本實(shí)用新型涉及腦電采集器領(lǐng)域,尤其設(shè)計(jì)一種基于互聯(lián)網(wǎng)的雙通道腦電信號采集設(shè)備。
背景技術(shù):
自19世紀(jì)20年代Hans Berger 在實(shí)驗(yàn)室第一次獲得了腦電信號以來,人們開始了腦電信號的探索。由于當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置的缺乏,無法準(zhǔn)確記錄采集到的腦電信號,使得研究進(jìn)展十分緩慢。
1958年,美國學(xué)者Dawson研制出一種用于平均瞬時(shí)腦誘發(fā)電位的電-機(jī)械處理裝置,開創(chuàng)了腦電信號記錄技術(shù)的新紀(jì)元。計(jì)算機(jī)技術(shù)、認(rèn)知心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)及生物學(xué)技術(shù)研究的不斷發(fā)展,腦電信號的研究越來越成熟。目前,用于臨床醫(yī)學(xué)診斷的通道數(shù)一般為32導(dǎo)或64導(dǎo)。用于研究領(lǐng)域的腦電裝置最多做到了512導(dǎo)。
腦電信號十分微弱,一般只有50左右,幅值范圍為5~100,頻率范圍一般在0. 5~35 Hz。腦電信號的采集主要存在50Hz共模信號、極化電壓、生理信號等噪聲的背景干擾,采集電路要具有高共模抑制比、低噪聲等特性,同時(shí)還要對腦電信號進(jìn)行濾波。
腦電信號應(yīng)用十分廣闊,主要應(yīng)用方向有醫(yī)學(xué)診斷、心理狀態(tài)監(jiān)控、運(yùn)動功能康復(fù)、設(shè)備控制、兒童注意力訓(xùn)練等。
國內(nèi)腦電信號研究起步晚,腦電信號采集設(shè)備的產(chǎn)品很少,應(yīng)用范圍主要是醫(yī)學(xué)診斷。
2013年習(xí)近平總書記、李克強(qiáng)總理專門對互聯(lián)網(wǎng)+做出重要指示,要讓互聯(lián)網(wǎng)+更加促進(jìn)生產(chǎn)、走進(jìn)生活、造福百姓?;ヂ?lián)網(wǎng)+發(fā)展正面臨著前所未有的推動條件。目前,國內(nèi)還沒有腦電信號采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)WiFi通信,讓腦電信號采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)WiFi通信,可以讓腦電信號采集不受區(qū)域和時(shí)間限制,對于需要長時(shí)間監(jiān)測的用戶具有重要意義,如患有腦部疾病的用戶不用在醫(yī)院做監(jiān)測,在家同樣可以完成。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型的目的是實(shí)現(xiàn)一種基于互聯(lián)網(wǎng)的雙通道腦電信號采集設(shè)備
一種基于互聯(lián)網(wǎng)的雙通道腦電信號采集設(shè)備,包括腦電信號檢測件和殼體;其中腦電信號檢測件包含采集電極和導(dǎo)聯(lián)線;殼體包含腦電信號預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、彩屏模塊、串口模塊、按鍵模塊、SD卡模塊、WiFi模塊和基準(zhǔn)電壓源模塊;所述腦電信號預(yù)處理模塊包含前置放大電路、右腿驅(qū)動電路、高通濾波電路、二級放大電路、三階巴特沃斯低通濾波;所述前置放大電路使用AD620儀用放大器;右腿驅(qū)動電路為電壓跟隨器與反向一階低通濾波放大電路的組合;高通濾波電路采用無源RC電路,用于隔離直流信號,截止頻率為0.16Hz;二級放大電路為采用AD8022運(yùn)算放大器,放大倍數(shù)為10倍;三階巴特沃斯低通濾波器采用AD8022芯片,通帶截至頻率為40Hz,最大衰減為3dB,阻帶起始頻率380Hz,最小衰減40dB;所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的主要芯片是AD7176-2,A/D轉(zhuǎn)換模塊和所述數(shù)據(jù)處理模塊通過光耦實(shí)現(xiàn)電性隔離,所述光耦隔離芯片為HCPL-2630;所述A/D轉(zhuǎn)換模塊和所述數(shù)據(jù)處理模塊通過SPI協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信;所述腦電信號預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊依次電性連接;數(shù)據(jù)處理模塊分別與按鍵模塊、彩屏模塊、串口模塊、SD卡模塊及WiFi模塊電性連接;基準(zhǔn)電壓源模塊為腦電信號預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊提供基準(zhǔn)電壓。
所述采集電極包含1個(gè)參考電極、2個(gè)作用電極和1個(gè)右腿驅(qū)動電極;所述導(dǎo)聯(lián)線為帶有屏蔽層的導(dǎo)線,一端為采集電極,另一端為3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插頭;所述殼體側(cè)面設(shè)有與導(dǎo)聯(lián)線電性連接的3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插孔4個(gè),3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插頭適于與3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插孔連接,3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插孔和殼體內(nèi)部腦電信號預(yù)處理模塊電性連接。
所述數(shù)據(jù)處理模塊為STM32F103;所述WiFi模塊為ESP8266。
所述ESP8266模塊與數(shù)據(jù)處理模塊使用UART進(jìn)行數(shù)據(jù)通信;所述串口模塊與數(shù)據(jù)處理模塊使用UART進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
所述串口模塊的接口為MicroUSB接口,位于所述殼體的左側(cè)面。
所述按鍵模塊置于殼體內(nèi),與數(shù)據(jù)處理模塊電性連接,在殼體表面裝有按鈕,經(jīng)按鈕機(jī)械控制按鍵模塊。
所述基準(zhǔn)電壓源模塊為基準(zhǔn)電壓芯片和電壓跟隨器的組合;基準(zhǔn)電壓芯片輸出電壓經(jīng)過電阻分壓再經(jīng)過電壓跟隨器輸出基準(zhǔn)電壓;基準(zhǔn)電壓芯片為ADR4520,電壓跟隨器芯片為AD8022。
所述光耦隔離電路將腦電信號預(yù)處理模塊、基準(zhǔn)電壓源模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)處理模塊、彩屏模塊、串口模塊、按鍵模塊、SD卡模塊和WiFi模塊進(jìn)行電性隔離。
本發(fā)明在保證分辨率的前提下,采集設(shè)備具有體積小、攜帶方便、操作簡單的優(yōu)勢,使用中不受場地和環(huán)境的限制,極大地提高了通用性能,更加符合用戶的實(shí)際的使用要求。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的原理示意圖
圖2為本實(shí)用新型的外觀結(jié)構(gòu)框圖正面圖;
圖3是本實(shí)用新型的外觀結(jié)構(gòu)框圖左側(cè)視圖;
圖4是本實(shí)用新型的外觀結(jié)構(gòu)框圖右側(cè)視圖;
圖5是本實(shí)用新型的腦電信號預(yù)處理模塊
圖6是本實(shí)用新型的A/D轉(zhuǎn)換模塊
圖7是本實(shí)用新型的基準(zhǔn)電壓源模塊
圖8是本實(shí)用新型的按鍵和彩屏模塊
圖9是本實(shí)用新型的WiFi模塊
圖10是本實(shí)用新型的SD卡模塊
圖11是本實(shí)用新型的串口模塊
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面對本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
一種基于互聯(lián)網(wǎng)的雙通道腦電信號采集設(shè)備,該腦電信號采集設(shè)備包括腦電信號檢測件和殼體;其中腦電信號檢測件包含采集電極6和導(dǎo)聯(lián)線;殼體包含腦電信號預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、彩屏模塊4、串口模塊3、按鍵模塊5、SD卡模塊2、WiFi模塊和基準(zhǔn)電壓源模塊。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí),該腦電信號采集設(shè)備由電源模塊1負(fù)責(zé)整個(gè)腦電信號采集設(shè)備供電。將腦電電極貼附在前額部位以采集信號,腦電信號通過采集電極6傳輸至腦電信號預(yù)處理模塊,實(shí)現(xiàn)腦電信號的放大和濾波,后傳輸至A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換,再借助SPI接口將預(yù)處理的腦電信號傳送至數(shù)據(jù)處理模塊,數(shù)據(jù)處理模塊對預(yù)處理的腦電信號進(jìn)行處理,并在彩屏模塊4顯示,并可以通過信號傳輸WiFi模塊,將處理后數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器,或者通過SD卡模塊2,將處理后數(shù)據(jù)以TXT文件形式保存在SD卡中,或者通過串口模塊,將處理后數(shù)據(jù)傳送到電腦中。
下面對實(shí)施的方案進(jìn)行詳細(xì)描述,詳見下文:
一種基于互聯(lián)網(wǎng)的雙通道腦電信號采集設(shè)備,包括腦電信號檢測件和殼體;其中腦電信號檢測件包含采集電極和導(dǎo)聯(lián)線;殼體包含腦電信號預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、彩屏模塊4、串口模塊3、按鍵模塊5、SD卡模塊2、WiFi模塊和基準(zhǔn)電壓源模塊;所述腦電信號預(yù)處理模塊包含前置放大電路、右腿驅(qū)動電路、高通濾波電路、二級放大電路、三階巴特沃斯低通濾波;所述前置放大電路使用AD620儀用放大器;右腿驅(qū)動電路為電壓跟隨器與反向一階低通濾波放大電路的組合;高通濾波電路采用無源RC電路,用于隔離直流信號,截止頻率為0.16Hz;二級放大電路為采用AD8022運(yùn)算放大器,放大倍數(shù)為10倍;三階巴特沃斯低通濾波器采用AD8022芯片,通帶截至頻率為40Hz,最大衰減為3dB,阻帶起始頻率380Hz,最小衰減40dB;所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的主要芯片是AD7176-2,A/D轉(zhuǎn)換模塊和所述數(shù)據(jù)處理模塊通過光耦實(shí)現(xiàn)電性隔離,所述光耦隔離芯片為HCPL-2630;所述A/D轉(zhuǎn)換模塊和所述數(shù)據(jù)處理模塊通過SPI協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信;所述腦電信號預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊依次電性連接;數(shù)據(jù)處理模塊分別與按鍵模塊、彩屏模塊4、串口模塊3、SD卡模塊2及WiFi模塊電性連接;基準(zhǔn)電壓源模塊為腦電信號預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊提供基準(zhǔn)電壓。
所述采集電極包含1個(gè)參考電極、2個(gè)作用電極和1個(gè)右腿驅(qū)動電極;所述導(dǎo)聯(lián)線為帶有屏蔽層的導(dǎo)線,一端為采集電極,另一端為3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插頭;所述殼體側(cè)面設(shè)有與導(dǎo)聯(lián)線電性連接的3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插孔4個(gè)3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插頭6適于與3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插孔連接,3.5mm標(biāo)準(zhǔn)插孔和殼體內(nèi)部腦電信號預(yù)處理模塊電性連接。
所述數(shù)據(jù)處理模塊為STM32F103;所述WiFi模塊為ESP8266。
所述ESP8266模塊與數(shù)據(jù)處理模塊使用UART進(jìn)行數(shù)據(jù)通信;所述串口模塊3與數(shù)據(jù)處理模塊使用UART進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
所述串口模塊3的接口為MicroUSB接口,位于所述殼體的左側(cè)面。
所述按鍵模塊置于殼體內(nèi),與數(shù)據(jù)處理模塊電性連接,在殼體表面裝有按鈕,經(jīng)按鈕機(jī)械控制按鍵模塊。
所述基準(zhǔn)電壓源模塊為基準(zhǔn)電壓芯片和電壓跟隨器的組合;基準(zhǔn)電壓芯片輸出電壓經(jīng)過電阻分壓再經(jīng)過電壓跟隨器輸出基準(zhǔn)電壓;基準(zhǔn)電壓芯片為ADR4520,電壓跟隨器芯片為AD8022。
所述光耦隔離電路將腦電信號預(yù)處理模塊、基準(zhǔn)電壓源模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)處理模塊、彩屏模塊、串口模塊、按鍵模塊、SD卡模塊和WiFi模塊進(jìn)行電性隔離。
綜上所述, 這種基于互聯(lián)網(wǎng)的雙通道腦電信號采集設(shè)備,具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)信號的多通道采集以及數(shù)據(jù)無線傳輸,為研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)腦電采集設(shè)備奠定了良好的基礎(chǔ)。