本發(fā)明涉及臨床與實(shí)驗(yàn)室腦電采集中的電極阻抗值測(cè)量，具體提供一種腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

作為調(diào)節(jié)支配人類各種生命活動(dòng)的系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)無論在驅(qū)動(dòng)行為、感知外界,還是反映人的機(jī)能狀態(tài)等各方面都扮演著極其重要的角色。通過對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的檢測(cè)，我們可以從中獲取許多關(guān)于人體自身機(jī)理，人體內(nèi)部活動(dòng)狀態(tài)等等無法由主觀描述或者其他檢測(cè)方法得到的信息。而腦電作為大腦自身特有的產(chǎn)物，在腦科學(xué)與神經(jīng)信息學(xué)中擁有十分重要的地位。

腦電信號(hào)是通過電極記錄下來的腦電細(xì)胞群的自發(fā)性、節(jié)律性電活動(dòng)，它包含了大量的生理與病理信息。在腦電采集測(cè)量中，信號(hào)質(zhì)量的好壞很大程度取決于電極與病人的接觸阻抗。電極阻抗越大，表示電極與病人接觸不好，測(cè)量的可靠性越低。電極阻抗越小，表示電極與病人接觸越可靠，提取的信號(hào)質(zhì)量也越好。在腦電系統(tǒng)中如果電極松動(dòng)或者脫落，會(huì)在很大程度影響信號(hào)的提取和數(shù)據(jù)的可靠性。因此對(duì)電極與病人的實(shí)時(shí)接觸監(jiān)測(cè)在腦電測(cè)量中有著重要的意義。

目前尚沒有能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)腦電采集中電極接觸狀況并在電極松動(dòng)時(shí)自動(dòng)報(bào)警的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，本發(fā)明提供一種腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置及其控制方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置，包含恒流源激勵(lì)模塊、阻抗信號(hào)提取處理模塊，電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊；

所述恒流源激勵(lì)模塊與被試者相連；阻抗信號(hào)提取處理模塊與電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊相連；

所述恒流源激勵(lì)模塊用于產(chǎn)生恒流激勵(lì)信號(hào)；

所述阻抗信號(hào)提取處理模塊用于提取被試者反饋回來的電壓信號(hào)，將提取的電壓信號(hào)經(jīng)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換處理后傳遞給電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊；

所述電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊用于將阻抗信號(hào)提取處理模塊傳遞的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為阻抗值，并將阻抗值與預(yù)設(shè)的閾值比較，當(dāng)阻抗值超出閾值時(shí)，則電極出現(xiàn)松動(dòng)，同時(shí)發(fā)出警報(bào)。

作為本發(fā)明一種腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述恒流源激勵(lì)模塊包含激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路、恒流源產(chǎn)生電路、阻抗檢測(cè)通道開關(guān)控制電路；

所述激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端與恒流源產(chǎn)生電路的輸入端相連；

所述恒流源產(chǎn)生電路的輸出端與阻抗檢測(cè)通道開關(guān)控制電路的輸入端相連；

所述阻抗檢測(cè)通道開關(guān)控制電路用于通過控制不同繼電器的閉合，將恒流源激勵(lì)信號(hào)導(dǎo)入不同的電極。

作為本發(fā)明一種腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述阻抗信號(hào)提取處理模塊包含電壓監(jiān)測(cè)單元、電壓信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路；

所述電壓監(jiān)測(cè)單元的輸出端與所述電壓信號(hào)放大濾波電路的輸入端相連；

所述電壓信號(hào)放大濾波電路的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；

所述電壓監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)恒定電流流經(jīng)電極時(shí)電極兩端產(chǎn)生的電壓，并將監(jiān)測(cè)到的電壓傳遞到電壓信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路；

所述A/D轉(zhuǎn)換電路用于將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳遞到電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊。

作為本發(fā)明一種腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊包含阻抗顯示電路和自動(dòng)報(bào)警電路；

所述阻抗顯示電路用于顯示出測(cè)試電極阻抗的具體數(shù)值；

所述自動(dòng)報(bào)警電路用于當(dāng)阻抗值超出閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

一種基于腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置的控制方法，包含以下步驟：

步驟1），恒流源激勵(lì)模塊發(fā)送恒流信號(hào)，通過測(cè)試電極激勵(lì)到被試者；

步驟2），阻抗信號(hào)提取處理模塊提取被試者反饋回來的電壓信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換處理，然后將其傳遞給電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊；

步驟3），電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊收到處理完的電壓信號(hào)后，基于歐姆定律U=IR計(jì)算出阻抗值，將阻抗值在阻抗顯示單元顯示，同時(shí)將阻抗值與閾值進(jìn)行比較，檢測(cè)電極是否出現(xiàn)松動(dòng)，當(dāng)電極阻抗值超出閾值時(shí)命令自動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。

本發(fā)明有益效果：

1、本發(fā)明裝置通過恒流源激勵(lì)模塊產(chǎn)生恒流信號(hào)，通過電極激勵(lì)給被試者；阻抗信號(hào)提取處理模塊提取被試者反饋回來的電壓信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行處理，然后將其傳遞給電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊；電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊收到處理完的電壓信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換為阻抗值，將阻抗值在阻抗顯示單元進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)將阻抗值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，超出閾值時(shí)控制報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警；

2、本發(fā)明通過對(duì)電極阻抗的測(cè)量，來衡量腦電電極與被試者的接觸情況，確保采集到可靠的腦電信號(hào)，在臨床腦電測(cè)量及實(shí)驗(yàn)室腦電采集具有重要的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體架構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明的測(cè)量示意圖。

其中，K0、K1、K2、K3、K4、K5、K（n-1）、K（n）為繼電器；Z1，Z2，Z3，Z4，Z（n-1）、Z(n)為與被試者接觸的電極即測(cè)量電極，Zc為公共電極。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示，一種腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置，包括恒流源激勵(lì)模塊、阻抗信號(hào)提取處理模塊，電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊；所述恒流源激勵(lì)模塊與被試者頭部相連；阻抗信號(hào)提取處理模塊與電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊相連；

所述恒流源激勵(lì)模塊用于產(chǎn)生恒流激勵(lì)信號(hào)；

所述阻抗信號(hào)提取處理模塊用于提取被試者反饋回來的電壓信號(hào)，將提取的電壓信號(hào)經(jīng)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換處理后傳遞給電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊；

所述電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊用于將阻抗信號(hào)提取處理模塊傳遞的電壓信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)換為阻抗值，通過阻抗顯示單元顯示出具體數(shù)值，并將阻抗值與預(yù)設(shè)的閾值比較，判斷電極與被試者接觸情況；當(dāng)阻抗值超出閾值時(shí)，則電極出現(xiàn)松動(dòng)，同時(shí)通過自動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。

所述恒流源激勵(lì)模塊包含激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路、恒流源產(chǎn)生電路、阻抗檢測(cè)通道開關(guān)控制電路；

所述激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端與恒流源產(chǎn)生電路的輸入端相連；

所述恒流源產(chǎn)生電路的輸出端與阻抗檢測(cè)通道開關(guān)控制電路的輸入端相連；

所述阻抗檢測(cè)通道開關(guān)控制電路用于通過控制不同繼電器的閉合，將恒流源激勵(lì)信號(hào)導(dǎo)入不同的電極。

所述阻抗信號(hào)提取處理模塊包含電壓監(jiān)測(cè)單元、電壓信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路；

所述電壓監(jiān)測(cè)單元的輸出端與所述電壓信號(hào)放大濾波電路的輸入端相連；

所述電壓信號(hào)放大濾波電路的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；

所述電壓監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)恒定電流流經(jīng)電極時(shí)電極兩端產(chǎn)生的電壓，并將監(jiān)測(cè)到的電壓傳遞到電壓信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路；

所述A/D轉(zhuǎn)換電路用于將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳遞到電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊。

所述電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊包含阻抗顯示電路和自動(dòng)報(bào)警電路；

所述阻抗顯示電路用于顯示出測(cè)試電極阻抗的具體數(shù)值；

所述自動(dòng)報(bào)警電路用于當(dāng)阻抗值超出閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

一種基于腦電采集中電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警裝置的控制方法，包含以下步驟：

步驟1），恒流源激勵(lì)模塊發(fā)送恒流信號(hào)，通過測(cè)試電極激勵(lì)到被試者；

步驟2），阻抗信號(hào)提取處理模塊提取被試者反饋回來的電壓信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換處理，然后將其傳遞給電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊；

步驟3），電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊收到處理完的電壓信號(hào)后，基于歐姆定律U=IR計(jì)算出阻抗值，將阻抗值在阻抗顯示單元顯示，同時(shí)將阻抗值與閾值進(jìn)行比較，檢測(cè)電極是否出現(xiàn)松動(dòng)，當(dāng)電極阻抗值超出閾值時(shí)命令報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。

如圖2所示，所述恒流源激勵(lì)模塊包含激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路、恒流源產(chǎn)生電路、阻抗檢測(cè)通道開關(guān)控制電路；激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路與恒流源產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生一個(gè)0—5μV，頻率200HZ的恒流激勵(lì)信號(hào)；阻抗檢測(cè)通道開關(guān)控制電路用于通過控制不同繼電器的閉合，將恒流源激勵(lì)信號(hào)導(dǎo)入不同的電極，該恒流信號(hào)流經(jīng)電極會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小在幾十到幾百mV的電壓，并通過測(cè)試電極激勵(lì)到被試者；

如圖2所示，所述阻抗信號(hào)提取處理模塊包含電壓信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路；電壓信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路將提取的電壓信號(hào)經(jīng)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換處理后傳遞給電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊；放大電路可將被試者反饋的電壓信號(hào)放大至V級(jí)。

所述電極松動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)報(bào)警模塊包含阻抗顯示電路和自動(dòng)報(bào)警電路；阻抗顯示電路用于顯示出測(cè)試電極阻抗的具體數(shù)值；自動(dòng)報(bào)警電路用于當(dāng)阻抗值超出閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警；

如圖3所示，本發(fā)明以單片機(jī)為整個(gè)裝置的主控部分。通過預(yù)設(shè)程序以單片機(jī)控制多項(xiàng)繼電器的開與閉，以實(shí)現(xiàn)電極阻抗值的測(cè)量。預(yù)設(shè)程序功能：首先，繼電器K0閉合，K5斷開，依次控制繼電器K1、K2、K3、K4閉合，且K1閉合時(shí)K2、K3、K4全部斷開；K2閉合時(shí)，K1、K3、K4全部斷開；K3閉合時(shí)K1、K2、K4全部斷開；K4閉合時(shí)K1、K2、K3、全部斷開。如K0閉合時(shí)恒流源激勵(lì)信號(hào)電流I導(dǎo)入Z1電極，由公共電極Zc電極信號(hào)導(dǎo)出至接地，檢測(cè)到的Z1和Zc的聯(lián)合阻抗對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)的電壓Uz1=(Z1+Zc)×I；同理依次可得Uz2=(Z2+Zc)×I 、Uz3=(Z3+Zc)×I、Uz4=(Z4+Zc)×I……Uz(n)=[Z(n)+Zc]×I；然后繼電器K0斷開，K5閉合，K1閉合，可以得到：Uz0=(Z1+Z2)×I；聯(lián)合以上方程就可以得到每個(gè)電極對(duì)應(yīng)的電極接觸阻抗Z1，Z2，Z3，Z4……Z(n)、Zc。程序運(yùn)行一個(gè)周期則可測(cè)出一組Z1、Z2、Z3、Z4……Z(n)的阻抗值，程序循環(huán)運(yùn)行則可實(shí)時(shí)顯示出所有待測(cè)電極的阻抗值?；诖嗽肀景l(fā)明通過單片機(jī)預(yù)設(shè)程序完成對(duì)多項(xiàng)繼電器的選擇控制，然后加以計(jì)算，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)待測(cè)電極阻抗的監(jiān)測(cè)；

阻抗顯示電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電極阻抗值的顯示。利用單片機(jī)控制LCD液晶顯示屏顯示出電極Z1、Z2、Z3、Z4……Z(n)的阻抗值；

自動(dòng)報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。實(shí)驗(yàn)證明，電極與被試者接觸良好時(shí)，電極阻抗小于30KΩ；電極出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，則電極阻抗大于30 KΩ。所以在單片機(jī)中，預(yù)設(shè)的阻抗閾值為30KΩ，當(dāng)電極與被試者接觸良好，所監(jiān)測(cè)電極阻抗值則小于30KΩ；當(dāng)電極出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，所監(jiān)測(cè)電極阻抗值會(huì)大于30KΩ，這時(shí)單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀嘀”聲音進(jìn)行報(bào)警。