]阻抗检测通过1M Ω的30Hz正弦信号，加载到电极与地之间，采集后，经28至8Hz的IIR带通滤波器，检测其幅度Vx。通过公式计算被测通道与参考之间的接触阻抗。
[0047]并行米集模块:
[0048]并行采集模块是为了记录头皮的脑电信号，由40个AD转换器构成，能够对40路信号进行同步控制、采集，实现信号导联间的同步性，可以实现信号的加减算法。其特点为每个模块里面包含4个独立的模数转换。SPI总线接口也易于菊花链结构设计级联。通过菊花链结构设计，实现对40通道的数据进行采集。采集速率由软件控制，能够达到1000Hz。
[0049]数据同步转换结束后，通过CASCIN，启动片#1的SDATA输出数据，片#2的SDATA禁止输出，当片#1数据输出结束时，其CASC0UT通知片#2，允许2号输出。这就是菊花链结构设计，这样多次进行级联，满足多路并行采集需求。
[0050]隔离电路:
[0051]隔离电路的功能是抑制噪声干扰。为了达到国家安全标准，隔离电路采用高速磁隔离技术，比光隔离速度更快，达到10MHz，隔离电压高达5000V。磁隔离还具有电路设计更加简洁，集成度高，低功耗(仅为光耦的1/10-1/6)等特点。
[0052]USB2.0 数据传输:
[0053]数据传输采用USB2.0协议。通信速率高达480MHz，器件选择CY7C68013。通过usb2.0传输方式把采集到的脑电信号传输到计算机。
[0054]Triger 电路:
[0055]Triger电路又叫刺激电路，功能是发送刺激物的代码。刺激码和反应码接收电路包括串口、并口形式，反应按键接收电路为4bit方式。其中串口接收波特率为115.2kbps，lObit，起始位，停止位协议。
[0056]Butterworth滤波处理模块:
[0057]滤波处理是为了去除干扰。现代数字滤波技术已经成熟，无论是实时还是事后，都能方便的提取研究所需的信号。设计及实现低阶IIR滤波器，运用软件技术，实现多频带、多种滤波器，加速进行多通道的生理信号处理能力。
[0058]1.阻抗检测通过10ΜΩ的30Hz正弦信号，加载到电极与地之间，采集后，经28至8Hz的IIR带通滤波器，检测其幅度Vx。通过公式计算被测通道与参考之间的接触阻抗。本实用新型直流放大模块包括单极性放大和双极性放大。总通道数为40，其中单极性通道数为36，双极型通道数为4。单极放大倍数能达到19倍。双极放大倍数能达到10倍。
[0059]2.并行采集模块由40个AD构成，能够对40路信号进行同步控制、采集，实现信号导联间的同步性，可以实现信号的加减算法。
[0060]3.Triger电路(刺激电路)刺激码和反应码接收电路包括串口、并口形式，反应按键接收电路为4bit方式。
[0061]4.隔离电路采用高速磁隔离技术，达到10MHz，隔离电压高达5000V。
[0062]5.传输模块是采用高速USB2.0传输。
[0063]6.采用数字Butterworth滤波处理、设计及实现低阶IIR滤波器，运用软件技术实现多频带、多种滤波器，加速进行多通道的生理信号处理能力。
[0064]单极性和双极性的优势
[0065]从理论上讲，如果身体上有一个零电位点(电学上将大地设为零电位点)，而以此点与头皮上的探查电极相联结，所测得的电位差则为探查电极下脑生物电电位变化的绝对值。实际上人体上不可能有这个点，因此将距脑最远而受其它生物电影响最少的两耳垂作为设想的相对零电位点安置电极，此电极称为无关电极或称参考电极，探查电极又称活动电极。一般在组合单极导联时，将活动电极作为负极，与Gl连接，无关电极作为正极。
[0066]单极导联法的连接方法:
[0067]①、每侧半球的活动电极与同侧耳电极相联结。
[0068]②、两耳极相联后作为一个公用的参考电极，再与活动电极结成导联。
[0069]③、两耳电极联结后再与地线相联接，作为一个公用的参考电极，再与活动电极结成导联。
[0070]④、以一侧耳电极作为两侧半球活动电极的公用电极。
[0071]单极导联法的特点:
[0072]①、能记录到活动电极下脑生物电电位变化的大致绝对值。
[0073]②、因此，皮层、皮层深部病灶所产生的波及范围较广的脑波，单极导联比双极导联易于发现。
[0074]③、由于活动电极和无关电极间的跨度较大，因此较弱的、较小区域性的脑波易被更大区域、更强的脑生物电所掩盖而不能被发现。
[0075]④、由于耳电极接地，易产生50Hz交流电干扰。
[0076]⑤、由于两耳极靠近颞部，故颞区的特殊脑波常可使耳电极受其电场的影响。导致无关电极活动化。
[0077]双极主要记录其它生理信息，包括ECG、E0G、EMG等。生理信号均为弱信号，共模比较严重，为了能获得较好的信息，均采用差分输入模式
[0078]单极性和双极性电极分配方法
[0079]第二:分配法主要依据10-20系统电极放置法。
[0080]10一一20系统电极放置法即国际脑电图学会规定的标准电极放置法。
[0081]①、前后矢状线:从鼻根至枕外粗隆取一连线，在此线上，由前至后标出5个点，依次命名为:额极中点(Fpz)、额中点(Fz)、中央点(Cz)、顶点(Pz)、枕点(Oz)0额极中点至鼻根的距离和枕点至枕外粗隆的距离各占此连线全长的10%，其余各点均以此连线全长的20%相隔。这就是10--20系统名称的来源
[0082]②、横位:从左耳前点(耳屏前颧弓根凹陷处)通过中央点至右耳前点取一连线，在此连线的左右两侧对称标出左颞中(T3)、右颞中(T4)、左中央(C3)、右中央(C4)。T3、T4点与耳前点的距离各占此线全长的10%，其余各点(包括Cz点)均以此连线全长的20%相隔。
[0083]40导联的意义和选择性使用可行性。
[0084]40导分辨率，主要是能够进一步提高空间分辨率，能够细致观测脑区不同功能。现在已经发展到256导或512导。
[0085]40导能够进行筛选，可以自由组合，通过导联间加减法，分析信号的不同特征。工具为各类科学计算软件，如matlab等。
[0086]本实用新型的工业实用性
[0087]1、通过设置40个40个脑电极，能够进一步提高脑电信号的采集范围，更细致观测脑区。
[0088]2、通过设置36个单极性放大器和4个双极性放大器，由于双电极的距离应在3-6cm以上才能保证信号不被抵消，因此电极帽上电极之间距离不能太短，又因为电极帽上的电极是左右对称设计的，放大器的个数必须为偶数，综合考虑选择36个单极性放大器和4个双极性放大器的设计是最优的。
[0089]3、通过在主控模块的第一微处理器和第二微处理器之间设置磁耦隔离器，磁隔离不仅比光隔离速度更快，还具有电路设计更加简洁，集成度高，低功耗等特点。
[0090]4、通过头皮设置能发送脑电仿生电刺激的刺激模块，以及在主控模块设置控制刺激模块在特点区域进行电刺激的第三微处理器，同时，第三微处理器还记录最强脑电信号和最弱脑电信号的反应区域，使用者可以根据得到的信息，得到刺激区域和反应区域的关联性，进而判断这种关联性是否符合常规，缩小检测疾病的时间和难度。
[0091]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种脑电信号放大系统，包括脑电极帽、脑电信号放大模块以及并行采集模块，其特征在于: 所述脑电极帽设置在头皮上，其设置40个脑电极，任意一个所述脑电极接收脑皮层的脑电，并输出脑电模拟信号； 所述脑电信号放大模块将接收到的脑电模拟信号差分放大，其包括36个单极性信号放大器和4个双极性信号放大器，所述任意一个单极性信号放大器或双极性信号放大器与所述40个脑电极一一对应； 所述并行采集模块包括40个AD转换器，任意一个所述AD转换器与且只与一个单极性信号放大器或双极性信号放大器导联，将40路放大后的脑电模拟信号转换成脑电数字信号。2.如权利要求1所述的脑电信号放大系统，其特征在于，还包括在线阻抗检测网络，其与所述脑电极帽连接。3.如权利要求2所述的脑电信号放大系统，其特征在于，还包括主控模块，其包括第一微处理器以及第二微处理器，其中所述第一微处理器与所述并行采集模块连接并接收脑电数字信号，所述第二微处理器与所述第一微处理器之间设置有磁耦隔离器。4.如权利要求3所述的脑电信号放大系统，其特征在于，还包括USB2.0数据传输模块和Butterworth滤波处理模块，所述USB2.0数据传输模块接收所述第二微处理器输出的脑电数字信号，并向所述Butterworth滤波处理模块传输。5.如权利要求1所述的脑电信号放大系统，其特征在于，所述单极性信号放大器的输入端为对二极管，输出端为精密皮安级输入电流的运算放大器。6.如权利要求1所述的脑电信号放大系统，其特征在于，所述双极性信号放大器的电流为1.3mA，输入失调为50uV，输入偏置电流为InA，CMRR为lOOdB，输入噪声为0.28uV。7.如权利要求1所述的脑电信号放大系统，其特征在于，所述AD转换器的分辨率为22bit，动态范围为105dB，非线性为±0.003% ο8.如权利要求1所述的脑电信号放大系统，其特征在于，所述并行采集模块的接口为SPI总线接口。
【专利摘要】本实用新型公开了一种脑电信号放大系统，包括脑电极帽、脑电信号放大模块以及并行采集模块，所述脑电极帽设置在头部表面，其接收脑皮层的脑电并输出脑电模拟信号；所述脑电信号放大模块将接收到的脑电模拟信号差分放大，其包括36个单极性信号放大器和4个双极性信号放大器；所述并行采集模块包括40个AD转换器，任意一个所述AD转换器与且只与一个单极性信号放大器或双极性信号放大器导联，对40路放大后的脑电模拟信号实时并行采集，并转换成脑电数字信号。本实用新型能够进一步提高脑电信号的采集范围，更细致观测脑区。
【IPC分类】A61B5/0476, A61B5/0478
【公开号】CN204931669
【申请号】CN201520705809
【发明人】王建华
【申请人】武汉智普天创科技有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月14日