一种用于脑电信号采集的装置的制作方法

本实用新型涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种用于脑电信号采集的装置。

背景技术：

脑电波是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法，大脑在活动时，由大量神经元同步发生突触后的电位总和形成的。脑电信号作为一种典型的生物电信号，包含了丰富的生理信息与病理信息，在当今的医学研究及其他科学领域之中，正越来越引起人们的重视。

目前脑电信号采集电路普遍集成于监护仪内主控板上，后续出现问题不易快速维修，同时，由于脑电信号非常微弱，主控板上其它电路会对脑电信号采集造成窜扰，造成脑电信号失真。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种抗干扰性较高的用于脑电信号采集的装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供的一种用于脑电信号采集的装置，包括信号采集器主体；信号采集器主体包括：外部接口、电源滤波隔离模块、脑电信号滤波采集处理器，以及mcu算法处理单元；其中，外部接口分别与电源滤波隔离模块、脑电信号滤波采集处理器，以及mcu算法处理单元连接，用于支持脑电信号传输；电源滤波隔离模块用于过滤直流电源电压；脑电信号滤波采集处理器用于将采集到的脑电信号进行信号处理，以避免采集到的脑电信号失真；mcu算法处理单元与脑电信号滤波采集处理器连接，用于对经过脑电信号滤波采集处理器处理后的脑电波信号进行计算分析，以获取脑电波信号中的脑电特征数据。

进一步地，用于脑电信号采集的装置还包括与信号采集器主体连接的外部主板，外部主板用于为信号采集器主体提供性能支持。

进一步地，用于脑电信号采集的装置还包括与信号采集器主体连接的脑电极片，脑电极片用于接触人体头部，进行脑电信号采集。

进一步地，用于脑电信号采集的装置还包括与外部主板连接的驱动显示设备，用于显示采集到的脑电信号中的脑电特征数据。

进一步地，外部接口包括直流电源输入、rs232串口，以及导联线接口；其中，直流电源输入用于信号采集器主体的供电；rs232串口用于提供通讯，以及传输脑电波形数据；导联线接口用于提供脑电压传输。

进一步地，mcu算法处理单元与外部接口的rs232串口连接，用于通过rs232串口将mcu算法处理单元提取到的脑电信号中的脑电特征数据发送至外部主板。

进一步地，脑电信号滤波采集处理器包括初级调理电路和模数转换器；其中，初级调理电路用于消除脑电信号的高频干扰；模数转换器用于将脑电信号的模拟数据转换为数字数据。

进一步地，初级调理电路包括前置放大电路、第一陷波滤波，以及低通滤波；其中，前置放大电路用于将微弱的脑电信号电压幅值放大；第一陷波滤波用于保留有效的脑电波形；低通滤波用于消除脑电信号的高频干扰。

进一步地，脑电信号滤波采集处理器与外部接口的导联线接口连接，用于通过导联线接口接入前置放大电路，以使脑电信号进行处理。

进一步地，电源滤波隔离模块包括第二陷波滤波和3kv高压隔离单元；其中，第二陷波滤波用于直流电压过滤；3kv高压隔离单元用于将经过第二陷波滤波过滤后的直流电压进行处理，输出有效直流电压。

本实用新型的用于脑电信号采集的装置中，基于信号采集器主体中的外部接口分别与该信号采集器主体中的电源滤波隔离模块、脑电信号滤波采集处理器，以及mcu算法处理单元连接的结构，通过利用外部接口支持脑电信号的传输；进而，通过电源滤波隔离模块过滤直流电源电压，以供mcu算法处理单元处理脑电信号的使用；然后，通过脑电信号滤波采集处理器用于将采集到的脑电信号进行信号处理，以避免采集到的脑电信号失真；进一步地，将经过脑电信号滤波采集处理器的处理后的脑电信号，通过mcu算法处理单元进行干扰消除，以提高采集脑电信号的抗干扰性。该实用新型的能够提高采集脑电信号的抗干扰性，且操作便捷，简单方便实用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型用于脑电信号采集的装置的原理示意图；

图2是本实用新型用于脑电信号采集的装置的滤波采集处理器的原理示意图；

图3是本实用新型用于脑电信号采集的装置的前置放大电路的示意图；

附图标记：1、信号采集器主体；101、外部接口；1011、直流电源输入；1012、rs232串口；1013、导联线接口；102、电源滤波隔离模块；1021、第二陷波滤波；1022、3kv高压隔离单元；103、脑电信号滤波采集处理器；1031、初级调理电路；3101、前置放大电路；3102、第一陷波滤波；3103、低通滤波；1032、模数转换器；104、mcu算法处理单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型实施例的一种用于脑电信号采集的装置，包括信号采集器主体1；信号采集器主体1包括：外部接口101、电源滤波隔离模块102、脑电信号滤波采集处理器103，以及mcu算法处理单元104；其中，外部接口101分别与电源滤波隔离模块102、脑电信号滤波采集处理器103，以及mcu算法处理单元104连接，用于支持脑电信号传输；电源滤波隔离模块102用于过滤直流电源电压；脑电信号滤波采集处理器103用于将采集到的脑电信号进行信号处理，以避免采集到的脑电信号失真；mcu算法处理单元104与脑电信号滤波采集处理器103连接，用于对经过脑电信号滤波采集处理器103处理后的脑电波信号进行计算分析，以获取脑电波信号中的脑电特征数据。

本实用新型的用于脑电信号采集的装置中，基于信号采集器主体1中的外部接口101分别与该信号采集器主体1中的电源滤波隔离模块102、脑电信号滤波采集处理器103，以及mcu算法处理单元104连接的结构，通过利用外部接口101支持脑电信号的传输；进而，通过电源滤波隔离模块102过滤直流电源电压，以供mcu算法处理单元104处理脑电信号的使用；然后，通过脑电信号滤波采集处理器103用于将采集到的脑电信号进行信号处理，以避免采集到的脑电信号失真；进一步地，将经过脑电信号滤波采集处理器103的处理后的脑电信号，通过mcu算法处理单元104进行干扰消除，以提高采集脑电信号的抗干扰性。该实用新型的能够提高采集脑电信号的抗干扰性，且操作便捷，简单方便实用。

作为优选的技术方案中，用于脑电信号采集的装置还包括与信号采集器主体1连接的外部主板，外部主板用于为信号采集器主体1提供性能支持。

作为优选的技术方案中，用于脑电信号采集的装置还包括与信号采集器主体1连接的脑电极片，脑电极片用于接触人体头部，进行脑电信号采集，即通过将脑电极片贴于人体头部，能够支持与其连接的信号采集器主体进行脑电信号的采集，实时监测脑电电压的变化。

作为优选的技术方案中，用于脑电信号采集的装置还包括与外部主板连接的驱动显示设备，用于显示采集到的脑电信号中的脑电特征数据，通过驱动显示设备展示这些脑电特征数据，能够辅助医生及时了解病人的脑电活动情况。

作为优选的技术方案中，外部接口101包括直流电源输入1011、rs232串口1012，以及导联线接口1013；其中，直流电源输入1011用于信号采集器主体的供电；rs232串口1012用于提供通讯，以及传输脑电波形数据；导联线接口1013用于提供脑电压传输；其中，直流电源输入1011的接口形式为2.54mm间距的两脚插座；rs232串口1012的接口形式为通用的db9串口母座；导联线接口1013的接口形式为雷姆头5针母座。

需要说明的是，本实施例的外部主板可通过该直流电源输入1011的接口的2.54mm间距的两脚排线接入信号采集器主体1所需要的直流5伏电压。

需要说明的是，本实施例的外部主板可通过该rs232串口1012的接口的db9串口公头线与之对接，即可建立串口通讯，传输脑电信号的脑电波形数据。

需要说明的是，本实施例通过导联线接口1013的5针的公头导联线连接3个脑电极片，以使脑电极片贴于人体头部时，能够支持与其连接的信号采集器主体1进行脑电信号的采集，实时监测脑电电压的变化。

作为优选的技术方案中，mcu算法处理单元104与外部接口101的rs232串口1012连接，用于通过rs232串口1012将mcu算法处理单元104提取到的脑电信号中的脑电特征数据发送至外部主板；mcu算法处理单元104在接收到经过滤波放大的脑电信号时，本实施例通过mcu算法处理单元104的内置算法程序将脑电信号的特征数据提取出来，该脑电特征数据包括脑电波形eeg数据、面部肌肉指数emg，以及脑电双频指数bis等特征数据。

作为优选的技术方案中，脑电信号滤波采集处理器103包括初级调理电路1031和模数转换器1032；其中，初级调理电路1031用于消除脑电信号的高频干扰；模数转换器1032用于将脑电信号的模拟数据转换为数字数据；由于人体的脑电信号为微弱电压信号，再叠加周围无线杂波干扰，因此本实施例将采集到的脑电信号经过脑电信号滤波采集处理器103，来获取没有失真或失真率较低的脑电信号。

作为优选的技术方案中，初级调理电路1031包括前置放大电路3101、第一陷波滤波3102，以及低通滤波3103；其中，前置放大电路3101用于将微弱的脑电信号电压幅值放大；第一陷波滤波3102用于保留有效的脑电波形；低通滤波3103用于消除脑电信号的高频干扰；本实施例将脑电信号通过前置放大电路3101，将微弱的脑电信号电压幅值放大；进而，将经过放大的脑电信号带有其它频段杂波，通过第一陷波滤波3102，保留1hz到30hz有效的脑电波形；然后，为了更好的滤波效果，本实施例将经过第一陷波滤波3102的脑电信号将经过低通滤波3103，能够进一步消除高频干扰。

需要说明的是，参见图3，该前置放大电路由a1、a2、a3三个运放组成，选用的运放需具备高共模抑制比，低噪声、低漂移、非线性度小，较大频带宽特性。

其中，运放a1、运放a2与电阻r1、电阻r2、电阻r3组成了同相输入放大电路；电阻r2与电阻r3阻值需一致，电阻r1、电阻r2、电阻r3为精度0.1％的电阻；其中，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减。

其中，运放a3与电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7组成了差分输入放大电路；电阻r4与电阻r5阻值需一致，电阻r6与电阻r7阻值需一致，电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7为精度0.1％的电阻；其中，差分放大可以进一步放大输入信号。

进一步地，本实施例将经过上述放大滤波后的脑电信号将经过模数转换器1032，该模数转换器1032为低噪声8通道、24位高精度模数转换器ads1299，能够将脑电信号的模拟数据转换为数字数据，方便后续的计算和处理。

需要说明的是，模数转换器ads1299能够将转换后的数字数据通过spi通讯接口传输至mcu算法处理单元104进行计算和处理。

作为优选的技术方案中，脑电信号滤波采集处理器103与外部接口101的导联线接口1013连接，用于通过导联线接口1013接入前置放大电路3101，以使脑电信号进行处理。

作为优选的技术方案中，电源滤波隔离模块102包括第二陷波滤波1021和3kv高压隔离单元1022；其中，第二陷波滤波1021用于直流电压过滤；3kv高压隔离单元1022用于将经过第二陷波滤波1021过滤后的直流电压进行处理，输出有效直流电压；其中，本实施例通过将输入的直流电压经过第二陷波滤波1021，该第二陷波滤波1021为50hz陷波滤波；然后，再经过3kv高压隔离单元1022，该3kv高压隔离单元1022为3kv高压光电的隔离电路，能够进一步过滤直流电压，输出有效直流电压以供mcu算法处理单元104使用。

使用时通过与信号采集器主体1连接的外部主板，为信号采集器主体1提供性能支持；进而，通过脑电极片贴于人体头部时，能够支持与其连接的信号采集器主体1进行脑电信号的采集，实时监测脑电电压的变化；然后，基于信号采集器主体1中的外部接口101分别与该信号采集器主体1中的电源滤波隔离模块102、脑电信号滤波采集处理器103，以及mcu算法处理单元104连接的结构，通过利用外部接口101支持脑电信号的传输；进而，通过电源滤波隔离模块102过滤直流电源电压，以供mcu算法处理单元104处理脑电信号的使用；然后，通过脑电信号滤波采集处理器103用于将采集到的脑电信号进行信号处理，以避免采集到的脑电信号失真；进一步地，将经过脑电信号滤波采集处理器103的处理后的脑电信号，通过mcu算法处理单元104进行干扰消除，以提高采集脑电信号的抗干扰性；然后，将通过驱动显示设备展示在mcu算法处理单元104中提取到的脑电特征数据，能够辅助医生及时了解病人的脑电活动情况。该实用新型的能够提高采集脑电信号的抗干扰性，且操作便捷，简单方便实用。

本实用新型的创新技术点及有益效果至少在于：

1.本实用新型基于信号采集器主体1中的外部接口101分别与该信号采集器主体1中的电源滤波隔离模块102、脑电信号滤波采集处理器103，以及mcu算法处理单元104连接的结构，可方便该用于脑电信号采集的装置移植到各式监护仪上，同时由于集成化设计，使得抗干扰性较好。

2.本实用新型结构简单，方便检测维修。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。