[發明專利]用于大腦晃動中腦磁信號的檢測裝置和檢測方法

在審

• 申請號: 202110488457.1
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113171098A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 楊文濤;胡國行;唐明;邵建達;祖繼鋒;劉永江;左旭超;張帥宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: A61B5/245
• 分類號: A61B5/245;A61B5/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種用于大腦晃動中腦磁信號的檢測方法，兩個有一定間距的微型化磁傳感器貼近人體腦部，差分電路獲得磁梯度信號，放大器和數據采集器進行信號放大和數據采集，最后通過窄帶濾波實現檢測腦磁信號。大腦中神經元活動產生電流的同時產生腦磁信號，但腦磁信號相比地磁場要弱得多。另外目前的磁傳感器都是矢量探測器，大腦晃動過程會使矢量磁傳感器檢測的信號發生變化，影響腦磁信號探測。大腦晃動過程中兩個磁探測器探測到的背景磁場同步改變，通過差分電路比較距離腦電波源不同的磁傳感器所檢測的信號得到磁梯度信號，可以抑制地磁場及晃動的影響。最后利用窄帶濾波的方法濾除大腦晃動頻率，提取腦電波頻率，達到大腦晃動情況下檢測腦磁信號的目的。

技術領域

本發明涉及腦磁探測技術領域，特別是一種用于大腦晃動中腦磁信號的檢測裝置和檢測方法。

背景技術

腦磁探測技術是以大腦中神經元的活動產生磁場分布的物理現象為基礎，通過磁探測傳感器來測量磁場信號，通過一定的信號處理最終檢測腦磁信號。該技術目前應用于思維、情感等高級腦功能的研究，以及用于神經外科手術前腦功能定位、功能性疾病的外科治療。

現有的腦磁探測技術，主要是在磁屏蔽室里進行，通過將地磁場屏蔽，來實現腦磁信號的探測。目前，利用超導量子干涉儀在磁屏蔽室里可以直接測量腦磁信號，這種方法已經廣泛應用于大腦功能的開發研究和臨床腦疾病診斷。但是這種方法也有一定的局限，首先就是必須要在磁屏蔽室里進行測量，還有就是測量的整套設備體積龐大，很難實現微型化，并且傳感器的位置距頭皮位置較遠。此外，現有的腦磁探測裝置主要是針對大腦在保持靜止的情況下，在實際應用中具有不小的局限性。

發明內容

本發明克服上述現有技術的不足，提出一種用于大腦晃動中腦磁信號的檢測裝置和檢測方法，通過將兩個具有一定間距的微型化磁傳感器貼近人體腦部，提高腦磁信號在傳感器處的信號強度，通過差分電路獲得磁梯度信號，抑制了晃動的影響，利用計算機通過窄帶濾波進行頻帶選擇，探測腦磁信號。

在對大腦晃動情況下提取腦磁信號的過程中，由于外界地磁干擾噪聲在0-0.15Hz頻率范圍附近，大腦晃動的頻率一般為低頻，而大腦中磁信號的頻率為1-30Hz頻率范圍。因此提出了針對在大腦晃動情況下檢測腦磁信號的方法，通過將具有特定間距的微型化磁傳感器貼近人體腦部，提高腦磁信號在傳感器處的信號強度，通過差分電路獲得磁梯度信號，抑制晃動的影響，利用計算機通過窄帶濾波實現頻帶選擇，從而達到在大腦晃動情況下檢測腦磁信號的目的。

本發明的基本原理主要基于以下幾點：

1.腦磁信號探測原理：大腦中神經元活動產生的磁場會對傳感器周圍的磁場產生一定量的磁場擾動，此時傳感器會感應到磁場的變化強度，產生電信號作為探測結果傳回后端電路顯示。

2.腦磁信號梯度分析原理：貼近大腦的第一微型磁傳感器1和第二微型磁傳感器2距離腦電波源的距離不同，而大腦晃動過程中第一微型磁傳感器和第二微型磁傳感器所探測到的背景磁場同步改變，因此通過對第一微型磁傳感器和第二微型磁傳感器探測的信號進行梯度分析，可抑制晃動的影響。

3.信號濾波原理：信號濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項重要措施，是根據觀察某一隨機過程的結果，然后對另一與之有關的隨機過程進行估計的概率理論與方法，是從含有干擾的接收信號中提取有用信號的一種技術。

本發明的技術解決方案如下：

一種用于大腦晃動中腦磁信號的檢測裝置，其特點在于：包括用于探測腦磁信號的第一微型磁傳感器和第二微型磁傳感器；差分電路、放大器、數據采集器和計算機；

所述的第一微型磁傳感器和第二微型磁傳感器分別將探測到的腦磁信號傳輸至所述的差分電路，經該差分電路獲得磁梯度信號后，傳輸至所述的放大器，經該放大器放大后，由所述的數據采集器采集，并將模擬信號轉換為數字信號后，傳輸至計算機，該計算機通過窄帶濾波濾除信號中大腦晃動的頻率成分，實現腦磁信號檢測。