用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置及检测方法与流程

本发明涉及一种发生装置。特别是涉及一种用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置及检测方法。

背景技术：

脑功能活动检测仪旨在通过功能近红外光谱技术和脑电采集技术的有效结合，在同一台仪器上实现近红外光谱仪、脑电仪以及近红外光谱和脑电融合仪三功能一体化技术，从而实现脑区神经电活动和血样供应信息的同步或分别采集等多种功能。

虽然市场上已经有很多用于检测大脑活动的设备或系统，但他们通常都是基于单模态的测量技术，例如：EEG(脑电图)仅采集脑神经元的电活动，fNIRS(功能性近红外光谱技术)仅仅采集激活区域的血氧代谢的变化，一方面，这些生产厂家只专心于生产单模态的测量系统，对另一种模态的测量并不精通；另一方面，双模态的联合采集系统，由于存在硬件整合成本以及数据同步融合的涉及难点，截至目前，国内外尚没有光电同步检测设备或系统，也没有检索到相关专利。

随着最近一些关于NEG系统的研究以及MNEG-5000仪器的出现，为了实现其双模态同步采集的重要功能，对于其血氧信号与脑电信号的同步性能的评价显得格外重要，因此，设计一个简单的同步光电信号发生电路有一定的必要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现为检测NEG系统光电同步性能提供微秒级同步的fNIRS与EEG信号的用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置及检测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置，包括24V电源，还设置有与NEG脑活动仪相连用于检测NEG脑活动仪功能近红外信号的fNIRS信号生成模块和与NEG脑活动仪相连用于检测NEG脑活动仪脑电信号的电极座，以及与NEG脑活动仪的信号输出端相连用于显示NEG脑活动仪的功能近红外信号和脑电信号的示波器，所述的24V电源通过开关分别连接fNIRS信号生成模块和电极座，用于以向fNIRS信号生成模块和电极座提供电源。

所述的fNIRS信号生成模块包括有屏蔽盒，设置在屏蔽盒内同一光路上的位于入射光一侧的滤光片和位于滤光片出射光一侧的液晶变光片，其中，所述屏蔽盒入射光一侧面上通过入光口设置所述NEG脑活动仪的光源探头，所述屏蔽盒出射光一侧面上通过出光口设置所述NEG脑活动仪的检测探头，所述液晶变光片的电源输入端通过与第一电阻的并联连接24V电源的输出端。

所述的电极座是具有8通道的电源极座，所述电极座的电源输入端分别连接第二电阻和第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端和第一电阻的一端共同连接24V电源的输出端，所述第三电阻的另一端和第一电阻的另一端共同连接24V电源的地端，所述电极座的输出连接NEG脑活动仪的脑电电极。

一种用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置的检测方法，包括如下步骤：

1)连接用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置，即，将NEG脑活动仪的功能近红外检测模块的光源探头和检测探头分别连接至用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置中fNIRS信号生成模块的屏蔽盒相应位置上，将NEG脑活动仪的脑电电极线连接至用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置的电极座上，并将NEG脑活动仪的功能近红外输出端信号和脑电输出端信号分别连接到示波器的两个通道上；

2)打开NEG脑活动仪，采集从用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置接收到的信号，通过控制用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置中电源的开关通断，改变液晶变光片的透光量，并在开关闭合时，给电极座提供同步电信号；

3)通过操作示波器上的相应按键，测量示波器上所显示的功能近红外阶跃信号和脑电阶跃信号的时间差，来评估NEG脑活动仪的光电同步性能。

步骤2)还包括：调节液晶变光片前滤光片的透光效果以及NEG脑活动仪的感光参数，使得24V电源开关断开时NEG脑活动仪检测到的光强信号处于NEG脑活动仪额定量程的中部。

步骤2)中NEG脑活动仪开始采集光电信号后，与NEG脑活动仪相连的示波器开始绘制实时功能近红外信号曲线以及脑电信号曲线，然后闭合24V电源的开关，5秒钟之后再断开，从而使示波器显示出功能近红外实时信号和脑电实时信号曲线都出现一个阶跃变化。

步骤3)中通过测量功能近红外信号和脑电信号这两实时信号曲线上出现阶跃变化的时间差，评估NEG脑活动仪的同步性能，当功能近红外阶跃信号和脑电阶跃信号出现的时间差小于0.01s时，认为NEG脑活动仪的光电同步性达到微秒级，否则，认为NEG脑活动仪不能达到在使用中的同步性要求。

本发明的用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置及检测方法，设计简单，易于实现，装置体积较小，操作简单，易于携带和使用。能准确地提供微秒级同步光电信号，且设备的电路参数和光电信号输出接口拓展性较强，对当前市面上的NEG设备都有较强的适配性和兼容性。

附图说明

图1是本发明用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置的整体结框图；

图2是本发明用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置的使用状态示意图；

图3是本发明用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置的电连接示意图。

图中

1：24V电源 2：fNIRS信号生成模块

21：滤光片 22：液晶变光片

23：屏蔽盒 3：电极座

4：NEG脑活动仪 41：光源探头

42：检测探头 43：脑电电极

5：示波器

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置及检测方法做出详细说明。

发明的一种用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置，主体为一个同步光电信号发生装置，用于产生严格同步的光吸收阶跃信号与阶跃电信号，分别施加到光电同步NEG脑活动仪的功能近红外(fNIRS)模块与脑电模块上，再通过观察与脑活动检测仪相连的示波器得到的信号图是否严格同步，来检测该脑活动检测仪的光电同步性。

如图1、图2所示，发明的一种用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置，包括24V电源1，所述24V电源1的输出端设置有开关K。还设置有与NEG脑活动仪4相连用于检测NEG脑活动仪4功能近红外信号的fNIRS信号生成模块2和与NEG脑活动仪4相连用于检测NEG脑活动仪4脑电信号的电极座3，以及与NEG脑活动仪4的信号输出端相连用于显示NEG脑活动仪4的功能近红外信号和脑电信号的示波器5，所述的24V电源1通过开关K分别连接fNIRS信号生成模块2和电极座3，用于以向fNIRS信号生成模块2和电极座3提供电源。

如图3所示，所述的fNIRS信号生成模块2包括有屏蔽盒23，设置在屏蔽盒23内同一光路上的位于入射光一侧的滤光片21和位于滤光片21出射光一侧的液晶变光片22，其中，所述屏蔽盒23入射光一侧面上通过入光口设置所述NEG脑活动仪4的光源探头41，所述屏蔽盒23出射光一侧面上通过出光口设置所述NEG脑活动仪4的检测探头42，所述液晶变光片22的电源输入端通过与第一电阻R1的并联连接24V电源1的输出端。

所述的电极座3是具有8通道的电源极座，所述电极座3的电源输入端分别连接第一电阻R2和第二电阻R3的一端，所述第一电阻R2的另一端和保护电阻R1的一端共同连接24V电源1的输出端，所述第二电阻R3的另一端和保护电阻R1的另一端共同连接24V电源1的地端，从而实现10000:1的分压，将2.4mV的电压加在输出电信号的电极座3的两端，所述电极座3的输出连接NEG脑活动仪4的脑电电极43。

本发明的一种用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置，使用24V直流电源供电，通过开关K控制液晶变光片22的电流通断，从而控制放于光源与探头间的液晶变光片22的吸光率，液晶变光片22的屏蔽盒，在连接光源探头41和检测探头42之后可屏蔽外界光线。由24V电源经第一电阻R2和第二电阻R3分压后的2.4mV电压供电给电极座3。

在实际测量NEG脑活动仪4的同步性能时，首先将NEG脑活动仪4按照图3所示连接至本发明的用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置，然后调节液晶变光片前滤光片的透光效果以及设备的感光参数，使得本发明的用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置中电源开关断开时NEG脑活动仪检测到的光强信号处于设备额定量程的中部。然后NEG脑活动仪开始采集光电信号，示波器开始绘制实时光强信号曲线以及脑电信号曲线，之后闭合信号发生器的开关，5秒钟之后再断开，这时示波器所显示的fNIRS和EEG实时信号曲线都会出现一个阶跃变化，通过测量两者实时信号曲线上出现阶跃变化的时间差，即可评估NEG系统的同步性能。

本发明的用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置的检测方法，包括如下步骤：

1)连接用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置，即，将NEG脑活动仪的功能近红外检测模块的光源探头和检测探头分别连接至用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置中fNIRS信号生成模块的屏蔽盒相应位置上，将NEG脑活动仪的脑电电极线连接至用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置的电极座上，并将NEG脑活动仪的功能近红外输出端信号和脑电输出端信号分别连接到示波器的两个通道上，以待观察两目标信号；

2)打开NEG脑活动仪，调节液晶变光片前滤光片的透光效果以及NEG脑活动仪的感光参数，使得24V电源开关断开时NEG脑活动仪检测到的光强信号处于NEG脑活动仪额定量程的中部。采集从用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置接收到的信号，通过控制用于检测NEG脑活动仪同步性的发生装置中电源的开关通断，改变液晶变光片的透光量，并在开关闭合时，给电极座提供同步电信号；NEG脑活动仪开始采集光电信号后，与NEG脑活动仪相连的示波器开始绘制实时功能近红外信号曲线以及脑电信号曲线，然后闭合24V电源的开关，5秒钟之后再断开，从而使示波器显示出功能近红外实时信号和脑电实时信号曲线都出现一个阶跃变化。

3)通过操作示波器上的相应按键，测量示波器上所显示的功能近红外阶跃信号和脑电阶跃信号的时间差，来评估NEG脑活动仪的光电同步性能。由于液晶变光片受到通断电影响的响应时间为微妙级，可认为功能近红外阶跃信号与电极座上的阶跃电信号是微秒级同步的。

通过测量功能近红外信号和脑电信号这两实时信号曲线上出现阶跃变化的时间差，评估NEG脑活动仪的同步性能，当功能近红外阶跃信号和脑电阶跃信号出现的时间差小于0.01s时，认为NEG脑活动仪的光电同步性达到微秒级，否则，认为NEG脑活动仪不能达到在使用中的同步性要求。