脑电信号检测仪及基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统的制作方法

本实用新型属于神经/精神障碍辅助训练技术领域，尤其是涉及一种脑电信号检测仪及基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统。

背景技术：

人脑无论在结构上还是在功能上都是非常复杂的，被称为复杂巨系统。据估计，人脑大约有干亿个神经元，每个神经元通过突触与上千个其它神经元相连，形成一个巨大而稀疏的神经网络。最近几年，复杂网络理论开始应用在人脑的研究，并取得了很大进展，基于图论分析的复杂网络研究能揭示过往分析手段所不能揭示的脑结构和脑功能的机制和特征。目前大脑已被广泛证实是具有小世界特性和无标度特性复杂网络，即使简单的脑功能也无法由单个神经元或者单一脑区独立完成的，需要神经网络内的神经元集群、功能柱或者多个脑区交互作用来实现的。当特定脑网络出现功能紊乱或缺失，不同大脑区域之间正常连接损坏或者异常，就可表现为各类神经或精神障碍。在对包括阿尔茨海默病、精神分裂症、癫痫、抑郁症、注意障碍、自闭症、脑外伤等疾病进行复杂脑网络分析发现，这些疾病的脑网络共同存在小世界特性、层级组织、关键节点等拓扑结构改变，被认为是由大脑网络连接紊乱所导致的“失连接综合症”。

而脑网络紊乱都需要进行周期较长的康复训练，康复训练过程中需要及时地采集用户的脑电信号以了解用户的康复情况，采集脑电信号的设备一般采用脑电信号检测仪，但是现有技术的脑电信号检测仪存在抗干扰能力弱，脑电检测数据存在较大的误差不利于观察用户的康复情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种抗干扰能力强的抗干扰检测仪；

本实用新型的另一个目的是针对上述问题，提供一种用于辅助训练的基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

本实用新型的脑电信号检测仪，包括脑电信号检测模块和连接于脑电信号检测模块的脑电信号采集模块，所述的脑电信号检测模块包括有用于接收脑电信号的电极模块，且该电极模块包括至少两个电极单元，每个电极单元均包括有用于接触于用户皮肤的干电极和连接于干电极的前置放大器，且多个电极单元之间通过金属屏蔽层相互隔离。

在上述的脑电信号检测仪中，所述的干电极为干式指状电极。

在上述的脑电信号检测仪中，所述的电极模块被固定在头戴模块上以通过头戴模块接触于用户头部，且一个头戴模块上固定有多个电极模块以组成大区域电极模块。

在上述的脑电信号检测仪中，所述的前置放大器为微型超高阻抗前置放大器。

在上述的脑电信号检测仪中，所述的信号采集模块包括具有多个脑电信号输入通道的脑电放大模数转换电路，该脑电放大模数转换电路的主控芯片采用ADS1299芯片。

在上述的脑电信号检测仪中，所述的脑电放大模数转换电路还包括有无线连接模块和有线连接模块。

在上述的脑电信号检测仪中，所述的无线连接模块包括连接于主控芯片的蓝牙模块，所述的有线连接模块包括连接于主控芯片的USB接口。

一种基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统，包括上述的脑电信号检测仪，且所述的脑电信号检测仪连接有虚拟现实设备。

在上述的基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统中，所述的虚拟现实设备采用基于数字信号的流数据传输信号。

在上述的基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统中，所述的脑电信号检测仪通过脑电信号处理模块和神经反馈调控模块连接于所述的虚拟现实设备。

与现有的技术相比，本实用新型脑电信号检测仪及基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统具有以下优点：1、结构简单，检测精度高；2、包含不同数量的电极模块，能够满足脑电数据采集的各种数量通道要求；3、采用指状电极，能够较好地解决用户头发稀疏等原因造成的电极与头部皮肤接触不良等问题；4、采取多级放大模式，并且通过在指状电极后集成微型超高阻抗前置放大器实现较好的信号预增益效果；5、金属屏蔽层能够有效克服接触式噪声和环境噪声等；6、有线和无线两种可选的数据传输方式，能够兼顾不同采集要求并适应不同电磁干扰环境中的有效数据传输。

说明书附图

图1是本实用新型的脑电信号检测仪结构框图；

图2是本实用新型脑电极模块结构示意图；

图3是本实用新型头戴模块结构示意图；

图4是本实用新型基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统的系统框图。

附图标记：脑电信号检测仪1；脑电信号检测模块11；脑电信号采集模块12；电极模块13；电极单元14；干电极141；前置放大器142；金属屏蔽层16；脑电放大模数转换电路17；虚拟现实设备2；头戴模块3；脑电信号处理模块4；神经反馈调控模块 5。

具体实施方式

这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型的脑电信号检测仪1包括脑电信号检测模块11和连接于脑电信号检测模块11的脑电信号采集模块 12，脑电信号检测模块11包括有用于接收脑电信号的电极模块 13，如图2所示，且该电极模块13包括至少两个电极单元14，每个电极单元14均包括有用于接触于用户皮肤的干电极141和连接于干电极141的前置放大器142，且多个电极单元14之间通过金属屏蔽层16相互隔离。

为了保证良好接触，本实施例的干电极141为干式指状电极；且本实施例的电极模块13被固定在头戴模块3上以通过头戴模块 3接触于用户头部，且一个头戴模块3上固定有多个电极模块13 以组成大区域电极模块，头戴模块3是指外形类似安全帽且呈网状结构的能够被牢固地佩戴在头上的帽体，且电极模可以块被安装在网状结构的节点处，图3中给出了头戴模块3简易的基本结构图。

优选地，本实施例的前置放大器142为微型超高阻抗前置放大器142。

进一步地，脑电信号采集模块12包括具有多个脑电信号输入通道的脑电放大模数转换电路17，该脑电放大模数转换电路17 的主控芯片采用TI公司的ADS1299芯片，该芯片具有8个脑电信号通道。本实施例在现有技术的脑电信号检测仪的基础上进行了改进，通过使用前置放大器142，有效降低共模抑制比，并且在各电极单元14之间设置金属屏蔽层16，从而有效减少生物和环境噪声对脑电信号的干扰。

进一步地，脑电放大模数转换电路17还包括有无线连接模块和有线连接模块，其中有线连接模块包括连接于主控芯片的USB 接口，无线连接模块包括连接于主控芯片的蓝牙模块。

此外，如图4所示，本实施例还提供了一种基于虚拟现实的脑功能辅助训练系统，包括上述的脑电信号检测仪1，且所述的脑电信号检测仪1连接有虚拟现实设备2，本实施例的虚拟现实设备2采用HTC Vive Pre头显与配套主机，该设虚拟现实设备2 有较强的图形处理功能，并提供有丰富的软件和硬件接口，可以与脑电信号检测仪1很好的融合，数据交互。

进一步地，虚拟现实设备2采用基于数字信号的流数据传输信号；脑电信号检测仪1通过脑电信号处理模块4和神经反馈调控模块5连接于虚拟现实设备2。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了脑电信号检测仪1；脑电信号检测模块11；脑电信号采集模块12；电极模块13；电极单元14；干电极141；前置放大器142；金属屏蔽层16；脑电放大模数转换电路17；虚拟现实设备2；头戴模块3；脑电信号处理模块4；神经反馈调控模块5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。