连通性一实施例的示意图；
具体实施方式
[0027]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。
[0028]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。
[0029]实施例一：
[0030]所述采集系统主要包括硬件部分以及软件部分。所述系统包含硬件部分和软件部分；所述硬件部分包含电源模块、主控模块、模数转换及放大模块、无线通信模块；所述软件模块包含通道选择模块和功能选择模块；
[0031]所述电源模块，用于对所述主控模块、数模转换及放大模块、无线通信模块进行供电；所述主控模块，用于对所述模数转换及放大模块、无线通信模块的运行流程进行控制；所述模数转换及放大模块具有多个采集通道，用于采集脑区信号，并对所述脑区信号进行AD转换，得到原始脑电数据；所述无线通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统，其特征在于，所述系统包含硬件部分和软件部分；所述硬件部分包含电源模块、主控模块、模数转换及放大模块、无线通信模块；所述软件模块包含通道选择模块和功能选择模块；所述电源模块，用于对所述主控模块、数模转换及放大模块、无线通信模块进行供电；所述主控模块，用于对所述模数转换及放大模块、无线通信模块的运行流程进行控制；所述模数转换及放大模块具有多个采集通道，用于采集脑区信号，并对所述脑区信号进行AD转换，得到原始脑电数据；所述无线通信模块，用于将所述原始脑电数据进行上传；所述通道选择模块，用于选择需要实时绘制波形的采集通道；所述功能选择模块，用于与所述硬件部分建立数据连接，根据所述原始脑电数据实时绘制所述采集通道中的原始脑电数据对应的原始脑电波形，以及实时绘制采集通道间的连通特性图。2.如权利要求1所述的一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统，其特征在于，所述模数转换及放大模块采用多片人体生理信号采集专用芯片，所述采集专用芯片按照预设的采样频率进行数据采集。3.如权利要求2所述的一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统，其特征在于，所述模数转换及放大模块中，所述人体生理信号采集专用芯片采用级联方式连接，并共用外部晶振；所述人体生理信号采集专用芯片的工作模式为数据同步采集。4.如权利要求3所述的一种用于大脑连通性分析的便携式电脑采集系统，其特征在于，所述模数转换及放大模块中人体生理信号采集专用芯片外部接口通过脑电湿电极或干电极与人头...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪海，潘相宇，常辉，盛译萱，王志永，张跃，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：