[发明专利]一种脑电信号采集装置及方法

说明书

本发明公开了一种脑电信号采集装置及方法，包括：第一信号采集电极、第二信号采集电极、信号处理器和无线发射模块；第一信号采集电极、第二信号采集电极和无线发射模块分别与信号处理器电性连接；无线发射模块与脑机接口无线通信；第一信号采集电极用于采集ECoG信号；第二信号采集电极用于采集Spike信号；信号处理器用于将Spike信号和ECoG信号进行处理及转换；无线发射模块用于将处理及转换后的Spike信号和ECoG信号发送至脑机接口；脑机接口对Spike信号和ECoG信号进行训练，并建立受体不同动作下的Spike信号和ECoG信号之间的关联性。本发明既能够长期安全采集脑电信号，又能提供高信噪比。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，更具体的说是涉及一种脑电信号采集装置及方法。

背景技术

多年来，脊髓损伤和癫痫病人遭受运动能力不足的巨大困扰，虽然该类疾病在临床上已经取得了一定的研究进展，但距离真正的运动能力恢复还是有很大的差距。对此，研究工作者在工程领域对其展开研究，并取得了较好的效果。其中，脑机接口技术(brain-computer interface)作为一种新兴的人机交互方式，已成为当前国际研究热点。脑机接口是指不依赖外围神经和肌肉等神经通道，直接实现大脑与外界信息传递的通路，并将这种信息转化为控制信号或刺激信号去直接控制外部辅助装置或直接刺激运动肌肉等人体运动执行器，从而使病人重新获得运动能力。脑机接口技术在残障人士运动功能重建与修复、无障碍人机交互、生物智能与人工智能的融合等研究和使用领域都取得了令人瞩目的成就。

然而，作为脑机接口技术最重要的环节之一的脑电信号采集技术存在着技术瓶颈。现存的脑电信号采集方式可分为植入式(invasive)和非植入式(noninvasive)两大类。对于植入式电极，又可分为破坏脑硬膜的神经锋电位(Spike)、局部场电位(Local fieldpotential,LFP)和不破坏脑硬膜的皮层脑电信号(electrocorticography,ECoG)。一方面对于植入到脑硬膜之内的电极，脑组织会产生一定的免疫排异反应，电极插入脑组织后，大脑里的胶质细胞会逐渐包裹电极采集端，这不仅加大了电极和神经细胞之间的距离，同时也使电极绝缘，增加电极阻抗，电信号会逐渐微弱直至采集不到；另一方面，对于ECoG采集方式，由于脑电信号微弱，导致信号空间分辨率和信噪比相对较低，信号解码自由度不高。这些问题使得脑机接口研究在发展上遇到瓶颈，妨碍了研究的深入和实用化进程，因此提供一种既能够长期安全采集又能提供高信噪比的脑电信号采集装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种脑电信号采集装置及方法，既能够长期安全采集脑电信号，又能提供高信噪比。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种脑电信号采集装置，包括：第一信号采集电极、第二信号采集电极、信号处理器和无线发射模块；所述第一信号采集电极、所述第二信号采集电极和所述无线发射模块分别与所述信号处理器电性连接；所述无线发射模块与脑机接口无线通信；

所述第一信号采集电极用于采集ECoG信号；所述第二信号采集电极用于采集Spike信号；所述信号处理器用于将所述Spike信号和所述ECoG信号进行处理及转换；所述无线发射模块用于将处理及转换后的所述Spike信号和所述ECoG信号发送至所述脑机接口；所述脑机接口对所述Spike信号和所述ECoG信号进行训练，并建立受体不同动作下的所述Spike信号和所述ECoG信号之间的关联性。

优选的，在上述一种脑电信号采集装置中，所述第一信号采集电极包括水凝胶基底和多个触点电极；所述触电电极呈阵列排布在所述水凝胶基底表面。

优选的，在上述一种脑电信号采集装置中，所述第二信号采集电极包括陶瓷基底和多个微丝电极；所述微丝电极的一端嵌入至在所述陶瓷基底，且呈陈列排布；所述微丝电极的另一端外周侧包覆有硅酮弹性体，且其尖端裸露于所述硅酮弹性体外部。