[发明专利]一种闭环经颅脑刺激系统及方法

权利要求书

1.一种闭环经颅脑刺激系统，其特征在于，包括经颅超声信号发生模块、经颅超声刺激模块、脑肌电信号采集处理模块及电极模块；所述电极模块电连接至实验对象上，用于采集实验对象的脑肌信号；所述脑肌电信号采集处理模块与电极模块电连接，经颅超声信号发生模块与脑肌电信号采集处理模块电连接，经颅超声刺激模块与经颅超声信号发生模块电连接；

所述脑肌电信号采集处理模块配置用于采集电极模块的信号，并进行信号处理后向经颅超声信号发生模块发送检测信号；

所述经颅超声信号发生模块配置用于接收所述检测信号，根据检测信号按照调节策略生成刺激信号，将刺激信号发送至经颅超声刺激模块；

所述调节策略为经颅超声信号发生模块根据当前脑肌信号与系统预设期望值进行比较，按照系统预设的配置策略将当前脑肌信号与期望值对比后得到的绝对误差及相对误差输入到植入配置策略的控制算法中得到调整参数，以调整控制经颅超声刺激模块下次(下一周期)向实验对象发射超声刺激的信号；

所述经颅超声刺激模块配置用于根据刺激信号向实验对象发射超声刺激；

所述脑肌电信号采集处理模块包括前端放大器、微电极AC放大器、神经信号处理器及第一计算单元；所述前端放大器与电极模块电连接，用于对接收的电极模块发送的脑肌信号进行信号放大，并将放大后信号发送至微电极AC放大器；所述微电极AC放大器配置用于对脑肌信号进行放大和滤波处理，并将处理后信号发送至神经信号处理器；所述神经信号处理器配置用于将脑肌信号转化为相应的数字信号，并将转换后的数字信号发送至第一计算单元；所述第一计算单元配置用于对数字信号进行信号处理，并将处理后的信号发送至经颅超声信号发生模块；

第一计算单元对数字信号进行的信号处理过程包括先滤波，然后进行希尔伯特变换取包络，然后提取脑电信号的峰值、肌电信号的平均值，最后将脑电峰值，肌电平均值送入经颅超声信号发生模块。

2.根据权利要求1所述的闭环经颅脑刺激系统，其特征在于，所述经颅超声信号发生模块包括第二计算单元及射频放大器；

所述第二计算单元接收第一计算单元发送的信号，并将其按照配置策略生成控制波形信号；

所述射频放大器将控制波形信号进行放大处理，并将处理后的控制信号发送至经颅超声刺激模块。

3.根据权利要求2所述的闭环经颅脑刺激系统，其特征在于，所述经颅超声刺激模块包括超声换能器及准直器；

所述超声换能器配置用于将所述射频放大器发送的控制信号使能为超声波输出；

所述准直器固定连接在超声换能器的输出端，配置用于将超声波输出限定在设定范围内向实验对象发射。

4.根据权利要求3所述的闭环经颅脑刺激系统，其特征在于，所述电极模块模块包括脑电电极及肌电电极，所述脑电电极配置用于采集实验对象的脑电信号，肌电电极配置用于采集实验对象的肌电信号；

所述脑电电极包括三路，其中的一路电极插在实验对象的颅骨上，另两路电极插接在实验对象鼻骨上作为参考电极；

肌电电极包括三路，其中一路电极插在实验对象尾巴中部皮下，另两路分别插在实验对象的两只后爪上作为参考电极。

5.根据权利要求4所述的闭环经颅脑刺激系统，其特征在于，所述第一计算单元及第二计算单元均内置有PCI-5122数字信号采集卡及PCI-5412波形发生器。

6.一种应用权利要求1-5中任一项所述的系统的闭环经颅脑刺激方法，其特征在于，包括以下步骤：

电极模块采集实验对象的原始脑肌信号，并将其发送至脑肌电信号采集处理模块；

脑肌电信号采集处理模块将接收的原始脑肌信号进行初步处理，得到第一脑肌信号，并将其发送至经颅超声信号发生模块；

经颅超声信号发生模块将接收的第一脑肌信号进行数据处理，按照配置策略形成控制信号，并将其发送至经颅超声刺激模块；

经颅超声刺激模块根据接收的控制信号向实验对象的预设区域使能超声波刺激。