[發(fā)明專利]一種腦電檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210032744.2
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102525453A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 花懷海
• 申請（專利權）人: 南京偉思醫(yī)療科技有限責任公司;南京偉思瑞翼電子科技有限公司
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

?本發(fā)明涉及一種腦電檢測裝置及相應的檢測方法。

背景技術

隨著現(xiàn)代醫(yī)學診斷技術的發(fā)展，近幾年人們開始對人類大腦思維活動所產(chǎn)生的生物電活動（即事件相關電位）進行檢測和研究，這就對采集腦電信號的頻帶要求越來越寬，而且腦電信號往往要求多通道同時采集，每個通道帶寬最高達到0—2000Hz，這就要求每個通道的采樣頻率至少要達到4KHz以上。

對于微弱的腦電信號，往往是伴隨著大得多的干擾信號同時存在，將腦電信號放大同時也不可避免將干擾信號放大。對于微伏級的腦電信號，要想在16位以下的采樣系統(tǒng)中分辨清楚就必須至少放大1000-10000倍，而這樣干擾信號又會使放大器飽和。這對矛盾在常規(guī)的放大器中難以解決。有效的解決方案就是減小放大倍數(shù)同時提高AD轉換的精度，經(jīng)過計算采用24位的轉換精度，放大倍數(shù)只要5-10倍就能滿足要求。大的干擾信號可以在采樣進來AD轉換后通過數(shù)字濾波的辦法來去除。但是，提高采樣精度又帶來新的問題；現(xiàn)有的高精度AD采樣芯片大都是∑－⊿型的，它是通過用過采樣的辦法犧牲采樣率來實現(xiàn)高精度的，因此采樣率不高。

常規(guī)數(shù)字化腦電圖儀是將由電極線引入的多路腦電信號先分別進行模擬放大和濾波，然后經(jīng)過模擬開關的分時切換，形成一路模擬信號進行AD轉換，再把轉換后的數(shù)據(jù)通過各種通訊介質傳送到計算機中進行處理。對于每個通道4K?Hz的采樣率，即使按照16個通道計算，一片AD轉換器的采樣率也要達到64KHz，這對于24位精度的∑－⊿型AD轉換器是無法做到的。關鍵在于∑－⊿型AD轉換器在進行高精度轉換時，要求輸入的模擬信號必須是同一路連續(xù)不斷的，不能經(jīng)過開關的切換。

因此現(xiàn)有的常規(guī)數(shù)字化腦電圖儀并沒有同時解決好對多路腦電信號進行寬帶寬（0—2000Hz），高精度（24位），高采樣率采樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠同時滿足采樣率和采樣精度的腦電檢測裝置。

技術方案：本發(fā)明所述的腦電檢測裝置，包括前置放大電路、抗混疊濾波電路、AD轉換器和分析用計算機，所述前置放大電路、抗混疊濾波電路和AD轉換器分別有若干個，其中每一個前置放大電路、一個抗混疊濾波電路和一個AD轉換器依次連接分別構成一條采樣和模數(shù)轉換電路，若干條采樣和模數(shù)轉換電路并聯(lián)連接，形成若干路數(shù)據(jù)流，先分路進行高頻率采樣和高精度AD轉換；再通過一個高速數(shù)據(jù)匯集電路將各分路轉換好的數(shù)據(jù)流按照一定的幀結構匯集成一條高速數(shù)據(jù)流，經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸電路送到分析用計算機進行分析和處理。

所述高速數(shù)據(jù)匯集電路包括主時鐘、時序邏輯電路、匯集總線、鎖存/串行移位寄存器和若干個緩沖門；各條采樣和模數(shù)轉換電路分別將采樣的數(shù)據(jù)送到一個緩沖門；所述時序邏輯電路基于所述主時鐘，按照幀結構的要求，在不同的時刻從不同路的門控信號線上送出門控信號，控制對應的緩沖門打開，將該路的采樣數(shù)據(jù)送到匯集總線上；每條路上的采樣數(shù)據(jù)被送到匯集總線后，所述時序邏輯電路都向所述鎖存/串行移位寄存器送出鎖存信號將數(shù)據(jù)裝入所述鎖存/串行移位寄存器中，所述鎖存/串行移位寄存器在串行時鐘的控制下將裝入的數(shù)據(jù)以串行的方式輸出形成高速數(shù)據(jù)流。

根據(jù)實際需要，比較優(yōu)選地，所述采樣和模數(shù)轉換電路共有70條，形成70個數(shù)據(jù)流通道。每通道采樣率高達10?KHz，帶寬為0～2000Hz，采樣精度達24位的腦電檢測裝置。

根據(jù)國家對醫(yī)療器械強制性標準的要求，與患者接觸的電極和網(wǎng)電源之間的隔離電壓必須要達到4500伏特以上。本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸電路采用光纖隔離和USB接口的方式接入分析用計算機，本發(fā)明在放大器和電腦之間采用光纖傳輸數(shù)據(jù)使得隔離電壓可以遠大于國家標準的要求。

腦電信號首先通過貼在人體頭皮上的電極引入到前置放大電路，伴隨著腦電信號會有很多干擾和偽跡，這些無用信號往往比有用的腦電信號大幾百甚至上千倍。這就要求前置放大器既能放大腦電信號又有抑制干擾信號的能力。因此所述前置放大電路采用高共模抑制比和高輸入阻抗的儀表放大器AD620。為了不讓干擾信號將放大器飽和，放大器處于低增益狀態(tài)下應用，放大倍數(shù)控制在5～10倍。這樣可以使輸入信號的動態(tài)范圍擴大到±300mV。

為了使后面的AD采樣電路工作在10?KHz采樣率下滿足抽樣定理的條件，必須限制輸入到AD采樣電路信號的頻率范圍。本發(fā)明采用了一個二階低通有源濾波電路，將輸出信號的頻帶限制到0～2000Hz。