[發明專利]一種腦電信號采集裝置及方法

有效

• 申請號: 202011544346.X
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112568913B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 李曉;寇建閣;石巖;王娜;王一軒;任帥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總醫院第四醫學中心
• 主分類號: A61B5/369
• 分類號: A61B5/369;A61B5/291;A61B5/263;A61B5/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種腦電信號采集裝置及方法，包括：第一信號采集電極、第二信號采集電極、信號處理器和無線發射模塊；第一信號采集電極、第二信號采集電極和無線發射模塊分別與信號處理器電性連接；無線發射模塊與腦機接口無線通信；第一信號采集電極用于采集ECoG信號；第二信號采集電極用于采集Spike信號；信號處理器用于將Spike信號和ECoG信號進行處理及轉換；無線發射模塊用于將處理及轉換后的Spike信號和ECoG信號發送至腦機接口；腦機接口對Spike信號和ECoG信號進行訓練，并建立受體不同動作下的Spike信號和ECoG信號之間的關聯性。本發明既能夠長期安全采集腦電信號，又能提供高信噪比。

技術領域

本發明涉及醫療設備技術領域，更具體的說是涉及一種腦電信號采集裝置及方法。

背景技術

多年來，脊髓損傷和癲癇病人遭受運動能力不足的巨大困擾，雖然該類疾病在臨床上已經取得了一定的研究進展，但距離真正的運動能力恢復還是有很大的差距。對此，研究工作者在工程領域對其展開研究，并取得了較好的效果。其中，腦機接口技術(brain-computer?interface)作為一種新興的人機交互方式，已成為當前國際研究熱點。腦機接口是指不依賴外圍神經和肌肉等神經通道，直接實現大腦與外界信息傳遞的通路，并將這種信息轉化為控制信號或刺激信號去直接控制外部輔助裝置或直接刺激運動肌肉等人體運動執行器，從而使病人重新獲得運動能力。腦機接口技術在殘障人士運動功能重建與修復、無障礙人機交互、生物智能與人工智能的融合等研究和使用領域都取得了令人矚目的成就。

然而，作為腦機接口技術最重要的環節之一的腦電信號采集技術存在著技術瓶頸。現存的腦電信號采集方式可分為植入式(invasive)和非植入式(noninvasive)兩大類。對于植入式電極，又可分為破壞腦硬膜的神經鋒電位(Spike)、局部場電位(Local?fieldpotential,LFP)和不破壞腦硬膜的皮層腦電信號(electrocorticography,ECoG)。一方面對于植入到腦硬膜之內的電極，腦組織會產生一定的免疫排異反應，電極插入腦組織后，大腦里的膠質細胞會逐漸包裹電極采集端，這不僅加大了電極和神經細胞之間的距離，同時也使電極絕緣，增加電極阻抗，電信號會逐漸微弱直至采集不到；另一方面，對于ECoG采集方式，由于腦電信號微弱，導致信號空間分辨率和信噪比相對較低，信號解碼自由度不高。這些問題使得腦機接口研究在發展上遇到瓶頸，妨礙了研究的深入和實用化進程，因此提供一種既能夠長期安全采集又能提供高信噪比的腦電信號采集裝置及方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種腦電信號采集裝置及方法，既能夠長期安全采集腦電信號，又能提供高信噪比。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種腦電信號采集裝置，包括：第一信號采集電極、第二信號采集電極、信號處理器和無線發射模塊；所述第一信號采集電極、所述第二信號采集電極和所述無線發射模塊分別與所述信號處理器電性連接；所述無線發射模塊與腦機接口無線通信；

所述第一信號采集電極用于采集ECoG信號；所述第二信號采集電極用于采集Spike信號；所述信號處理器用于將所述Spike信號和所述ECoG信號進行處理及轉換；所述無線發射模塊用于將處理及轉換后的所述Spike信號和所述ECoG信號發送至所述腦機接口；所述腦機接口對所述Spike信號和所述ECoG信號進行訓練，并建立受體不同動作下的所述Spike信號和所述ECoG信號之間的關聯性。

優選的，在上述一種腦電信號采集裝置中，所述第一信號采集電極包括水凝膠基底和多個觸點電極；所述觸電電極呈陣列排布在所述水凝膠基底表面。

優選的，在上述一種腦電信號采集裝置中，所述第二信號采集電極包括陶瓷基底和多個微絲電極；所述微絲電極的一端嵌入至在所述陶瓷基底，且呈陳列排布；所述微絲電極的另一端外周側包覆有硅酮彈性體，且其尖端裸露于所述硅酮彈性體外部。