[發明專利]一種腦脈沖芯片

有效

• 申請號: 202110694732.5
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113289250B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 楊光宏
• 申請（專利權）人: 河北啟智教育科技有限公司
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61B5/383;A61B5/374;A61B5/00;A61M21/00;A61M21/02
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 秦瑞

1.一種腦脈沖芯片，其特征在于，包括：智能模塊、電源模塊、腦電采集模塊、模式選擇模塊、電流生成模塊和脈沖輸出模塊；其中電源模塊分別連接智能模塊、腦電采集模塊、模式選擇模塊、電流生成模塊和脈沖輸出模塊，智能模塊分別連接腦電采集模塊、模式選擇模塊和電流生成模塊；電流生成模塊和脈沖輸出模塊連接；其中，電源模塊用于為腦脈沖芯片供電；腦電采集模塊用于獲取用戶的腦電波信號，并將采集到的腦電波信號傳輸到智能模塊；模式選擇模塊用于選擇設定的腦電波模型，并將腦電波模型選擇信息傳輸到智能模塊；智能模塊用于根據選擇的腦電波模型和采集到的腦電波信號輸出相應的電刺激設置指令；電流生成模塊用于根據電刺激設置指令產生對應的電流脈沖信號；脈沖輸出模塊用于輸出相應的電流脈沖信號；

電源模塊包括電池、充電模組和升壓模組，其中電池分別連接充電模組和升壓模組，升壓模組分別連接智能模塊、腦電采集模塊、模式選擇模塊、電流生成模塊和脈沖輸出模塊；

腦電采集模塊包括采集單元和預處理單元；其中，采集單元用于接收由腦電波采集電極采集到的腦電波信號；預處理單元用于對采集到的腦電波信號進行濾波處理，將濾波處理后的腦電波信號傳輸到智能模塊；

其中，預處理單元對采集到的腦電波信號進行濾波處理，進一步包括：

1)對采集到用戶的腦電波信號進行小波變換，獲取腦電波信號的低頻系數d和高頻系數g；

2)基于低頻系數d進行經驗模態分解，獲取低頻系數的M階IMF分量；

進一步針對獲取的M階IMF分量進行高低頻劃分，獲取M階IMF分量中的前r階IMF分量作為高頻IMF分量，M階IMF分量中的后M-r階IMF分量作為低頻IMF分量；

針對高頻IMF分量進行調節處理，獲取調節處理后的高頻IMF分量；

根據低頻IMF分量和調節處理后的高頻IMF分量進行重構，得到調節處理后的低頻系數d′；

3)基于高頻系數g進行閾值增強處理，獲取閾值增強處理后的高頻系數g′；

4)基于調節處理后的低頻系數d′和閾值增強處理后的高頻系數g′進行小波逆變換，得到預處理后的腦電波信號；

預處理單元中，針對獲取的M階IMF分量進行高低頻劃分，具體包括：

分別計算各階IMF分量的高低頻劃分因子：

式中，h(m)表示第m階IMF分量的高低頻劃分因子，其中m＝1,2,...,M-1，z(m)表示第第m階IMF分量的過零率，z(m+1)表示第第m+1階IMF分量的過零率，α表示過零率變化量歸一化調節因子，β表示設定的過零率變化幅度歸一化調節因子；當k＞M-1時，記z(k)＝z(M-1)；

根據各階IMF分量的高低頻劃分因子，獲取高低頻劃分因子最大值所對應的IMF分量所對應的階數r：

將M階IMF分量中的前r階IMF分量劃分為高頻IMF分量，M階IMF分量中的后M-r階IMF分量劃分為低頻IMF分量。

2.根據權利要求1所述的一種腦脈沖芯片，其特征在于，模式選擇模塊中，選擇設定的腦電波模型，具體包括：選擇目標腦電波模型，其中目標腦電波模型包括α波、β波、θ波、δ波、γ波中的至少一種。

3.根據權利要求2所述的一種腦脈沖芯片，其特征在于，智能模塊包括設置單元；其中，設置單元用于根據獲取的用戶的腦電波信號和選擇的目標腦電波模型自動設置電刺激配置指令，其中電刺激配置指令包括刺激強度、刺激時間、刺激波形、正弦頻率、脈沖占空比、脈沖周期和上升沿下降沿時間中的至少一種。

4.根據權利要求3所述的一種腦脈沖芯片，其特征在于，設置單元還包括輸出電流檢測單元；其中，輸出電流檢測單元用于檢測當前腦脈沖芯片脈沖輸出模塊輸出的電流脈沖信號的電流大小，當電流大小超過設定的閾值范圍時，設置單元輸出相應的電刺激配置指令。

5.根據權利要求3所述的一種腦脈沖芯片，其特征在于，電流生成模塊包括脈沖產生電路，其中，脈沖產生電路用于根據有智能模塊傳輸的電刺激配置指令產生對應的電流脈沖信號。