双形态干电极脑信号采集装置、采集方法及采集电路与流程

本发明涉及脑电设备领域，尤其涉及一种双形态干电极脑信号采集装置、采集方法及采集电路。

背景技术：

1、脑电信号(electroencephalogram，简称eeg)是一种记录脑部活动的生物电信号。它通过在头皮上放置电极来检测和测量大脑神经元的电活动。eeg广泛应用于脑科学研究、临床诊断和神经工程等领域。它可以提供关于大脑功能和活动的重要信息，例如睡眠状态、意识水平、癫痫发作、认知过程等。在临床上，eeg常用于诊断和监测癫痫、脑损伤、睡眠障碍等疾病。

2、目前，现有的脑电信号采集装置，其电极较为常见的设置方式为基于单一形态的片状干电极进行脑电信号的采集，如果片状干电极和头皮贴合不够，对脑电信号的采集效果会产生不良影响，不良的贴合可能导致脑电信号的衰减或失真，甚至无法准确地采集到脑电信号，这将影响到后续的信号处理和分析工作。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明实施例提供了一种双形态干电极脑信号采集装置、采集方法及采集电路，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种双形态干电极脑信号采集装置，所述采集装置包括本体和设置在所述本体上的额叶电极组和非额叶电极组；所述额叶电极组包括多个片状干电极，安装于所述本体的对应于使用者的额叶脑区，所述非额叶电极组包括多个针状干电极，安装于所述本体的对应于使用者的非额叶脑区；其中，所述额叶脑区包括以下至少之一：前额叶脑区、后额叶脑区，所述非额叶脑区包括以下至少之一：顶叶脑区、枕叶脑区、颞叶脑区。

4、在一些实施例中，所述本体为一体式硬质结构；或者，所述本体为一体式弹性帽式结构。

5、在一些实施例中，所述片状干电极为无源干电极，所述片状干电极呈预定厚度的圆片构造，其底材为紫铜、镀层为银，或者底材为紫铜、镀层为银镀氯化银。

6、在一些实施例中，所述针状干电极为无源干电极，所述针状干电极为单个采集点的弹簧针组件，其包括顶针、套管及设置在所述套管内的弹簧，所述顶针通过所述弹簧设置在所述套管内，所述顶针具有能沿所述套管轴线伸缩的工作行程，所述针状干电极的底材为紫铜，镀层为银。

7、在一些实施例中，所述针状干电极为无源干电极，所述针状干电极为多个采集点的爪状电极，其包括底座和设置在所述底座上的多个电极针，各所述电极针均匀分布在所述底座一侧。

8、在一些实施例中，所述片状干电极和/或所述针状干电极为有源干电极，所述片状干电极和/或所述针状干电极设置在包含电压跟随电路的电路板上。

9、在一些实施例中，在所述针状干电极为有源干电极的情况下，所述针状干电极为多个采集点的爪状电极，其包括底座和设置在所述底座上的多个电极针，各所述电极针均匀分布在所述底座一侧，所述底座焊接设置在所述电路板上。

10、在一些实施例中，所述针状干电极为单个采集点的弹簧针组件，其在工作高度时的最大接触阻抗为50mω，在正常工作高度时的弹力为10g～30g，工作行程为3.5mm±0.02，工作高度为6.5mm±0.02。

11、在一些实施例中，所述额叶电极组包括的若干个片状干电极中的一个所述片状干电极为gnd电极。

12、在一些实施例中，所述一体式硬质结构的本体包括对应额叶脑区的第一半环、对应枕叶脑区的第二半环、以及对应顶叶脑区和/或颞叶脑区的第三半环，所述本体的三个半环相互连接成一体化结构，所述额叶电极组设置在所述第一半环的内侧面，所述第二半环和/或所述第三半环的内侧面设有所述非额叶电极组；所述第一半环、所述第二半环、所述第三半环中的至少二者之间设置为可伸缩结构。

13、第二方面，本发明提供了一种脑信号采集方法，所述方法采用上述双形态干电极脑信号采集装置，所述方法包括：

14、通过置于被测者的头部且调整到位使电极与被测者的头部紧密贴合的所述额叶电极组的片状干电极、所述非额叶电极组的针状干电极采集脑信号。

15、在一些实施例中，所述方法还包括：

16、使用esd防护模块对额叶电极组的片状干电极、非额叶电极组的针状干电极采集到的脑信号进行静电放电保护；

17、使用低通滤波器滤除所述脑信号的高频噪声；

18、使用可编程增益放大器对滤除高频噪声后的所述脑信号进行变大；

19、使用模数转换器将放大后的所述脑信号转换为数字信号；

20、将转换为数字信号后的所述脑信号传送至微控制器单元。

21、在一些实施例中，所述片状干电极和/或所述针状干电极为有源干电极，所述方法还包括：

22、使用电压跟随电路追随所述额叶电极组的片状干电极和/或所述非额叶电极组的针状干电极与头皮之间的电位差，并输出与该电位差相同的电压信号，使得该有源电极处于正常工作状态。

23、第三方面，本发明提供了一种脑信号采集电路，所述采集电路用于实现前述脑信号采集方法，所述采集电路包括：

24、多个esd防护模块，各所述esd防护模块分别与额叶电极组、非额叶电极组的各电极连接，用于对所述电极采集到的脑信号进行静电放电保护；

25、多个低通滤波器，各所述低通滤波器分别与额叶电极组、非额叶电极组的各电极连接，用于滤除所述脑信号的高频噪声；

26、多个可编程增益放大器，各所述可编程增益放大器分别与对应的所述低通滤波器直接连接或通过多路复用器连接，用于对滤除高频噪声后的所述脑信号进行变大；

27、多个模数转换器，各所述模数转换器分别与对应的所述可编程增益放大器连接，用于将放大后的所述脑信号转换为数字信号；

28、微控制器单元，所述微控制器单元与各所述模数转换器连接，用于通过通信协议接收所述模数转换器发送的转换为数字信号后的所述脑信号；还用于对转换为数字信号后的所述脑信号进行数据还原，使其恢复为原始的采样值；还用于判断是否对转换为数字信号后的所述脑信号进行滤波处理以及对其进行滤波处理，以进一步减少噪声或干扰；还用于将所述脑信号存储或传输至上位机。

29、在一些实施例中，所述片状干电极和/或所述针状干电极为有源干电极，所述采集电路还包括：多个电压跟随电路，各电压跟随电路设置于额叶电极组、非额叶电极组的各电极所连接的电路板上，用于追随电极与头皮之间的电位差，并输出与该电位差相同的电压信号，使得该有源电极处于正常工作状态。

30、根据头部不同区域的接触特点，本发明实施例的双形态干电极脑信号采集装置引入双形态的干电极，在毛发较少或者无毛发区域(如额叶脑区)设置片状干电极采集该区域脑信号，设置片状干电极可以更直接地接触头皮，提高信号的稳定性和灵敏度，从而有效采集该区域的脑信号。在毛发较多的区域(如非额叶脑区)设置针状干电极采集该区域脑信号，使用针状干电极能够穿透毛发更容易地接触到头皮，降低了毛发对信号接触的干扰，同时也能更好地保持电极与头皮的接触稳定性，有助于提高在该区域的脑信号采集的信号质量。

31、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

32、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。