[發(fā)明專利]一種去除腦電信號中頭皮肌電偽跡的穿戴采集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711360465.8
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107928666B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁永紅;尤文斌;姚悅;王海霞;楊磊;馬鐵華;田曉虹;路萬里;郭晶;張超穎;申飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/0478;A61B5/00
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發(fā)明公開了一種去除腦電信號中頭皮肌電偽跡的穿戴采集裝置，屬腦電波測試存儲及處理領(lǐng)域。針對目前腦電采集中干電極與頭皮接觸情況未知而造成信號不完整，和頭皮肌肉運動等引起的偽跡問題，本裝置通過在干電極上設(shè)置可伸縮結(jié)構(gòu)構(gòu)成腦電及頭皮肌電傳感器，使電極緊隨頭皮運動，實時且同時采集雙通道信號——腦電信號和頭皮肌電信號；板上處理器對每個時間點的腦電和頭皮肌電信號實時分析，給出電極與頭皮接觸良好程度值，并進行數(shù)據(jù)處理以消除頭皮肌電偽跡；將處理后的腦電信號和接觸度通過無線模塊上傳至客戶端進行后續(xù)處理；該裝置的優(yōu)點有：硬件部分實現(xiàn)腦電信號的實時自動去頭皮肌電偽跡處理，準(zhǔn)確給出電極接觸頭皮良好程度值，對腦電采集及后續(xù)研究具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬腦電信號測試存儲及處理領(lǐng)域，具體為一種具備了能夠?qū)崟r且同時采集腦電和頭皮肌電兩種信號的腦電及頭皮肌電傳感器和應(yīng)用該腦電及頭皮肌電傳感器的去除腦電信號中頭皮肌電偽跡的穿戴采集裝置，實現(xiàn)了在裝置的硬件部分即可去除腦電信號中的頭皮肌肉運動等相關(guān)偽跡，輸出純凈腦電信號，且頭皮與電極接觸良好，該裝置適用于以腦電數(shù)據(jù)為依據(jù)的研究領(lǐng)域中的腦電信號的采集、存儲及處理環(huán)節(jié)，滿足了急需采集裝置直接輸出純凈腦電數(shù)據(jù)的需求。

背景技術(shù)

因頭皮腦電信號含有大量人體生理信息，腦電信號為疾病診斷和預(yù)防、腦功能研究、腦機接口等研究領(lǐng)域提供重要依據(jù)，但腦電信號極易受到噪聲干擾，實際中采集的腦電信號含有大量偽跡，而若能采集到偽跡的源信號，以其為參考即可實現(xiàn)相關(guān)偽跡的去除，獲取到純凈的腦電信號?，F(xiàn)存的腦電采集裝置中通常采用干電極和濕電極采集腦波，其中濕電極采集效果略好于干電極，但其時效短、實施復(fù)雜，故大多使用干電極采集腦波；干電極通過腦電帽等結(jié)構(gòu)與頭皮直接接觸，受試者的輕微運動就會引起干電極與頭皮脫離，造成數(shù)據(jù)缺失；同時，腦電采集轉(zhuǎn)置中不設(shè)置去偽跡模塊，都是將采集的腦電信號上傳至上位機進行去偽跡處理，極大降低了腦電信號的研究效率。本發(fā)明解決了干電極與頭皮接觸不良造成的數(shù)據(jù)缺失問題并增設(shè)腦電及頭皮肌電傳感器，實現(xiàn)了頭皮肌電信號和腦電信號的同時采集，同時能夠在采集裝置的硬件部分即可去除頭皮運動引起的頭皮肌電偽跡，輸出純凈的腦電信號，并給出頭皮與電極接觸良好程度值，為腦電信號研究領(lǐng)域提供可靠的腦電數(shù)據(jù)采集裝置。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是：提供腦電及頭皮肌電傳感器和去除腦電信號中頭皮肌電偽跡的穿戴采集裝置，該裝置的研制成功解決了腦電信號中由頭皮肌肉運動引起的肌電偽跡的實時去除問題和電極與頭皮接觸度檢測問題。

本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

技術(shù)方案一：一種去除腦電信號中頭皮肌電偽跡的穿戴采集裝置，包括耳夾電極、采集電路、放大電路、濾波電路、AD轉(zhuǎn)換電路、無線模塊、存儲器和中央處理器，其中耳夾電極作為參考電極，還包括腦電及頭皮肌電傳感器，腦電及頭皮肌電傳感器包括干電極和絕緣殼體，絕緣殼體內(nèi)部設(shè)置有絕緣管，絕緣管上纏繞有導(dǎo)電繞組，干電極上固定有絕緣柱，絕緣柱插入到絕緣殼體內(nèi)的絕緣管中，絕緣管內(nèi)設(shè)置有連接絕緣柱和絕緣管的彈簧，絕緣柱一端端部還設(shè)置有絕緣連接體，絕緣連接體的端部連接有與導(dǎo)電繞組電連接的移動導(dǎo)電滑環(huán)，導(dǎo)電繞組的一端端部設(shè)置有固定導(dǎo)電滑頭，移動導(dǎo)電滑環(huán)和固定導(dǎo)電滑頭分別引出有伸出絕緣殼體的頭皮肌電信號線1和頭皮肌電信號線2，干電極上引出腦電信號線，腦電及頭皮肌電傳感器通過信號線和采集電路連接，測得的腦電信號和頭皮肌電信號經(jīng)過放大電路、濾波電路、AD轉(zhuǎn)換電路進行信號調(diào)理，進入中央處理器進行腦電信號的去偽跡處理，中央處理器利用每一采樣點的腦電信號和頭皮肌電信號的對應(yīng)關(guān)系，依次判定每個采樣點的腦電信號是否包含頭皮肌電偽跡，對含有頭皮肌電偽跡的腦電信號進行閾值去偽跡處理，除去其中的偽跡成分，最終得到不含頭皮肌電偽跡的腦電信號，然后將每個采樣點去除偽跡后的腦電信號和去除偽跡前的腦電信號進行比較，根據(jù)腦電及頭皮肌電傳感器的采樣頻率和采樣時間得到其采樣點總數(shù)，結(jié)合每個采樣點的比較結(jié)構(gòu)和采樣點總數(shù)進行數(shù)據(jù)處理得到電極與頭皮接觸程度值，存儲在存儲器中；中央處理器通過無線模塊將去除頭皮肌電偽跡的腦電信號和接觸程度值上傳至上位機進行后續(xù)處理。