[實用新型]一種超微型無線電生理信號采集處理系統

有效

• 申請號: 201822186908.2
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN209826721U
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 吳正平;李衛東;魏歡;楊翔宇;謝戰戰
• 申請（專利權）人: 南京暢享醫療科技有限公司;上海交通大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/00;G08C17/02;H02J50/20
• 代理公司: 32285 南京先科專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 孫甫臣

本實用新型公開一種超微型無線電生理信號采集處理系統，包括上位機和下位機，所述上位機與所述下位機通訊連接，接收所述下位機發送的數據，并控制所述下位機工作；所述下位機包括神經信號傳感器、控制器、無線供電電路、電生理信號采集電路和無線數據傳輸電路。本系統是通過傳感器采集電生理信號，經過AD（模數）轉換后存儲在內部存儲器或通過無線方式發送到上位機軟件進行存儲、分析處理，可采用無線供電方式持續供電，應用于神經信息、腦科學和神經網絡等大腦功能方面研究。

技術領域

本發明涉及一種涉及神經科學和生物醫學工程、醫學、機械工程等領域，是一種超輕、超微型無線多通道電生理信號采集、存儲和處理系統。

背景技術

神經信息、腦科學和神經網絡等大腦功能方面的研究離不開電生理信號采集與處理，電生理信號采集與處理是一種多學科、多層次、多技術交叉的信號處理技術。從微觀層面、介觀層面到宏觀層面都有很多國內外的研究團隊從事相關的工作。在介觀層面研究神經元功能的理解和調控方面，神經元電信號的獲取和調控是研究必須的手段。

神經元信號的放電頻率一般在300Hz以上，前端所用傳感器（微型電極）一般采用鎳鎘合金、鉑銥合金等與生物腦組織相容材料，采集系統將前端電極獲取到的微弱信號進行放大、信號處理、存儲以及傳輸。采集系統記錄到的神經元放電信號（Spike）可以用于研究個體在接收某一刺激或者執行任務時腦區間神經元放電在時間、空間的聯系。

當前電生理采集系統通常在被試頭部固定一個放大器（Headstage），再用有線方式與之連接并將信號傳輸到數據采集系統。使得整套系統體積較大，成本非常高，雖然前端放大器體積越做越小，但仍為有線方式，容易引入外部噪聲干擾，而且允許自由活動的區域有限，限制了研究范圍和領域。

發明內容

發明目的：本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種無線多通道電生理信號記錄處理系統，解決因有線傳輸方法限制被試對象自由活動的問題，同時利用無線充電技術解決了普通電池供電方案不能長時間工作的問題。

技術方案：本發明所述超微型無線電生理信號采集處理系統，包括上位機和下位機，所述上位機與所述下位機通訊連接，接收所述下位機發送的數據，并控制所述下位機工作；

所述下位機包括神經信號傳感器、控制器、無線供電電路、電生理信號采集電路和無線數據傳輸電路；其中，所述無線供電電路、電生理信號采集電路和無線數據傳輸電路分別與所述控制器連接，由所述控制器控制工作；

所述無線供電電路包括發射源部分和電能接收部分，電能接收部分與所述控制器連接，在所述控制器控制下向所述神經信號傳感器電生理信號采集電路和無線數據傳輸電路提供電源；

所述電生理信號采集電路為多層板電路結構，與所述神經信號傳感器綁定安裝，且所述電生理信號采集電路的前端與神經信號傳感器電性連接，電生理信號采集電路上集成放大器、模數轉換器和串行傳輸接口；串行傳輸接口與所述控制器通信連接，用于向所述控制器發送數據；

所述控制器與無線數據傳輸電路連接，控制所述無線數據傳輸電路向上位機傳輸數據。

本發明進一步優選地技術方案為，所述無線供電電路為高頻E類功率放大電路，工作頻率640KHz；所述無線供電電路的發射源部分為LC串聯諧振電路，電感L由直徑為1mm的多股紗包線繞制而成；電能接收部分為LC并聯諧振回路。

優選地，所述無線供電電路的發射源部分還包括電池、電源穩壓器和電量計，電池為可充電式鋰電池，電源穩壓器為TPS62170芯片，輸出3.3V工作電壓，電量計為LTC2941芯片。

優選地，所述神經信號傳感器由1-32通道輸入電極、電極片基板和高密度接口組成，輸入電極的材質為鎳鎘合金、銥、鉑或金，阻抗范圍在200K?Ω-800KΩ之間。