[發(fā)明專利]一種基于有源電極的腦電采集裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711115034.5
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107898456A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程亞宇
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳貝特萊電子科技股份有限公司
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/0478;A61B5/04
• 代理公司: 深圳市蘭鋒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44419
• 代理人: 曹明蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及腦電信號采集裝置，尤其涉及一種基于有源電極的腦電采集裝置及方法。

背景技術(shù)

腦電信號包含了大量的生理與病理信息，通過對腦電信號的處理，不僅可以為醫(yī)生提供臨床診斷的依據(jù)，還可以為某些腦疾病提供有效的輔助治療手段。國內(nèi)外對于腦電信號進行特性分析和特征提取的研究已經(jīng)取得了重大的進展和成果。腦電信號的主要特點為：腦電信號幅度為5uV～100uV，一般只有50uV左右；頻率范圍為0.5Hz～35Hz，具有極強的工頻50Hz干擾和極化電壓干擾；內(nèi)阻從幾千歐姆到幾百千歐姆不等且易于變化。

市場上主流的腦電采集系統(tǒng)或者設(shè)備，都是采用分離元器件搭建而成，體積大，笨重不便攜；而且這些方案基本上都采用單片機作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和控制器，采集到信號精度相對較低。傳統(tǒng)的腦電采集電路中，由于人體內(nèi)阻較大以及接觸電阻的因素，采集電極大多采用濕電極，接觸電阻大大降低，對后級的阻抗要求也同樣降低，因此該方案中可不采用射隨器提高采集電路的輸入阻抗，但采用濕電極使得被采集者采集部位殘留大量導電膏，造成很大不便。

現(xiàn)有技術(shù)中，結(jié)合圖1和圖2所示，采用干電極的采集方案中，腦電采集電極100通過電極線101而連接于采集電路板106，采集電路板106包括有依次連接的射隨器102、儀表放大器103、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器104和單片機105，該方案中，在采集電路板106的前端加入射隨器102，以提高采集電路的輸入阻抗，但是在通常情況下，從腦電采集電極100到射隨器102之間有較長的電極線101，會導致采集到的信號產(chǎn)生較大的波動。而且該方案采用單片機作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和控制器，采集到信號精度相對較低。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的兩種方案，由于腦電信號幅度很低，射隨器及儀表放大器的等效輸入噪聲都會降低信號采集電路的信噪比，而且大多采用單片機進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，造成信號精度相對較低。同時，目前市場中腦電采集方案主要采用分立元器件搭建而成，體積大并且采集方式不簡便。此外，若采用濕電極方案，雖然可以得到較穩(wěn)定準確的信號，但采集后殘留大量導電膏，造成很大不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用有源電極提高采集裝置的抗干擾性與信號采集質(zhì)量，同時實現(xiàn)采集設(shè)備小型化、便攜化、采集過程簡便化的基于有源電極的腦電采集裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種基于有源電極的腦電采集裝置，其包括有源電極、腦電信號采集器和電極線，所述電極線連接于有源電極和腦電信號采集器之間，所述有源電極內(nèi)置有腦電電極和單位增益放大器，所述腦電信號采集器包括有依次連接的差分放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器和接口電路，其中：所述腦電電極用于獲取腦電信號并傳輸至單位增益放大器；所述單位增益放大器用于對腦電電極采集的腦電信號進行放大處理后，通過電極線傳輸至差分放大器；所述差分放大器用于將單位增益放大器輸出的電信號差分放大至預(yù)設(shè)倍數(shù)后傳輸至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器用于將差分放大器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳輸至數(shù)字信號處理器；所述數(shù)字信號處理器用于接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號并通過接口電路上傳至上行設(shè)備。

優(yōu)選地，所述腦電信號采集器包括有用于供電的電源模塊。

優(yōu)選地，所述差分放大器的輸入端串聯(lián)有第一斬波電路。

優(yōu)選地，所述第一斬波電路包括有第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述第一MOS管的漏極和第二MOS管的漏極相互連接后作為第一斬波電路的一個輸入端，所述第三MOS管的漏極和第四MOS管的漏極相互連接后作為第一斬波電路的另一個輸入端，所述第二MOS管的源極和第四MOS管的源極相互連接后作為第一斬波電路的一個輸出端，所述第一MOS管的源極和第三MOS管的源極相互連接后作為第一斬波電路的另一個輸出端，所述第一MOS管的柵極、第二MOS管的柵極、第三MOS管的柵極和第四MOS管的柵極分別用于接入時鐘信號，藉由所述時鐘信號而控制第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的通斷狀態(tài)，以令所述第一斬波電路對差分放大器輸入端的電信號進行斬波調(diào)制。

優(yōu)選地，所述差分放大器的輸出端串聯(lián)有第二斬波電路，所述第二斬波電路的電路結(jié)構(gòu)與第一斬波電路相同。

優(yōu)選地，所述腦電信號采集器包括有時鐘電路，所述時鐘電路用于為第一斬波電路和第二斬波電路提供時鐘信號。