[发明专利]一种无线便携式多通道脑电信号采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及脑电采集系统与设备领域，尤其设计一种无线便携式多通道脑电信号采集系统。

背景技术

19世纪早期，脑电信号研究开始发展。但由于实验设备和研究技术的落后，无法准确采集到需要的脑电信号，使得脑电研究进展缓慢。20世纪中期，科学家研制出一种用于平均瞬时脑诱发电位的电-机械处理装置，开创了脑电信号记录技术的新纪元。计算机技术、神经科学、生物学技术、脑机接口技术（BCI）的不断发展，脑电信号的研究越来越成熟。

脑电信号十分微弱，幅值范围为5~100，频率范围一般在0. 5 Hz～40 Hz。脑电信号的采集受多种外围噪声的影响。其中主要的影响信号为：50Hz共模信号、极化电压、生理信号。采集电路要具有高共模抑制比、输入阻抗大、输出阻抗小、低噪声等特性，同时还要对脑电信号进行滤波。

脑电信号应用十分广阔，主要应用方向有疾病诊断、睡眠质量监控、机器设备的控制、情感识别。

发明内容

本发明的目的是实现一种无线便携式多通道脑电信号采集系统。

一种无线便携式多通道脑电信号采集系统，包括脑电信号检测件和采集件；其中脑电信号检测件包含采集头带、采集电极和导联线；采集件包含滤波网络、AD8232模块、AD7606模块、微处理器模块、串口模块、液晶模块、SD卡模块、WIFI模块和电源模块。所述滤波网络包含无源低通滤波和输入保护电路，无源低通滤波由RC组合而成，具有较好的抗频率混叠效果。输入保护电路串联在低通滤波电路后，由两个稳压二极管组成，其单相导电性钳制电压幅值在正负700 mV，从而保护脑电采集设备；所述AD8232模块衔接在滤波网络后，滤波网络信号输出端与AD8232模块信号输入端相连，对输入信号做进一步处理。AD8232模块的内部集成了放大电路、右腿驱动电路、滤波电路，其中高通滤波器采用双极点，低通滤波器采用无使用约束运算放大器创建，为三极点型；串口模块作为AD7606模块和微处理器模块的中间模块，是二者之间数据交互的通道;液晶模块外挂于微处理器模块下，用于显示数据的处理效果；SD卡模块与微处理器模块相连，用于存储数据；WIFI模块与微处理器模块相连，作为另一种数据存储方式，直接将数据上传至服务器；电源模块为滤波网络、AD8232模块、AD7606模块、微处理器模块、液晶模块、WIFI模块提供电压。

所述采集头带包含2个参考电极、8个采集信号电极，头带内侧有10个氯化银小薄片，用于与脑部贴合，检测脑电信号。头带外侧有10个与氯化银小薄片对位相通的突出卡槽，用于与导联线一端的采集电极耦合；所述导联线一端为采集电极，另一端为2.5mm标准插头；所述采集件上有与导联线电性连接的2.5mm标准插孔，2.5mm标准插孔和采集件内部脑电信号预处理模块电性连接。所述AD7606模块为16位同步采样模数数据采集系统，支持真正±10V或±5V的双极性输入信号。

所述数据处理模块为STM32F429；

所述WiFi模块为ESP32，与微处理器模块使用UART进行数据通信。

所述串口模块的接口为MicroUSB接口。

所述电压源模块的基准电压芯片输出电压经过电阻分压后输出基准电压；基准电压芯片为ADR4540。

本专利采集端选用发带贴合头部采集点，提高了采集过程中的舒适度，不会对人头部造成损害。系统设计中选用集成度极高的AD8232芯片，使整个设备体积相比传统的脑电采集设备大幅度浓缩，即使是多通道采集电路，体积也很微小，且结构简明，便于携带，可做到随时随地采集数据。整个采集设备只需将采集电极正确嵌套在采集发带上，就可完成采集工作，操作简单，适用人群广泛。本系统ADC转换模块精度高，能准确识别出微伏机脑电信号。本系统含有液晶模块，系统输出结果可直接在液晶屏上显示，具有实时性，有利于监督脑电信号的波动，以供专业人员分析。本设备PCB制板时采用多层板，抗干扰能力强，不会因场地、环境等外部因素而受到影响，具有很高的通用性能。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明的外观结构框图。

图3是本发明的采集头带示意图。

图4是本发明的AD8232模块。

图5是本发明的AD7606模块。

图6是本发明的基准电压源模块。

图7是本发明的液晶模块。

图8是本发明的串口模块。

图9是本发明的WiFi模块。

图10是本发明的SD卡模块。

具体实施方式