[發明專利]一種基于光電探測傳感器實現視覺刺激與腦電采集的時間同步系統及方法

在審

• 申請號: 202011282792.8
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112386266A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 楊杰
• 申請（專利權）人: 廣州市潤杰醫療器械有限公司
• 主分類號: A61B5/378
• 分類號: A61B5/378;A61B5/31;A61B5/372
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 董覺非;張凱

本發明公開了一種基于光電探測傳感器實現視覺刺激與腦電采集的時間同步系統及方法，包括依次連接的多個光電探測傳感器、多個前置放大器、次級放大器、數模轉換器、計算機主機以及顯示屏組；所述顯示屏組包括主機顯示器以及副屏顯示器；當所述副屏顯示器播放視覺刺激圖片時，所述副屏顯示器的左下角和右下角均出現白色方塊圖片；多個所述前置放大器包括第一前置放大器、第二前置放大器和第三前置放大器；所述第二前置放大器連接腦電極，用于腦電信號的采集輸入；所述光電探測傳感器包括分別覆設于兩個白色方塊圖片位置處的第一光電探測傳感器和第二光電探測傳感器；本發明操作方便，穩定可靠，實現了視覺刺激與腦電采集的時間同步。

技術領域

本發明涉及神經電生理技術領域，特別涉及一種基于光電探測傳感器實現視覺刺激與腦電采集的時間同步系統及方法。

背景技術

在誘發電位與事件相關電位中，為了保證視覺刺激播放與腦電信號采集的時間同步，通常采用同步控制器MCU或并口同時向兩臺電腦時序觸發信號，或者通過軟件發送時序信號觸發視覺刺激播放，或者通過無線網絡的時鐘校準等方式，這只是理論上的同步，現實中，由于刺激的播放是在電腦上進行，會受現代操作系統的性能限制和影響，而現代的操作系統不是實時的操作系統，也不是單一進程的操作系統，現代操作系統采用的是輪詢方式，即刺激播放進程的執行時間會受操作系統中其余進程的影響，因此每次收到觸發時序信號后，刺激開始在屏幕上渲染顯示的時間具有一定隨機性，加之通用顯示器的刷新率為60Hz-80Hz,也會導致視覺刺激至少有平均12.5-17ms的延時，最致命的是，從收到觸發時序信號到視覺刺激真正在屏幕上渲染顯示的時間間隔是不固定的，從而導致通常有5-20ms的延時，而腦電信號實際上早就開始采集了，不能保證每次刺激播放的開始時間與腦電信號采集的開始時間真正同步，而誘發電位和事件相關電位的幅度極低，在疊加平均時極易受每次刺激的延時影響，輕則導致波幅降低，重則導致波形失真，必須要求每次刺激的延時低于10ms，甚至低于5ms才不致發生信號嚴重失真，保證同步的延時最好是低于1ms。

通過查閱相關專利，專利號為CN2753290Y及CN101507606A的專利通過同步控制器MCU或并口同時向兩臺電腦發送同步時序信號，或通過軟件發送同步時序信號以控制視覺/聽覺刺激和腦電采集的同步，除此之外，專利號為CN 103607269的專利通過網絡時鐘校準的方法達到同步，這只是理論上的同步，由于刺激播放仍然受計算機操作系統控制，要做到從收到時序信號到刺激開始播放的延時穩定并且小于1ms,幾乎在理論上是不成立的，首先因為時鐘校準需要三次握手通信，時間就不止1ms,加上無線傳輸也有幾毫秒的延時，仍舊很難繞過操作系統的限制達到真正的同步，這些方案只能在理論上接近刺激播放的開始時間，很難達到視覺刺激播放與腦電采集真正的同步，同時需要額外的硬件、軟件或無線網絡，并且操作起來比較復雜，不能從根本上解決上述時間同步方式的延時問題。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種操作方便且穩定可靠的基于光電探測傳感器實現視覺刺激與腦電采集的時間同步系統及方法，通過引入光電探測傳感器，在播放視覺刺激時，光電探測傳感器在不到1ms的時間內探測到視覺刺激的開始時間，以刺激的真正開始時間來標記相應腦電采集的開始時間，同時輸入視覺刺激的光電探測信號和腦電信號，以達到最理想的時間同步效果；

為實現上述發明的目的，本發明采用的技術方案實現如下：一種基于光電探測傳感器實現視覺刺激與腦電采集的時間同步系統，其特征在于：包括依次連接的多個光電探測傳感器、多個前置放大器、次級放大器、數模轉換器、計算機主機以及顯示屏組；

所述顯示屏組包括用于顯示軟件采集界面的波形的主機顯示器以及用于顯示視覺刺激圖片的副屏顯示器；當所述副屏顯示器播放視覺刺激圖片時，所述副屏顯示器的左下角和右下角均出現白色方塊圖片；

多個所述前置放大器包括第一前置放大器、第二前置放大器和第三前置放大器；所述第一前置放大器、第二前置放大器和第三前置放大器與所述次級放大器連接；所述第二前置放大器連接腦電極，用于腦電信號的采集輸入；