属框架中还包括：
[0030] -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，具体方法是：先用粘胶将表面电极固定，再通过卡扣锁死；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；
[0031] 根据具体使用环境，可安装干电极或湿电极；电极的贴合良好程度可以通过电极 上的指示灯实时显示，方便佩戴者对电极进行调整。在本实施例中，采用的是干电极。
[0032] 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（EEG)，并发送给双通道模拟前端；
[0033] 一双通道模拟前端，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；
[0034] 在本实施例中，双通道模拟前端的型号采用ADS1292 ;
[0035] ADS1292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，消 除了高频电磁带来的干扰，然后再经过前置放大器放大，在本实施例中，前置放大器的增益 为ISdB;再输入到模数转换器（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；
[0036] 在本实施例中，ADC的量化采样率可以从125SPS到8000SPS进行配置；根据奈奎 斯特采样定理，最低采样率需达到脑电信号分量中最高频率两倍才能完整覆盖脑电信号频 谱而不产生频谱混叠。
[0037] 其次，高采样率也意味着高数据率，功耗也随之增加，因此，利用模拟前端的电极 检测功能，当模拟前端检测到电极接触不良好时，主动降低ADC采样率至最低。当表面电极 接触良好时，采样率恢复至正常水平。
[0038] 对脑电信号进行频谱分析，当信号中Beta节律较低时，说明人思维处于一个较为 平静随意的状态，此时也将ADC的采样率降至最低125SPS。当检测到Beta节律处于较高水 平时，ADC的采样率也相应提高至正常水平250SPS。通过动态改变ADC的采样率，在保证信 号分辨率的前提下降低了数据率，减少传输数据量，降低ADC自身功耗。
[0039] 下面对动态采样率的获取方法进行具体说明，如下：
[0040] 通过快速傅里叶变换（FFT)，可以得到脑电信号的频谱，再根据频率分辨率Af与 采样率fs和采样点数N的关系
【主权项】
1. 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： 一对表面电极和一对参考电极，通过卡扣或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； 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； 一双通道模拟前端，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； 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； 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； 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。
2. 根据权利要求1所述的脑电采集装置，其特征在于，所述的双通道模拟前端中，动态 米样率的获取方法为： 利用快速傅里叶变换（FFT)得到脑电信号的频谱，再对脑电信号频谱中Beta节律信号 进行功率谱估计；
其中，量化后的脑电信号为x(n)，x(n)的离散傅里叶变换（DFT)为X(k)， 警 e[14,20]//z，fs= 125Hz，n，ke {〇，1，2，...，Ν}; λ为预先训练受试者得到阈值，当ΡΣ高于λ时，提高ADC的采样率；当PJS于阈值 时，降低ADC采样率。
3. 根据权利要求1所述的脑电采集装置，其特征在于，所述的无线收发器中， Cortre-M3处理内核将脑电信号打包成数据包的格式为：数据包头、数据包体和数据包尾； 所述的数据包头和包尾均为2个8位的数据同步字节；所述的数据包体包括5个字节， 其中，第1个字节为数据信息位，第2~4个字节为数据位，用于携带脑电信号，第5个字节 为校验位，用于数据包的校验。
4. 根据权利要求3所述的脑电采集装置，其特征在于，所述的数据包体中，通过校验位 进行校验的方法为： 在发送时，计算校验位的校验值check，计算方式为： check - data inf? data] Θ data! 0data3 其中，datainf为数据信息位，datal、data2和data3为数据包体中的数据位； 在接收时，以相同方式计算接收到的数据包校验位的校验值check，并与该数据包中接 收得到校验值比对，如果比对结果相同，则接受该数据；如果比对结果不同，则舍弃该数据。
【专利摘要】本发明公开了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。
【IPC分类】A61B5-0476
【公开号】CN104644165
【申请号】CN201510072215
【发明人】贺威, 付威, 唐浩月, 王刚
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月11日