[發明專利]便攜式腦電采集設備及其在SSVEP和運動想象中的應用

在審

• 申請號: 201810168228.X
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108433722A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 高忠科;黨偉東
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/00;G06F3/01;G06K9/62
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種便攜式腦電采集設備及其在SSVEP和運動想象中的應用，設備包括：用于提供電源的系統供電電路，及依次連接的腦電極帽轉接線、PGA放大電路、AD轉換器、STM32處理器和WIFI模塊。將壓縮感知理論嵌入便攜式腦電采集設備當中，在保證數據精度的前提下，很好地提升了數據的傳輸效率。在SSVEP和運動想象中的應用包括：用有限穿越可視圖復雜網絡對SSVEP腦電信號或運動想象EEG腦電信號進行數據分析，結合傳統的機器學習以及深度學習理論，能夠有效提高意念控制過程中的準確率，便攜式腦電采集設備在更廣泛領域的應用提供了可能。

技術領域

本發明涉及一種便攜式腦電采集設備。特別是涉及一種便攜式腦電采集設備及其在 SSVEP和運動想象中的應用。

背景技術

腦機接口技術是一種新型人機交互系統，是在人或動物的腦與外部設備間建立的直接連接通路，通過腦電采集設備讀取腦中的信號，然后經過計算處理，把這種信號轉化為相關的控制指令，并代替人的肢體或語言器官實現人與外界的交流以及對外部環境的控制。腦機接口技術涉及神經科學、信號檢測、模式識別等多學科，在殘疾人康復訓練、生物醫學、游戲娛樂等領域發揮著重要的作用。

運動想象范式是在沒有肢體運動的情況下，被試者自主進行思維活動，想象某一特定的運動場景，產生連續的EEG腦電信號，由腦電采集設備感知，分析系統對其特征進行分析的過程。相對于其他腦電實驗范式而言，運動想象不需要附加刺激界面，在設備要求便攜化、小型化時，仍可以保證較高的準確率，具有獨特的優點。

穩態視覺誘發電位(SSVEP)，是指依托于一定頻率的刺激在EEG腦電信號中產生響應的倍頻響應，其中刺激主要是固定頻率的閃爍，它可以可靠地應用于腦機接口系統。相對于其他信號而言，SSVEP具有更高的分類準確率、更快的信息傳輸率，系統和實驗設計更加簡便，而且需要的訓練次數也比較少。

復雜性科學作為當代科學發展的前沿領域之一，其發展廣泛應用于社會學、物理統計學、經濟學、控制學、工程學、生物醫學等多個跨學科研究領域，該理論提出的非線性時間序列分析方法，把每個通道當作一個節點，把節點間的某種聯系當作連邊，這樣該系統就被抽象成了復雜網絡，把對的研究同一轉化為對復雜網絡的分析，利用網絡指標可分析非線性時間序列的內在特性，準確把握其規律。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠實現多自由度意念控制的便攜式腦電采集設備及其在SSVEP和運動想象中的應用。

本發明所采用的技術方案是：一種便攜式腦電采集設備，包括，系統供電電路、腦電極帽轉接線、PGA放大電路、AD轉換器、STM32處理器和WIFI模塊，其中，所述腦電極帽轉接線的輸入端連接腦電極帽用于采集腦電信號，輸出端依次連接PGA放大電路、AD轉換器和STM32處理器，所述STM32處理器分別連接PGA放大電路和AD轉換器用于對PGA 放大電路和AD轉換器的工作狀態進行控制，所述WIFI模塊連接STM32處理器用于通過無線局域網使STM32處理器與上位機進行通信，所述系統供電電路分別連接PGA放大電路、 AD轉換器、STM32處理器和WIFI模塊用于提供電源。其中，

所述的系統供電電路提供3.3伏和5伏兩種直流電源；

所述的電極帽轉接線采用國際標準1.5mm孔式插口；

所述的PGA放大電路采用可編程增益放大器，能通過程序調節放大倍數，提高測量精度；

所述的AD轉換器的轉換精度為24位；

所述的STM32處理器采用STM32F407ZET6芯片，STM32處理器一方面接收AD轉換器發送的數字信號，一方面對AD轉換器的工作狀態進行控制；

所述的WIFI模塊最大傳輸速率為40Mbps。