一种多通道微型脑电采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多通道微型脑电采集系统，可以包括多个单通道脑电采集装置、数据标签同步装置和终端设备，该单通道脑电采集装置也可以与前两个模块组成单通道微型脑电采集系统，这两种系统的电路都可以包括用于逻辑控制和数据传输的低功耗BLE MCU的脑电采集的电路；发卡结构可以通过设备的发卡结构设计固定在头皮上配合具有粘性的辅助电极使用；微型单通道脑电采集装置设计了可替换直连电极；基于双串口的数据标签同步装置，双串口分别用于接收刺激程序发送的刺激标签信息和发送同步后的数据标签给上位机。本发明专利技术使得装置具有低功耗、微型化、便携性特点，便于穿戴，降低采集设备的复杂性，提高了标签的准确性，具有更高的扩展性、重构性。重构性。重构性。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道微型脑电采集系统
[0001]本申请为申请号2022116328985、申请日2022年12月19日、专利技术名称“一种多通道微型脑电采集系统”的分案申请。


[0002]本专利技术涉及脑电采集设备
，尤其涉及便于穿戴、体积小巧以及操作简便的多通道微型脑电采集设备。

技术介绍

[0003]传统台式脑电采集装置广泛应用于实验室中。由于其体积较大，质量重，且供电需要市电，会存在工频干扰，且只能应用于室内实验。传统台式常采用湿电极作为采集电极，在实验前需要在电极与头皮之间打导电膏，使头皮与电极保持良好的接触，降低接触阻抗。这会增加实验前期的准备工作量。同时在实验结束后，还需要清洗头发，清洗脑电帽。实验过程较为繁琐。由于使用长导线连接脑电帽与放大器，这就会增大引入共模干扰或者其他噪声的可能性，增加后期数据处理的复杂性。
[0004]现有技术手段虽然可以采集脑电信号，但是都是采用一些较为传统的采集设备进行信号采集，在采集脑电信号时，或多或少都会面临诸如以下的技术问题。
[0005]1)传统台式脑电采集设备，常采用帽式采集电极，体积大，市电供电，仅能应用于实验室中，无法走向实际应用。便携式脑电设备，体积重量还相对较大，采用头带、头盔等固定方式，隐秘性、可穿戴性较差，不易被消费者接受。
[0006]2)脑电采集设备使用长导线连接电极与放大器，这就会增大引入共模干扰或者其他噪声的可能性，增加后期数据处理的复杂性。
[0007]3)对于无线便携式脑电设备，在进行SSVEP等具有刺激标签实验时，需要搭配路由器和一个标签盒设备，增加了采集设备的复杂性。
[0008]4)脑电帽、头带、头盔式的采集电极位置固定不能改变，实验不灵活，可扩展性、重构性差。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0010]为此，本专利技术的目的在于提出一种多通道微型脑电采集系统及方法，本专利技术设计了一种微型单通道脑电采集电路，电路包括用于逻辑控制和数据传输的低功耗BLE MCU、用于采集脑电信号的低功耗程控增益模拟采集前端、用于各芯片提供供电的具有正负电压输出的电荷泵，以及用于系统供电的微型圆柱电池；并设计新的共模信号反馈通道，减少导联线的使用。装置具有低功耗、微型化、便携性特点；设计了发卡结构的佩戴方式和辅助电极固定方式结合，使微型的脑电采集设备，可以通过设备的发卡结构设计，固定在头皮上，配合具有粘性的凝胶电极使用，使电极和头皮具有粘连性，使用发卡、凝胶电极两种固定方式，具有微型、隐秘性、可穿戴性强的特点，更容易被消费者接受；微型单通道脑电采集装置
设计了可替换直连电极，可替换电极采用PCB基底焊盘与采集电路直接连接，减少长导线引入共模干扰或其他噪声的可能性，同时，可替换电极降低了实验成本；电极形式可采用湿电极、干电极、凝胶电极。电极本体可选圆盘电极，弹性铜球电极，烧结银氯化银电极。本专利技术设计了基于双串口的数据标签同步装置，双串口分别用于接收刺激程序发送的刺激标签信息和发送同步后的数据标签给上位机。基于双串口的数据标签同步装置，降低了采集设备的复杂性，提高了标签的准确性；本专利技术利用BLE一主多从的通信方式，设计了基于微型单通道脑电采集装置的多通道脑电采集系统。多个微型单通道脑电采集装置采集脑电数据，装置位置可按照标准10
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20标准导联放置，也可根据实验需要进行数量和位置的放置，以及连接方式的设计，具有更高的扩展性、重构性。
[0011]为达上述目的，本专利技术一方面提出了一种多通道微型脑电采集系统，包括：多个单通道脑电采集装置、数据标签同步装置和终端设备，其中，所述终端设备包括波形记录模块和刺激模块；
[0012]所述刺激模块，用于在产生刺激信号时，将刺激标签数据通过USB接口传输至所述数据标签同步装置；
[0013]所述数据标签同步装置，用于下发时钟同步信息和控制指令，同时接收所述刺激标签数据；
[0014]所述多个单通道脑电采集装置，用于接收所述时钟同步信息，并根据所述控制指令采集脑电数据，并通过BLE将所述脑电数据传输至所述数据标签同步装置；
[0015]所述数据标签同步装置，还用于同步所述脑电数据和所述刺激标签数据，并将同步后的数据和所述刺激标签数据传输至所述波形记录模块；
[0016]所述波形记录模块，用于展示所述刺激标签数据对应的脑电数据的波形和进行数据存储。
[0017]为达到上述目的，本专利技术另一方面提出了一种单通道脑电采集装置的固定方法，包括：
[0018]获取单通道脑电采集装置的固定方式；其中，所述固定方式，包括发卡佩戴结构和辅助电极结合的固定方式；所述发卡佩戴结构，包括硬件固定结构和发卡结构；
[0019]根据所述固定方式，利用发卡结构的凹槽和所述硬件固定结构以及所述辅助电极卡住被试的头发，以将所述单通道脑电采集装置固定于头皮上采集被试的脑电信号。
[0020]为达到上述目的，本专利技术另一方面提出了一种多通道微型脑电采集方法，包括：
[0021]在产生刺激信号时，获取刺激标签数据；
[0022]获取时钟同步信息进行时钟同步，并获取信号采集指令；
[0023]在所述时钟同步后，根据所述信号采集指令采集脑电数据，同步所述脑电数据和所述刺激标签数据；
[0024]基于同步后的数据获取所述刺激标签数据对应的脑电数据的波形并对相应数据进行存储。
[0025]本专利技术实施例的多通道微型脑电采集系统及方法，基于微型单通道脑电采集装置设计了发卡结构的佩戴和凝胶固定结合方式，使微型的脑电采集设备，可以通过设备的发卡结构设计，固定在头皮上，配合具有粘性的凝胶电极使用，使电极和头皮具有粘连性，使用发卡、辅助电极两种固定方式，具有微型、隐秘性、可穿戴性强的特点，更容易被消费者接
受；基于双串口的数据标签同步装置，降低了采集设备的复杂性。通过数据标签同步装置同步脑电数据和标签信息，具有低功耗、便携、微型、隐秘等特性，使实验场景不局限于实验室，更适用于室外使用。更利于用户接受，提升用户体验。多通道脑电采集系统利用BLE一主多从的通信方式，多个微型单通道脑电采集装置采集脑电数据，装置位置可根据实验需要进行数量和位置的放置，以及连接方式的设计，具有更高的扩展性、重构性。
[0026]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0028]图1为根据本专利技术实施例的多通道微型脑电采集系统结构示意图；
[0029]图2为根据本专利技术实施例的基于双显示器的SSVEP单通道脑电实验示意图；
[0030]图3为根据本专利技术实施例的单通道微型脑电采集系统架构图；
[0031]图4为根据本专利技术实施例的多通道微型脑电采集系统架构图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单通道脑电采集装置的固定方法，其特征在于，包括：获取单通道脑电采集装置的固定方式；其中，所述固定方式，包括发卡佩戴结构和辅助电极结合的固定方式；所述发卡佩戴结构，包括硬件固定结构和发卡结构；根据所述固定方式，利用发卡结构的凹槽和所述硬件固定结构以及所述辅助电极卡住被试的头发，以将所述单通道脑电采集装置固定于头皮上采集被试的脑电信号。2.根据权利要求1所述的固定方法，所述硬件固定结构包括壳体、采集电极固定结构、内部电路结构和电池固定结构，其中，所述壳体的采集电极固定结构为槽型结构，所述槽型结构用于固定可替换电极，所述槽型结构的槽中有与采集电路板的信号线连接的导电胶布或铜箔；所述壳体的内部电路结构为三层结构，所述三层结构内设的卡片结构分别放置电源板、电池模块和采集电路板，所述卡片结构设有长方形空槽用于放置采集电路板和电源板的连接线；所述壳体的电池固定结构，用于安放电源板的两个电极，所述壳体的一面设有长方形孔，所述长方形孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡雨，许敏鹏，钟子平，张泽旭，叶阳阳，李辉，明东，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：