[實用新型]基于FPGA和DSP的神經信號高精度實時處理反饋系統

有效

• 申請號: 201721620576.3
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN208464069U
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 馬梅方;貢旭彬
• 申請（專利權）人: 江蘇易格生物科技有限公司
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04;A61B5/00
• 代理公司: 南京常青藤知識產權代理有限公司 32286
• 代理人: 黃胡生

本實用新型提供基于FPGA和DSP的神經信號高精度實時處理反饋系統，包括依次連接的前端記錄電極、中間級信號調理電路、處理主系統和電腦端，所述處理主系統還連接有外設刺激器；所述處理主系統包括相互連接的神經信號采集單元和神經信號分析處理實時反饋單元，所述神經信號采集單元用于獲取神經信號并無延時同步并行的將神經信號數據輸送至后端，所述神經信號分析處理實時反饋單元用于從所述神經信號采集單元快速獲取神經信號數據進行數據分析并自動快速的控制所述外設刺激器對被試進行反饋刺激。本實用新型解決在獲取海量神經信號數據的同時，不能實時高效分析獲取信號特征量，形成快速反饋環路的問題。

技術領域

本實用新型屬于神經信號處理技術領域，具體涉及一種基于FPGA和DSP的神經信號高精度實時處理反饋系統。

背景技術

目前普遍針對多通道神經信號的數據采集分析與反饋工作的流程框圖如圖2所示，神經信號首先由前端記錄電極所獲取到，經過中間級模擬電路的放大、簡單濾波、及模數轉換過后，最后將數字信號傳送至電腦主機，在主機端運行有數據處理、分析、顯示、存儲的軟件，依靠電腦主機的運算能力及高效的軟件算法，對數字信號進行包括降噪、濾波、差分等處理，并進行數據分析以得到神經信號中有效的特征量，再經由主機控制外設硬件對被試進行包括聲音、電流、光等不同形式的反饋刺激。

市面上已存在有多通道神經信號記錄系統，能保證同一硬件主機獲取到大量(超過256通道)的神經信號數據，但分析這些數據的算法過程大都在電腦端實現。因為電腦端操作系統客觀存在的延時效應，即使電腦端的軟件能夠精確分析識別出有效的信號特征量，但是在進行反饋環路調制時，并不能起到實時快速的效果，其延時平均超過20ms。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于FPGA和DSP的神經信號高精度實時處理反饋系統，解決在獲取海量神經信號數據的同時，不能實時高效分析獲取信號特征量，形成快速反饋環路的問題。

本實用新型提供了如下的技術方案：

基于FPGA和DSP的神經信號高精度實時處理反饋系統，包括依次連接的前端記錄電極、中間級信號調理電路、處理主系統和電腦端，所述處理主系統還連接有外設刺激器；

所述處理主系統包括相互連接的神經信號采集單元和神經信號分析處理實時反饋單元，所述神經信號采集單元分別連接所述中間級信號調理電路和所述電腦端，所述神經信號分析處理實時反饋單元連接所述外設刺激器；

所述神經信號采集單元用于獲取所述前端記錄電極中存在的神經信號并無延時同步并行的將神經信號數據輸分別送至所述電腦端和所述神經信號分析處理實時反饋單元，所述神經信號分析處理實時反饋單元用于從所述神經信號采集單元快速獲取神經信號數據進行數據分析并自動快速的控制所述外設刺激器對被試進行反饋刺激。

優選的，所述神經信號采集單元包括依次連接的數據獲取模塊、數據緩存模塊和第一數據通訊模塊，所述數據獲取模塊連接所述中間級信號調理電路，所述第一數據通訊模塊分別連接所述電腦端和所述神經信號分析處理實時反饋單元。

優選的，所述神經信號分析處理實時反饋單元包括依次連接的第二數據通訊模塊、處理分析模塊和反饋控制模塊，所述第二數據通訊模塊連接所述第一數據通訊模塊，所述反饋控制模塊連接所述外設刺激器。

優選的，所述處理主系統還包括第一數據存儲器和第二數據存儲器，所述第一數據存儲器與所述數據緩存模塊相互連接，所述第二數據存儲器與所述處理分析模塊相互連接。

優選的，所述神經信號采集單元采用FPGA，所述神經信號分析處理實時反饋單元采用DSP，所述DSP的數量至少為1個。

優選的，所述處理主系統與所述電腦端之間采用光纖、以太網或USB通信連接。