脑电信号采集系统的制作方法

本技术是关于脑-机，特别是关于一种脑电信号采集系统。

背景技术：

1、近年来随着脑机接口的兴起与发展，脑机接口与脑机融合可以有效的监测、替代、恢复、增强、补充或改善大脑中枢神经的部分功能。脑机接口(brain computer interface，bci)是将大脑与外部设备之间创建连接从而实现两者之间信息的直接交互。人们可以通过大脑直接操控外部设备。

2、现有技术中，申请号为202121776233.2的专利公开了一种脑电信号采集与显示系统，其包括脑电导联器、低通滤波电路、生物电采集器、微处理器、防抖电容、电源管理电路、wifi传输模块和显示终端，微处理器上设置有复位引脚，复位引脚和地端之间连接有复位按键，防抖电容的一端与复位引脚连接，另一端与地端连接。该专利中通过在硬件上在复位按键的两端并联防抖电容来大幅度减少按键机械抖动导致的信号抖动，同时采用wifi传输模块替代传统的有线连接，增加了用户的可活动范围。

3、然而，脑电信号特别微弱，是uv(微伏)级别的，需要对采集到的脑电数据进行信号放大，并且其中易夹杂其他噪声，需要对采集的信号进行滤波处理。上述专利中采用了数据选择器以及可编程增益放大器，之后再传递给adc模块采集脑电，增加了电路的复杂度。在对于噪声处理上，其仅仅采用了硬件rc低通滤波器，对于较为复杂的环境可能依旧会存在噪声,并且硬件滤波电路的滤波频率是固定的，不易调整滤波范围。

4、此外，通过wifi传输信号固然增加了设备的灵活性，但是降低了大量数据传输的可靠性。当网络环境较为复杂时，显示的脑电数据可能存在丢失，并且终端设备增加了成本以及开发难度。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种脑电信号采集系统，其用以解决现有的脑电信号采集与显示系统所存在的硬件电路复杂、数据传输的可靠性低以及终端设备增加了成本和开发难度等技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种脑电信号采集系统，所述系统包括可穿戴载体、信号采集模块、信号处理模块以及显示模块，信号采集模块包括采样电极以及与所述采样电极通讯的adc采样芯片，所述采样电极活动连接于所述可穿戴载体，所述adc采样芯片封装于所述可穿戴载体内，所述adc采样芯片接收所述采样电极所采集的脑电信号。

3、信号处理模块封装于所述可穿戴载体内，所述信号处理模块包括滤波器组和控制器，所述滤波器组分别与所述adc采样芯片和控制器通讯，所述控制器接收所述滤波器组滤波后的所述adc采样芯片输出的脑电信号。

4、显示模块设置在所述可穿戴载体上，所述显示模块与所述控制器通讯，以显示所述控制器输出的所述脑电信号。

5、在一个或多个实施方式中，所述滤波器组包括限幅滤波器，所述限幅滤波器与所述adc采样芯片通讯，并对所述adc采样芯片输出的脑电信号进行一级滤波。

6、在一个或多个实施方式中，所述滤波器组还包括低通滤波器，所述低通滤波器与所述限幅滤波器串联连接，并对所述限幅滤波器输出的脑电信号进行二级滤波。

7、在一个或多个实施方式中，所述滤波器组还包括陷波滤波器，所述陷波滤波器与所述低通滤波器串联连接，并对所述低通滤波器输出的脑电信号进行三级滤波。

8、在一个或多个实施方式中，所述低通滤波器为一阶低通滤波器；所述陷波滤波器为二阶陷波滤波器。

9、在一个或多个实施方式中，所述采样电极包括传感器正极和传感器负极，所述传感器正极和传感器负极均活动连接于所述可穿戴载体；所述传感器正极和传感器负极采集所述脑电信号并发送至所述adc采样芯片。

10、在一个或多个实施方式中，所述adc采样芯片的采样率范围为250～1000hz、信号放大增益倍数为1～24倍。

11、在一个或多个实施方式中，所述控制器对所述滤波器组输出的脑电信号进行归一化处理，并将归一化处理后的脑电信号发送至所述显示模块。

12、在一个或多个实施方式中，所述显示模块包括串口显示屏，所述串口显示屏通过其通讯接口与所述控制器通讯。

13、在一个或多个实施方式中，所述可穿戴载体包括可穿戴头带或可穿戴手表。

14、与现有技术相比，根据本实用新型的脑电信号采集系统，采用采样电极、adc采样芯片、控制器处理以及串口显示屏显示脑电波形的系统架构，去除了wifi传输模块以及部分硬件电路，将其功能转移到控制器中处理，大幅降低了其中的功耗；且无需再将脑电数据通过wifi传递给上位机解析显示，而是将所有功能集成在一个可穿戴载体当中，避免了终端设备的开发，降低开发成本；同时，将硬件滤波变为软件滤波，减少了众多硬件滤波器的存在，且增强了信号中噪声的过滤效果。

技术特征：

1.一种脑电信号采集系统，其特征在于，所述系统包括：

2.如权利要求1所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述滤波器组包括限幅滤波器，所述限幅滤波器与所述adc采样芯片通讯，并对所述adc采样芯片输出的脑电信号进行一级滤波。

3.如权利要求2所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述滤波器组还包括低通滤波器，所述低通滤波器与所述限幅滤波器串联连接，并对所述限幅滤波器输出的脑电信号进行二级滤波。

4.如权利要求3所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述滤波器组还包括陷波滤波器，所述陷波滤波器与所述低通滤波器串联连接，并对所述低通滤波器输出的脑电信号进行三级滤波。

5.如权利要求4所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述低通滤波器为一阶低通滤波器；所述陷波滤波器为二阶陷波滤波器。

6.如权利要求1所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述采样电极包括传感器正极和传感器负极，所述传感器正极和传感器负极均活动连接于所述可穿戴载体；所述传感器正极和传感器负极采集所述脑电信号并发送至所述adc采样芯片。

7.如权利要求6所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述adc采样芯片的采样率范围为250～1000hz、信号放大增益倍数为1～24倍。

8.如权利要求1所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述控制器对所述滤波器组输出的脑电信号进行归一化处理，并将归一化处理后的脑电信号发送至所述显示模块。

9.如权利要求8所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述显示模块包括串口显示屏，所述串口显示屏通过其通讯接口与所述控制器通讯。

10.如权利要求1所述的脑电信号采集系统，其特征在于，所述可穿戴载体包括可穿戴头带或可穿戴手表。

技术总结
本技术公开了一种脑电信号采集系统，包括可穿戴载体、信号采集模块、信号处理模块和显示模块，信号采集模块包括采样电极以及与采样电极通讯的ADC采样芯片，ADC采样芯片接收采样电极所采集的脑电信号；信号处理模块包括滤波器组和控制器，滤波器组分别与ADC采样芯片和控制器通讯，控制器接收滤波器组滤波后的ADC采样芯片输出的脑电信号；显示模块与控制器通讯，以显示控制器输出的脑电信号。该系统去除了Wifi传输模块以及部分硬件电路，将其功能转移到控制器中处理，大幅降低了其中的功耗；且无需再将脑电数据通过Wifi传递给上位机解析显示，而是将所有功能集成在一个可穿戴载体当中，避免了终端设备的开发，降低开发成本。

技术研发人员：袁羽,朱旺,苏高民,顾明
受保护的技术使用者：江苏集萃脑机融合智能技术研究所有限公司
技术研发日：20220926
技术公布日：2024/1/12