一种佩戴式的脑电采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于脑电信号采集技术领域，更为具体地讲，涉及一种佩戴式的脑电采集 装置。
【背景技术】
[0002] 随着智能化技术的不断发展，脑机接口正在从科幻电影的银幕走向寻常人的生 活。人们通过视觉刺激或者意念想象便能发出指令，实现操作游戏，控制家中电器，甚至于 驾驶汽车。在此背景下，基于脑电图（EEG)的脑机接口技术（BCI)逐渐成为了学术研宄和 产业开发界的热门，获得了全球范围越来越多的关注。
[0003] 国外脑电采集设备已发展多年，经过了多代更迭，技术较为成熟。美国Neurosky 推出的TGAM芯片可以实现单通道的脑电信号采集，并输出原始脑电数据和其特有专利算 法得到的专注度和放松度。
[0004] 国内穿戴式脑电采集设备尚处起步阶段。目前脑电采集设备一般由多通道电极、 前置滤波器、前置放大器、抗混叠滤波器、50Hz陷波器、ADC、数字信号处理器（DSP)和显示 设备构成。多通道电极一般为按照国际10-20标准分布电极的电极帽，通过电极帽表面电 极得到的脑电信号的幅值量级为uV级，频谱分布在0~30Hz的低频区间内。其中，频率 范围为8~13Hz的Alpha节律，呈正弦形，在人处于安静或闭眼时出现最多。频率范围为 14~20Hz的Beta节律，一般认为是大脑皮层紧张状态时脑电活动的主要表现，在中枢神经 系统强烈活动或紧张时出现。很容易受到空间高频电磁干扰和50Hz的工频干扰。为了提 高信号信噪比，原始信号需经过前置低通滤波器滤除带外高频的电磁噪声。由于50Hz工频 噪声与我们的有用信号频谱重叠，故需经过50Hz陷波器去除脑电信号中的工频干扰，这样 将损失掉50Hz及其附近的有用信号。其次。滤波后的信号幅值和信噪比都还较小，不能有 效利用ADC的量化位数。
[0005] 基于上述已有的脑电采集设备，虽然可以保证数据的准确性和完整性，并可提供 所有通道的脑电数据，但任然存在如下缺点：
[0006] (1)、系统自身电路结构比较复杂，系统体积过大，成本较高；
[0007] (2)、采用的有线连接十分不便，不适用于在人体运动状态下的脑电采集和非实验 室环境下的使用，且连接的要求较高；
[0008] (3)、整个系统功耗相对较高，需要使用外接直流电源进行供电；
[0009] (4)、系统处理数据能力和传输数据功能较弱，无法实现数据的实时读取和实时传 输。
[0010] 因此，这些弊端严重掣肘了脑机接口设备的穿戴化和商品化应用。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种佩戴式的脑电采集装置，通过 佩戴的方式采集脑电信号并对其处理，保证了高效率、低功耗地实现脑电信号的采集和传 输。
[0012] 为实现上述发明目的，本发明一种佩戴式的脑电采集装置，该装置为发夹状结构 的金属框架，其特征在于，所述的金属框架中还包括：
[0013] -对表面电极和一参考电极，通过卡扣和胶粘的方式将表面电极固定在金属框架 上，其位置可调，表面电极在大脑对应位置的分布满足国际标准导联10-20系统C3和C4区 域；参考电极采用耳夹式，分布在国际标准导联10-20系统Al或A2区域；
[0014] 脑电信号采集时，以参考电极处的点位为基准，2个表面电极通过与脑部的接触， 获取脑电信号，并发送给双通道模拟前端；
[0015] -双通道模拟前端，包括EMI滤波器、前置放大器和模数转换器；用于接收表面电 极采集的脑电信号，并将该信号进行处理，再发送给无线收发器；
[0016] 双通道模拟前端接收到脑电信号后，先通过EMI滤波器滤除带外频率较高的电磁 噪声，滤波后的脑电信号经过前置放大器放大后，输入到模数转换器（ADC)，模数转换器再 结合动态采样率对脑电信号进行量化，实时输出24位数字化的脑电信号，并发送给无线收 发器；
[0017] 一无线收发器，包括射频天线和C〇rtre-M3处理内核，与双通道模拟前端相连；
[0018] 无线收发器接收到24位数字化的脑电信号后，先通过Cortre-M3处理内核将数字 化的脑电信号打包成数据包，再通过射频天线将数据包转发。
[0019] 本发明的发明目的是这样实现的：
[0020] 本发明一种佩戴式的脑电采集装置，当佩戴在用户的头部后，通过装置上的表面 电极提取用户的脑电信号，再将提取的脑电信号输入到双通道模拟前端，并依次经过滤波、 放大、以及模数转换，得到数字化的脑电信号并输入到无线收发器，无线收发器对数字化的 脑电信号进行打包处理，并通过内置的射频天线发送给终端设备。在具体的处理过程中，无 线收发器的内核又对量化信号进行处理并实时反馈给模拟前端，调整设备工作状态，保证 了高效率、低功耗地实现脑电信号的采集和传输。
[0021] 同时，本发明一种佩戴式的脑电采集装置还具有以下有益效果：
[0022] (1)、通过优化电路结构和机械结构，在较小的体积内集成了表面电极、模拟前端 和无线收发器，精简了部分脑电信号通道。在电路层面对模拟信号和数字信号实现了分立， 减小两者之间的相互干扰。相较于传统多通道脑电采集仪器，在微型化和穿戴化方面取得 了突破。
[0023] (2)、通过软件算法的实时调整，这样能动态调节系统的运行状态，与同类设备相 比，具有更好的性能和更低的功耗，保证信号质量，提高设备效率，因而设备可以采用电池 供电并适宜长时间佩戴。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明佩戴式的脑电采集装置的结构图；
[0025] 图2是数据包的格式图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0027] 实施例
[0028] 图1是本发明佩戴式的脑电采集装置的结构图。
[0029] 在本实施例中，如图1所示，本发明一种佩戴式的脑电采集装置，该装置为发夹状 结构的金属框架，金属框架的长度设计为可调，可根据不同头部轮廓调整金属框架的大小， 适应不同人的佩戴，在金