开环工作模式中，所述外挂式闭环脑深部电刺激系统能够采集任意电极触点组合的脑深部场电位信号，并将采集的信号通过SD卡保存和通过无线通信装置实时传送到上位机，根据上位机显示的采集结果，手动控制所述外挂式闭环脑深部电刺激系统的电脉冲刺激参数，即时观察刺激前后的采集的信号，或对所述SD卡保存的结果进行离线分析；
[0041]在第二闭环工作模式中，所述外挂式闭环脑深部电刺激系统能够采集任意电极触点组合的脑深部场电位信号，并将采集的信号通过嵌入式算法运算后实时自动调整输出电脉冲刺激参数；采集的信号通过SD卡保存，供离线分析，或通过无线通信装置实时传送到上位机，供实时观察算法调节后的情况；
[0042]在第三闭环工作模式中，所述外挂式闭环脑深部电刺激系统能够采集任意电极触点组合的脑深部场电位信号，采集的信号通过SD卡保存，供离线分析，同时采集的信号通过无线通信模块实时传送到上位机；所述上位机对信号的数据进行闭环算法运算，通过无线通信装置实时控制所述外挂式闭环脑深部电刺激系统的电脉冲刺激参数。
[0043]进一步的，请参阅附图6，所述外挂式闭环脑深部电刺激器包括电源模块、信号采集模块、信号处理模块、无线通信模块、电刺激模块、数据数据模块、复位模块和指示灯。
[0044]进一步的，信号采集模块使用ADS 1299前端采集电路实现uV级脑深部场电位采集，可以在刺激治疗的同时，记录电极任意两触点之间的差分信号，或记录电极任意触点相对于地的单端信号。
[0045]进一步的，其中信号处理模块使用STM32F4系列微控制器实现实时处理，并通过SD卡进行存储。
[0046]进一步的，其中，电刺激模块通过AD5754R进行四通道单独可控的双相位脉冲刺激。
[0047]本发明还包括以下情况，所述的电极可作为采集电极，也可作为刺激电极，每组电极分别有四个记录/刺激通道，且每个通道可以单独控制。
[0048]作为优选的，所述的无线传输模块采用蓝牙2.0协议实现。
[0049]作为优选的，所述的系统支持采集脑电EEG、心电ECGJAi EMG、眼电EOG数据。
[0050]本发明包括以下情况，在所述第一种开环工作模式和第三种闭环工作模式中，所述闭环脑深部电刺激系统以高采样率采集信号；在所述第二种闭环工作模式中，所述闭环脑深部电刺激系统以低采样率采集信号。
[0051]进一步的，所述闭环脑深部电刺激系统在待机期间采用外部中断启动的方式，无线通信模块在不需要记录的情况下大部分时间处于休眠状态；当需要唤醒系统情况下，夕卜部唤醒信号为一串固定指令，无线通信模块收到该指令后会自动进入系统中断程序，所述的系统在过压或过流情况下设有相应的保护机制。
[0052]下面列举一本发明的具体实施例作进一步说明，本发明的闭环脑深部电刺激系统的总体硬件架构请参阅附图4，该系统的控制过程请参阅附图5，具体包括以下过程:
[0053]I)刺激:0/l/2/3/R，任意两点电刺激；
[0054]2)记录:左侧一列可对电极中的任意两触点进行差分采集；右侧一列代表可对包含参考电极在内的任意两触点进行差分采集。
[0055]3)CH1/CH2/CH3/CH4:四通道差分采集脑电 EEG、心电 ECGJAi EMG、眼电 E0G。
[0056]4)功能说明:可在刺激的同时记录刺激电极两端电极的差分信号，及该电极相对于参考电极的差分信号。例如刺激电极2和R，则在2和R之间形成刺激环路，此时可以记录电极I和3之间的差分信号，亦可以同时记录电极2相对于参考电极r之间的差分信号，既是可以记录刺激电极两端的绝对量，也可以记录刺激电极与参考之间的相对量。
[0057]尽管本发明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发明的领域，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，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，包括: 外挂式闭环脑深部电刺激器，其位于人体外； 电极，其位于人体内，与所述外挂式闭环脑深部电刺激系统通过导线电性连接； 无线通信装置，其以无线通讯的方式与所述外挂式闭环脑深部电刺激系统相连接； 上位机，其包括PC端显示界面和算法开发软件，与所述无线传输模块通讯连接； 其中，所述外挂式闭环脑深部神经感知调控系统具有第一开环工作模式、第二闭环工作模式和第三闭环工作模式:其中， 在第一开环工作模式中，所述多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统能够采集任意电极触点组合的脑深部场电位信号，并将采集的信号通过SD卡保存和通过无线通信装置实时传送到上位机，根据上位机显示的采集结果，手动控制所述外挂式闭环脑深部电刺激系统的电脉冲刺激参数，即时观察刺激前后的采集的信号，或对所述SD卡保存的结果进行尚线分析； 在第二闭环工作模式中，所述多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统能够采集任意电极触点组合的脑深部场电位信号，并将采集的信号通过嵌入式算法运算后实时自动调整输出电脉冲刺激参数；采集的信号通过SD卡保存，供离线分析，或通过无线通信装置实时传送到上位机，供实时观察算法调节后的情况； 在第三闭环工作模式中，所述多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统能够采集任意电极触点组合的脑深部场电位信号，采集的信号通过SD卡保存，供离线分析，同时采集的信号通过无线通信模块实时传送到上位机；所述上位机对信号的数据进行闭环算法运算，通过无线通信装置实时控制所述外挂式闭环脑深部电刺激系统的电脉冲刺激参数。
2.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，所述的外挂式闭环脑深部电刺激器包括电源模块、无线充电模块、信号采集模块、信号处理模块、无线通信模块、电刺激模块、数据存储模块、安全保护模块、复位模块和指示灯。
3.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，信号采集模块使用ADS1299前端采集电路实现uV级脑深部场电位采集，可以在刺激治疗的同时，滤除刺激伪迹，记录电极任意两触点之间的差分信号，或记录电极任意触点相对于地的单端信号。
4.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，信号处理模块使用STM32F4系列微控制器实现实时处理，并通过SD卡进行存储。
5.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，电刺激模块通过AD5754R可以进行四通道单独可控的可选单相位或双相位脉冲刺激。
6.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，所述的电极可作为采集电极，也可作为刺激电极，每组电极分别有四个记录/刺激通道，且每个通道可以单独控制。
7.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，所述的无线传输模块采用蓝牙2.0协议实现。
8.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，所述的系统支持采集脑电EEG、心电ECGJAi EMG、眼电EOG数据。
9.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，在所述第一种开环工作模式和第三种闭环工作模式中，所述闭环脑深部电刺激系统以高采样率采集信号；在所述第二种闭环工作模式中，所述闭环脑深部电刺激系统以低采样率采集信号。
10.如权利要求1所述的多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其特征在于，所述闭环脑深部电刺激器在待机期间采用外部中断启动的方式，无线通信模块在不需要记录的情况下大部分时间处于休眠状态；当需要唤醒系统情况下，外部唤醒信号为一串固定指令，无线通信模块收到该指令后会自动进入系统中断程序，所述的系统在过压或过流、静电情况下设有相应的保护机制。
【专利摘要】本案为一种多通道无线闭环脑深部神经感知调控系统，其具有三种工作模式，在第一开环工作模式中，将采集的信号通过SD卡保存和通过无线通信装置实时传送到上位机，手动控制所述外挂式闭环脑深部电刺激系统的电脉冲刺激参数；在第二闭环工作模式中，将采集的信号实时自动调整输出电脉冲刺激参数；采集的信号通过SD卡保存，或实时传送到上位机；在第三闭环工作模式中，采集的信号通过SD卡保存，供离线分析，同时实时传送到上位机；上位机对信号的数据进行闭环算法运算，实时控制所述外挂式闭环脑深部电刺激系统的电脉冲刺激参数。本案可作为DBS手术中的临时刺激器或者作为获取临床试验数据的研究工具，通过记录分析神经调控的效果，来调整方案。
【IPC分类】A61N1-36
【公开号】CN104874102
【申请号】CN201510154534
【发明人】张云鹏, 赵晓东, 耿馨佚, 俞乾, 陈骁, 王守岩
【申请人】中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月2日...