专利名称：可携式数字化脑电图仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可携式数字化脑电图仪，也是一种用于脑功能检查的神经电生理仪器，属于医疗器械的技术领域。
传统的脑电图仪(EBG)是一种在专用的电磁屏蔽室内记录大脑皮层不同导联自发电位变化的设备，再把这种电位变化描记于纸上，其主要缺点是1.体积庞大，移动非常不便；2.必须在特定的电磁屏蔽室内操作使用；3.脑电图电位变化的曲线只能描叙记录于纸上，不能存贮，而原始记录纸的存放占有空间较大。
近年来，随着电脑数字系统的发展，采用磁盘或光盘可以记录脑电图曲线，并长期予以保存，例如丹麦的PL—EFG型无纸脑电图仪，其显示体积约为42×40×40cm，美国N.colef公司的Voyaeur无纸脑电图仪都解决了上述的第三个缺点，但没有解决体积大的缺点，而且仍须在电磁屏蔽室内使用。
本实用新型的目的是要提供一种可携式数字化脑电图仪，它可以克服上述的缺点，该脑电图仪由16道共参考驱动前置放大器，多路转换控制器，主放大器，光电隔离数据采集器和笔记本电脑组成，本仪器体积小，便于携带，可记录大脑皮层自发电位的变化，并进行分析，实用而又可靠。
本实用新型的目的是这样实现的
脑电图仪主要由16道共参考驱动前置放大器，多路转换控制器，主放大器，光电隔离数据采集器和笔记本电脑组成；16道共参考驱动前置放大器(1)分为2个8道各共一个参考驱动电路，其中1—8道的驱动电路为A3放大顺，9—16道的驱动电路为A4放大器，电阻R4一端接放大器A4的14端，另一端接13端，电阻R3一端与R4并联于13端，另一端接于驱动电路A3/A4放大器的1端。电阻R11接于A3放大器的1端和2端，电阻R10一端与电阻R11并接于2端，另一端接地，放大器A3的3端接电阻R9，另一端接电容C5的一端，同时并联电阻R8，电阻R8的另一端接电阻R12，同时又并联接至电阻R1，R12的另一端接地，电阻R5与电阻R4并联接于A1放大器的14端，而另一端与电阻R6相接，又并联于电容C2一端，C2的另一端接放大器A2的9端和8端，电阻R6的另一端又接于A2的10端再并联于电容C3后接地，电容C4另一端接电阻R7后接地。
多路转换控制器由2个8道模拟选择器IC1和IC2电子开关控制电路组成，模拟选择器IC1的11端、10端、9端与IC2的11、10、9端相接，ch1，ch2，ch3，ch4，ch5，ch6，ch7，ch8依次与IC1的13、14、15、12、1、5、2、4端相接，而ch9，ch10，ch6，ch12，ch13，ch19，ch15，ch16也依次与IC2的13、14、15、12、1、5、2、4各端相接，IC1和IC2的16端各接+9V，8端、7端接-9V，而3端互相2接后接于A5的12端，IC1和IC2的6端接于IC4的10端，IC1的6端与IC2的9端、8端相接，再接于芯片IC3的14端，而IC2的11端、10端、9端接于IC3的11、12、13端，IC3的8端接-9V，10端和16端并联于+9V，15端接于IC5的4端，IC5的6端、5端并联后又与电容C6，电阻R12并联再接于-9V，又与二极管D1负极相接，D1的正极与电阻R37相接后接于IC6的11端，同时又并联接于IC3的9端。
主放大器电路中，电阻R14一端接负反馈放大器A5的14端，另一端接13端，电阻R14一端并联一电阻R13后接地，A5放大器的12端接IC1的3端、14端接于IC8的5端；IC8的4，5，6，10，11端接-9V，4端接放大器A6的10端，A6的9端接IC4的15端，IC8的9端接电阻R18后接-9V，同时又接开关K1-2，接于+9V后再接于IC4的16端，同时又经开关K1—2接于IC4的10端，并联于电阻R19后再接-9V，IC9的1端并联电阻R21、R22后接地，2端又与电阻R20、R21并联，电阻R20另一端接于运算放大器A6的8端，同时并联于运算放大器A7的5端，A7的6端接IC10的14端，16端与开关K1—1相接，又与11端并联于电阻R13后接-9V，IC10的12端接电阻R14的一端又并联于运算放大器A8的3端，A8的1端和2端相接，同时并联电阻R26再接于光电隔离数字采集器。
光电隔离采集器的光电隔离器J2，其二极管D4正极接电阻R28，电阻R27与R28并联，又与R26相接，电阻R27另一端接+9V，三极管BG2的集电极与光电隔离管J3的三极管发射极相接，而且并联于运算放大器A9的2端，放大器A9的2端又接电容C7，1端也接电容C7另一端再并联可调电阻R14，再共同接于电阻R29，电阻R29和R31并联接于二极管D5的正极，三极管BG3的集电极又与电阻R31并联，再与电阻R32并联后接于+9V，电阻R32另一端与变阻器W2相接，再接于电阻R23，再与电阻R30和三极管BG2的发射极并联后接于-9V，A9的3端也接变阻顺W2，A9的1端接于A1，的5端、7端又负反馈接于6端，7端，同时又接IC11的13端，IC11的10端接可变电阻W2，12端接可变电阻W4，再与8端一同并联，1端是+5V，7端+15V，11端是-12V，19和20端相接，再与16端相接。
图1为数字化脑电图仪原理框图。
图2为16道共参考驱动前置放大器线路图。
图3为多路转换控制器线路图。
图4为主放大器的电路图。
图5为光电隔离数据采集器线路图。
兹结合附图对数字化脑电图仪的结构详细叙述由图2，16道共参考驱动前置放大器(1)有7块运算放大器(型号为TL064)，兹以第1道为例，加以阐明。
16道共参考驱动前置放大器(1)分为2个8道，各共一个参考驱动电路，而每道均由2个运算放大器A1和A2组成1—8道的驱动电路为A3放大器，9—16道的驱动电路A4放大器，其中A1、A2—A3、A4都是集成电路1/4TL064；
负反馈放大器A1，型号为TL064，电阻R4一端接14端，另一端接13端，电阻R3一端与R4并接于13端，另一端接于驱动电路A3/A4放大器的1端。
电阻R11接于A3的1端和2端，电阻R10一端与电阻R11并接于2端，另一端接于地，A3的3端接电阻R9，电阻R9另一端接电容C5的一端，同时又并联电阻R8，电阻R8的另一端接电阻R12，同时又并联接至电阻R1；R12的另一端接地。
电阻R5与电阻R4并联接于A1放大器的14端，电阻R5另一端又与电阻R6相接，同时又并联接于电容C2的一端，C2的另一端又接于A2放大器的9端和8端，电阻R6的另一端接于A2的10端，同时又并联于电容C3，后接地，电容C4另一端接电阻R7后接地。
由图3，多路转换控制器(2)是由2个8道模拟选择器IC1和IC2(型号为HC4051)，电子开关控制电路组成，控制电路包括运算放大器IC3(型号为(HC4520)，IC4～IC6(型号均为HC4093)，二极管D1(型号为1N4148)以及运算放大器A4(型号为1/4TL064)，光电隔离器(型号为4N25)。
模拟选择器IC1的11端，10端和9端分别与IC2的11，10，9端相接，ch1，ch2，ch3，ch4，ch5，ch6，ch7，ch8依次与IC1的13、14、15、12、1、5、2、4各端相接，同样ch9，ch10，ch11，ch12，ch13，ch14，ch15，ch16分别依次与IC2的13、14、15、12、1、5、2、4各端相接，IC1和IC2的16端各接+9V，8端和7端接-9V，其3端互相相接后接于A5的12端(图4)，IC1和IC2的6端接于IC4的10端，IC1的6端与IC2的9端、8端相接，再接于运转芯片IC3的11、12、13端，IC3的8端接-9V，10端和16端并接于+9V，而15端接于IC5的4端，IC5的6端、5端并联后又与电容C6，电阻R12，并联再接于-9V，同时又与二极管D1的负极相接，D1的正极与电阻R37相接后接于IC6的11端，同时又并联接于IC3的9端，IC6的12、13端并联接至A4的1端，A4的2端接电阻R35后接-9V，其3端接地，IC6的13端、12端同时又并联一电阻R34后接至光电隔离器(4N25)中三极管(BG1)的发射极，其集电极接+9V，三极管D2的负极接地，正极接电阻R36后再接于笔记本电脑的C端，IC1和IC2连接为16选1道的电路。
由图4，主放大器(3)是由三极放大器和一标准出售的产生器所组成，其中A5为负反馈放大器，电阻R14一端接A5的14端，另一端接13端，R13一端与电阻R14并联接于13端，电阻R13另一端接地，A5放大器的12端接IC1的3端，14端接IC8的5端，IC8、IC9、IC10均为电子开关(型号为HC4053)，主要用于增益调节和选择，IC8的3端接于可变电阻W16端，10端，11端并联后又与1端、2端一同接于-9V，4端接A6的10端，A6的9端接于IC4的15端，IC8的9端接电阻R18后另一端接-9V，同时IC8的9端又接于开关K1-2，该开关K1-2有2个位置，其中一个位置接通于+9V后又接于IC4的16端，同时又经开关K1-2接与IC4的10端并联于电阻R19后再接-9V，IC9的1端与电阻R21和R22并联，电阻R22另一端接地，IC9的2端也与电阻R20和R21并联，电阻R20的另一端接于A6的8端，同时又并联接至A7的5端，A7的6端接于IC10的14端，而16端接于+9V，再接开关K1-2的X2位置，再与电阻R11并联，接于IC10的11端，电阻R11的另一端接-9V，IC10的12端接电阻R14的一端同时又并联于A8的3端，13端与电阻R14和R15并联，电阻R15的另一端接地，A8的1端和2端相接，又并联电阻R26再接至光电隔离数据采集器(4)。
二极管D2和D3并联，其正极接地、负极又与电阻R15和变阻器W1并联，变阻器W1的一端接地，电阻R15的另一端又与IC7的3端相接，电阻R16接3端，又与1端，并联于电容C37，IC7的2端与电阻R17相接，再接于电容C37的另一端再接-9V。IC7的2端同时又并联于开关K1—1的+9V，开关K1—1共有2个位置。
由图5，光电隔离数据采集器(4)是由光电隔离放大电路和模拟数字转换电路组成。
光电隔离放大电路由2个光电隔离器，型号为4N23，2个运算放大器A9、A10(型号均为TL064)，电阻R27—R33和电容所构成；
光电隔离器J2的二极管D4其正极与电阻R28相接，电阻R27与电阻R28并联与电阻R26相接，电阻R27的另一端接+9V，J2的三极管BG2的集电极与J3光电隔离器的D3三极管发射极相接，而且并联于运算放大器A9的2端，A9的2端又接一电容C7，A9的1端也接于该电容C7的另一端，再并联一可调电阻R34，共同再接于一电阻R29，电阻R29和R31并联接于二极管D5的正极，三极管BG3的集电极又与电阻R31并联，再与电阻R32并联后接于+9V，电阻R32另一端与变阻器W2相接，再接电阻R33，再与电阻R30以及三极管BG2的发射极并联后接于-9V。A9的3端也接于变阻器W2，A9的1端又连接于A10的5端，7端又负反馈接于6端，7端同时又接于IC11的13端，IC11和10端接可变电阻W2，12端接可变电阻W4再与8端一同并联，1端是+5V，7端+15V，11端是-12V，19和20端相接，再与16端相接。
脑电图仪的工作原理如下1.记录在被检查者的头部连接16个电极，每个电极各与16道共参考驱动前置放大器(1)的1—16个输入端连接，该电极是公知技术，因此不再予以阐述，两耳垂与前置放大器(1)的参考端R1……R2连接，头部16个特定部位的自发脑电位信号从电极经过16道共参考驱动前置放大器(1)在笔记本电脑的控制下，通过多路转换控制器以1—16道的次序由16路转换成1路，分别经主放大器(3)放大，又经光电隔离放大电路，再经模拟转换电路将模拟量转换成数字量，通过数据总线记录在笔记本电脑内存或磁盘上，除了在存入内存以外，还在笔记本电脑显示屏上显示16道脑电信号，每道采样率为128/s，可采集3分至130分钟数据，可根据需要进行选择，这时实现了脑电图仪的主要功能。
脑电(EEG)电极按国际10/20系统连接安装(现有技术)，左大脑半球皮层电极分别与图2中1—8道输入端ch1～ch8相连，左参考电极(左耳垂电极)与图2中R1相连；右大脑半球皮层电极分别与图2中9～16道输入端ch9～ch16相连，右参考电极(右耳垂电极)与图2中R2相连。首发脑电信号经图2中A1放大400倍后，经A2滤波，在笔记本电脑的控制下经图3中多道模拟开关，使1—16道信号按由小到大的顺序16选一通过，经图4中主放大器(放大倍数可调)放大后，经过图5中光电隔离放大电路，除去市电和笔记本电脑数字电路对模拟脑电信号的干扰，最后经12位模拟数字转换电路将模拟量转换成数字量，存入笔记本电脑内存(或磁盘)，并在笔记本电脑的监视器上显示16条脑电曲线。每道信号采样率为128样点/秒；每4秒为段，每段每道512点，512×16样点，最大采样长度为400K。经过EET变换形成16个频谱，计算出功率谱。频率范围为0.5—30Hz；分辨率为0.5Hz。根据现有技术，将0.5—30Hz，分为6个标准频率带(0.5-3.5Hz)；Q(4-7.5Hz)，α1(8-10Hz)；α2(10.5-13Hz)，β1(13.5-17.5Hz)；β2(18-30Hz)；计算各频率段绝对功率。
根据计算皮层已知部位的绝对功率值，按下列算法计算Vx＝[∑Pi/Di]/[∑1/Di]其中Vx是感兴趣某x处绝对功率，Pi是第i个电极处(i＝1，2，……16)已计算的绝对功率，Di是第i电极到x处的距离。
与现有技术相比，可携式数字化脑电图仪具有下列优点1.体积小，便于携带。
2.抗干扰性能强，本脑电图仪可以在非电磁屏蔽室中使用，可以采用电脑的电源，因此不受交流电源电网的干扰影响。
权利要求1.一种可携式数字化脑电图仪，其特征在于脑电图仪主要由16道共参考驱动前置放大器(1)，多路转换控制器(2)，主放大器(3)，光电隔离数据采集器(4)和笔记本电脑(5)组成；16道共参考驱动前置放大器(1)分为2个8道各共一个参考驱动电路，其中1—8道的驱动电路为A3放大器，9—16道的驱动电路为A4放大器，电阻R4一端接放大器A4的14端，另一端接13端，电阻R3一端与R4并联于13端，另一端接于驱动电路A3/A4放大器的1端。电阻R11接于A3放大器的1端和2端，电阻R10一端与电阻R11并接于2端，另一端接地，放大器A3的3端接电阻R9，另一端接电容C5的一端，同时并联电阻R8，电阻R8的另一端接电阻R12，同时又并联接至电阻R1，R12的另一端接地，电阻R5与电阻R4并联接于A1放大器的14端，而另一端与电阻R6相接，又并联于电容C2一端，C2的另一端接放大器A2的9端和8端，电阻R6的另一端又接于A2的10端再并联于电容C3后接地，电容C4另一端接电阻R7后接地。
2.根据权利要求1所述的脑电图仪，其特征在于多路转换控制器(2)由2个8道模拟选择器IC1和IC2电子开关控制电路组成，模拟选择器IC1的11端、10端、9端与IC2的11、10、9端相接，ch1，ch2，ch3，ch4，ch5，ch6，ch7，ch8依次与IC1的13、14、15、12、1、5、2、4端相接，而ch9，ch10，ch6，ch12，ch13，ch19，ch15，ch16也依次与IC2的13、14、15、12、1、5、2、4各端相接，IC1和IC2的16端各接+9V，8端、7端接-9V，而3端互相2接后接于A5的12端，IC1和IC2的6端接于IC4的10端，IC1的6端与IC2的9端、8端相接，再接于芯片IC3的14端，而IC2的11端、10端、9端接于IC3的11、12、13端，IC3的8端接-9V，10端和16端并联于+9V，15端接于IC5的4端，IC5的6端、5端并联后又与电容C6，电阻R12并联再接于-9V，又与二极管D1负极相接，D1的正极与电阻R37相接后接于IC6的11端，同时又并联接于IC3的9端。
3.根据权利要求1所述的脑电图仪，其特征在于主放大器(3)电路中，电阻R14一端接负反馈放大器A5的14端，另一端接13端，电阻R14一端并联一电阻R13后接地，A5放大器的12端接IC1的3端、14端接于IC8的5端；IC8的4，5，6，10，11端接-9V，4端接放大器A6的10端，A6的9端接IC4的15端，IC8的9端接电阻R18后接-9V，同时又接开关K1-2，接于+9V后再接于IC4的16端，同时又经开关K1—2接于IC4的10端，并联于电阻R19后再接-9V，IC9的1端并联电阻R21、R22后接地，2端又与电阻R20、R21并联，电阻R20另一端接于运算放大器A6的8端，同时并联于运算放大器A7的5端，A7的6端接IC10的14端，16端与开关K1—1相接，又与11端并联于电阻R13后接-9V，IC10的12端接电阻R14的一端又并联于运算放大器A8的3端，A8的1端和2端相接，同时并联电阻R26再接于光电隔离数字采集器(4)。
4.根据权利要求1所述的脑电图仪，其特征在于光电隔离采集器(4)的光电隔离器J2，其二极管D4正极接电阻R28，电阻R27与R28并联，又与R26相接，电阻R27另一端接+9V，三极管BG2的集电极与光电隔离管J3的三极管发射极相接，而且并联于运算放大器A9的2端，放大器A9的2端又接电容C7，1端也接电容C7另一端再并联可调电阻R14，再共同接于电阻R29，电阻R29和R31并联接于二极管D5的正极，三极管BG3的集电极又与电阻R31并联，再与电阻R32并联后接于+9V，电阻R32另一端与变阻器W2相接，再接于电阻R23，再与电阻R30和三极管BG2的发射极并联后接于-9V，A9的3端也接变阻顺W2，A9的1端接于A1，的5端、7端又负反馈接于6端，7端，同时又接IC11的13端，IC11的10端接可变电阻W2，12端接可变电阻W4，再与8端一同并联，1端是+5V，7端+15V，11端是-12V，19和20端相接，再与16端相接。
专利摘要一种可携式数字化脑电图仪，主要由16道共参考驱动前置放大器(1)，多路转换控制器(2)，主放大器(3)，光电隔离数据采集器(4)和笔记本电脑(5)组成1-8道的驱动电路是A3放大器。9-16道驱动电路是A4放大器。多路转换控制器由2个8道模拟选择器IC
文档编号A61B5/0476GK2229793SQ9522112
公开日1996年6月26日 申请日期1995年9月5日 优先权日1995年9月5日
发明者陈轶, 陈晔 申请人:陈轶, 陈晔