無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)及其信息采集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)及其信息采集方法，其中，采集單元陣列包括一個腦電參考電位單元、多個腦電采集單元和若干溫度采集單元，腦電采集單元、溫度采集單元以及腦電參考電位單元均設(shè)置在電極陣列固定裝置上，并分別用于采集腦電信號數(shù)據(jù)、采集溫度信號數(shù)據(jù)以及向每一個腦電采集單元提供參考電位。本發(fā)明無需使用任何有機(jī)溶劑，能夠便電極緊貼在人體皮膚上，準(zhǔn)確采集腦電信號，實(shí)時(shí)提取特征信息并通過無線射頻傳輸?shù)綗o線接收端。采用本發(fā)明描述的腦電采集方法使腦電采集產(chǎn)品具有佩戴或摘取操作簡便。采集速度快、可隨時(shí)隨地增加或減少電極數(shù)量而無需對系統(tǒng)硬件和軟件做任何修改等特點(diǎn)，具備較大的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)及其信息采集方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電生理診斷類設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】的生物電信號的采集、處理和傳輸儀器，具體是一種無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)及其信息采集方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及醫(yī)院就醫(yī)人數(shù)的不斷增長，便攜式醫(yī)療設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，人們可以足不出戶使用的安全可靠的醫(yī)療設(shè)備。
[0003]腦電信號是腦神經(jīng)細(xì)胞群電生理活動的總體反映，腦的不同狀態(tài)和病因會使腦的不同區(qū)域或頻段上的腦電信號發(fā)生變化，從而使腦電信號表現(xiàn)出不同模式。腦電圖檢查現(xiàn)已在神經(jīng)精神科的臨床診斷中起著重要的作用，己經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多腦病和精神疾病與腦電信號異常相關(guān)。腦電信號也常用來做睡眠分析、麻醉深度的監(jiān)護(hù)等。臨床腦電圖的分析大多是腦電圖專家通過目測標(biāo)注的方法來理解和評價(jià)，容易引起誤差和疲勞，且使得臨床上多導(dǎo)腦電信號的〃數(shù)據(jù)壓縮〃和〃特征提取〃 一直停留在主觀處理水平上。60年代后，計(jì)算機(jī)輔助腦電信號分析和腦電信號自動分析系統(tǒng)的開發(fā)研究，從工程角度提出許多對腦電信號進(jìn)行分析的方法，并取得了一些進(jìn)展和成績。
[0004]然而通常的腦電信號采集系統(tǒng)使用繁瑣、造價(jià)較高而且通常需要隨身佩戴一個信息記錄裝置，而且需要在皮膚上涂抹導(dǎo)電介質(zhì)，值得患者體驗(yàn)較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)及其?目息米集方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，包括:采集單元陣列、電極陣列固定裝置以及無線射頻接收模塊，其中:
[0008]-采集單元陣列可拆卸地安裝在電極陣列固定裝置上，所述采集單元陣列與無線射頻接收模塊無線連接；
[0009]-電極陣列固定裝置，用于放置采集單元陣列，通過調(diào)節(jié)電極陣列固定裝置便采集單元陣列與采集部位緊密接觸，并為采集單元陣列提供參考電位的連接通路；
[0010]-無線射頻接收模塊，與采集單元陣列無線連接，用于接收采集單元陣列發(fā)送的腦電信號特征信息，并將腦電信號特征信息傳送至信息處理終端；
[0011 ] 所述采集單元陣列包括一個腦電參考電位單元、以及外觀尺寸相同的多個腦電采集單元和若干溫度采集單元，其中:
[0012]-多個腦電采集單元以陣列的形式設(shè)置在電極陣列固定裝置上，用于采集腦電信號數(shù)據(jù)；
[0013]-溫度采集單元設(shè)置在電極陣列固定裝置上，用于采集溫度信號數(shù)據(jù)；
[0014]-腦電參考電位單元設(shè)置在電極陣列固定裝置上，用于向每一個腦電采集單元提供參考電位。
[0015]所述任一個腦電采集單元均包括:集成的腦電測量電極、腦電參考電極、第一電源、第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊、以及第一傳感器安裝槽，所述腦電測量電極和腦電參考電極構(gòu)成了腦電采集單元的采集端，第一電源與第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊集成為一整體，并與第一傳感器安裝槽構(gòu)成了腦電采集單元的固定端，其中:
[0016]-腦電測量電極，用于采集腦電信號數(shù)據(jù)；
[0017]-腦電參考電極，與腦電參考電位單元相連通，用于向腦電測量電極提供腦電參考電位單元采集的參考電位。
[0018]-第一電源，用于向第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊供電；
[0019]-第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對腦電測量電極采集到的腦電信號進(jìn)行放大、濾波和模式識別，將提取到的腦電信號特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊；
[0020]-第一傳感器安裝槽，用于固定腦電采集單元；
[0021]所述任一個溫度采集單元均包括:集成的溫度采集芯片、第二電源、第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊、以及第二傳感器安裝槽，所述溫度采集芯片構(gòu)成了溫度采集單元的采集端，第二電源與第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊集成為一整體，并與第二傳感器安裝槽構(gòu)成了溫度采集單元的固定端，其中:
[0022]-溫度采集芯片， 用于采集溫度信號數(shù)據(jù)；
[0023]-第二電源，用于向第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊供電；
[0024]-第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對溫度采集芯片采集到的溫度信號進(jìn)行放大、濾波和模式識別，將提取到的溫度信號特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊；
[0025]-第二傳感器安裝槽，用于固定溫度采集單元。
[0026]所述溫度采集單元優(yōu)選為一個。
[0027]所述腦電測量電極包括:導(dǎo)電材料，填充內(nèi)膽和底襯，所述導(dǎo)電材料包裹在填充內(nèi)膽的外部，并安裝在底襯上，其中，所述導(dǎo)電材料為銀纖維導(dǎo)電布或電鍍銀涂層，所述填充內(nèi)膽為海綿或絕緣塑料，所述底襯為絕緣塑料，所述銀纖維導(dǎo)電布包裹海綿內(nèi)膽并粘貼在絕緣塑料底襯上構(gòu)成腦電測量電極或電鍍銀涂層覆蓋在絕緣塑料內(nèi)膽上并粘貼在絕緣塑料底襯上構(gòu)成腦電測量電極；
[0028]所述第一電源和第二電源均為可充電鈕電池。
[0029]所述腦電參考電極和腦電測量電極均可拆卸更換。
[0030]所述電極陣列固定裝置整體為彈性頭帶結(jié)構(gòu)，包括彈性綁帶以及以陣列的形式嵌設(shè)在彈性綁帶上的多個采集單元固定槽，所述多個采集單元固定槽的槽底通過柔性導(dǎo)線相互連接，并與腦電參考電位單元相連，所述采集單元固定槽與腦電采集單元和溫度采集單元的固定端的形狀相適配。
[0031 ] 所述腦電參考電位單元整體為夾耳式結(jié)構(gòu)，包括耳夾以及設(shè)置在耳夾上的參考電位采集電極，所述參考電位采集電極為兩個，并分別與一側(cè)耳垂的正反面直接接觸。
[0032]所述無線射頻接收模塊,包括射頻天線以及micro USB接口，其中，所述射頻天線用于接收腦電采集單元和溫度采集單元發(fā)送的信號特征信息，所述micro USB接口用于與信息處理終端相連接；
[0033]所述射頻天線為板載射頻天線或外接2db_gdb天線。
[0034]上述無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)。還包括采集單元充電座，所述采集單元充電座包括充電槽和USB接口，所述USB接口用于與外部電源相連接，所述充電槽與與腦電采集單元和溫度采集單元的固定端的形狀相適配，并用于腦電采集單元和溫度采集單元的使用前充電。
[0035]一種無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)的信息采集方法，包括以下步驟:
[0036]步驟I，數(shù)據(jù)采集，包括:
[0037]-腦電采集單元以腦電參考電位單元為參考電位,通過腦電測量電極同時(shí)采集多個腦電關(guān)鍵部位的腦電信號；
[0038]-溫度采集單元通過溫度采集芯片測量溫度信息；
[0039]步驟2，預(yù)處理，包括:
[0040]-腦電采集單元的第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊對腦電測量電極采集到的腦電信號進(jìn)行濾波、放大，通過模式匹配的方式得到特征信息；
[0041]-溫度采集單元的第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊對溫度采集芯片采集到的溫度信號進(jìn)行濾波、放大 ，通過模式匹配的方式得到特征信息；
[0042]步驟3，無線射頻發(fā)送，第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊和第二信號采集與無線射頻發(fā)送模塊將處理后的信號特征信息通過無線射頻發(fā)送；
[0043]步驟4，無線射頻接收:無線射頻接收模塊通過射頻天線同時(shí)接收多路腦電信號及腦電信號特征信息以及若干溫度信號及溫度信號特征信息，并通過micro USB 口轉(zhuǎn)發(fā)給信息處理終端。
[0044]所述第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊采用跳頻的形式采樣數(shù)據(jù)，并采用動態(tài)組網(wǎng)的方式發(fā)射數(shù)據(jù)；
[0045]所述第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊和第二信號采集與無線射頻發(fā)送模塊均采用智能中繼多點(diǎn)無線醫(yī)療設(shè)備通信協(xié)議，包括:IEEE11073定義的醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)和IEC80001醫(yī)療設(shè)備IT網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)議。
[0046]所述步驟2和步驟3中使用的信號處理及信號傳輸代碼均在第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊或第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
[0047]本發(fā)明的第一創(chuàng)新點(diǎn)在于將溫度信號與傳統(tǒng)的腦電采集分析系統(tǒng)結(jié)合，在睡眠深度監(jiān)測、注意力分析等應(yīng)用中提供了新的方案。
[0048]本發(fā)明的第二創(chuàng)新點(diǎn)在于將腦電信號、溫度信號的采集，特征提取及無線射頻發(fā)送均集成在由電池供電的采集單元陣列中，這一創(chuàng)新克服了現(xiàn)有腦電采集系統(tǒng)需要通過凝膠將電極粘貼于患處、信號干擾強(qiáng)、電極容易脫落、需要很長的傳輸電纜連接到腦電放大器等問題。
[0049]本發(fā)明的第三創(chuàng)新點(diǎn)在于可以將多個腦電采集單元組合使用，并根據(jù)測量需要動態(tài)增加或減少采集單元，一個腦電采集單元為一導(dǎo)聯(lián)，不同導(dǎo)聯(lián)均采用電極陣列固定裝置上的腦電參考電位單元作為參考電極。
[0050]本發(fā)明的第四創(chuàng)新點(diǎn)在于使用腦電參考電位單元為腦電測量提供參考電位，這一創(chuàng)新使得腦電信號采集更加簡便，采集的腦電信號特征更加明顯。
[0051]本發(fā)明提供的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)及其信息采集方法，具有以下特點(diǎn):
[0052](I)無固定接觸式電極陣列由多個腦電采集單元和一個溫度采集單元組成，可以同時(shí)采集多個腦電關(guān)鍵部位的信號以及體溫信號；
[0053](2)無固定接觸式電極陣列、腦電采集單元采用無固定接觸方式，采集生理信號時(shí)可以針對一般用戶，可隨意將電極與裸露頭部皮膚接觸；對于醫(yī)生的專業(yè)用戶，也可以按照前額腦電采集的標(biāo)準(zhǔn)位置放置，實(shí)現(xiàn)更精確、更快捷的獲得信息；
[0054](3)信號的無線射頻發(fā)送和接收:將經(jīng)過預(yù)處理的腦電信號，通過IEEE11073定義的醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)和IEC80001醫(yī)療設(shè)備IT網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)議定義的裝置，通過不同的通信通道，多對一發(fā)射到無線接收模塊，安全性和可靠性都滿足高質(zhì)量醫(yī)學(xué)檢測儀器標(biāo)準(zhǔn)；
[0055](4)信號采集與無線射頻發(fā)送模塊采用跳頻的形式采集數(shù)據(jù)，可以減小數(shù)據(jù)的傳輸沖突可能，便于提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性；
[0056](5)電極陣列固定裝置采用對人體無害且佩戴舒適的運(yùn)動型頭帶，導(dǎo)電電極采用網(wǎng)狀導(dǎo)電材料電極，并采用腦電采集單元獲取所需參考電位，使用戶擁有更好的使用體驗(yàn)；
[0057](6)多個腦電采集單元可以組合使用，并根據(jù)測量需要動態(tài)增加或減少采集單元，一個腦電采集單元為一導(dǎo)聯(lián)，不同導(dǎo)聯(lián)均采用電極陣列固定裝置上的耳夾電極作為參考。
[0058](7)信號采集與無線射頻發(fā)送模塊和無線接收模塊采用多對一發(fā)送接收的方式，可以方便用戶同時(shí)使用多個設(shè)備，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。
[0059]本發(fā)明克服了普通腦電采集系統(tǒng)不易操作、接觸不熨帖導(dǎo)致的信號干擾、以及電極脫落和使用信號傳輸電纜引起的不便等問題，無需使用任何有機(jī)溶劑，能夠使電極緊貼在人體皮膚上，準(zhǔn)確采集腦電信號，實(shí)時(shí)提取特征信息并通過無線射頻傳輸?shù)綗o線接收端。本發(fā)明提供的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)及其信息采集方法，使腦電采集產(chǎn)品具有佩戴或摘取操作簡便、采集速度快、可隨時(shí)隨地增加或減少電極數(shù)量而無需對系統(tǒng)硬件和軟件做任何修改等特點(diǎn)，具備較大的應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0060]圖1為腦電采集單元的采集端；
[0061]圖2為腦電采集單元的固定端；
[0062]圖3為電極陣列固定裝置；
[0063]圖4為無線射頻接收模塊；
[0064]圖5為電極充電座；
[0065]圖中，I為腦電測量電極，3為鋰電池，4為信號處理及無線射頻發(fā)射模塊，5為腦電腦電參考電位單元，6為電機(jī)陣列固定裝置，7為采集單元固定槽，8為采集單元，9為射頻天線，10為micro USB接口，11為充電槽，12為溫度采集單元，13為USB接口。

【具體實(shí)施方式】
[0066]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0067]如圖3所示，本實(shí)施例提供了一種無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，包括:采集單元陣列、電極陣列固定裝置以及無線射頻接收模塊，其中:
[0068]-采集單元陣列可拆卸地安裝在電極陣列固定裝置上，所述采集單元陣列與無線射頻接收模塊無線連接；
[0069]-電極陣列固定裝置。用于放置采集單元陣列，通過調(diào)節(jié)電極陣列固定裝置使采集單元陣列與采集部位緊密接觸，并為采集單元陣列提供參考電位的連接通路；
[0070]-無線射頻接收模塊，與采集單元陣列無線連接，用于接收采集單元陣列發(fā)送的腦電信號特征信息，并將腦電信號特征信息傳送至信息處理終端；
[0071 ] 所述采集單元陣列包括一個腦電參考電位單元、以及外觀尺寸相同的多個腦電采集單元和若干溫度采集單元，其中:
[0072]-多個腦電采集單元以陣列的形式設(shè)置在電極陣列固定裝置上，用于采集腦電信號數(shù)據(jù)；
[0073]-溫度采集單元設(shè)置在電極陣列固定裝置上，用于采集溫度信號數(shù)據(jù)；
[0074]-腦電參考電位單元設(shè)置在電極陣列固定裝置上，用于向每一個腦電采集單元提供參考電位。
[0075]如圖1和圖2所示，所述任一個腦電采集單元均包括:集成的腦電測量電極、腦電參考電極、第一電源、第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊、以及第一傳感器安裝槽，所述腦電測量電極和腦電參考電極構(gòu)成了腦電采集單元的采集端，第一電源與第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊集成為一整體，并與第一傳感器安裝槽構(gòu)成了腦電采集單元的固定端，其中:
[0076]-腦電測量電極，用于采集腦電信號數(shù)據(jù)；
[0077]-腦電參考電極，與腦電參考電位單元相連通，用于向腦電測量電極提供腦電參考電位單元采集的參考電位。
[0078]-第一電源，用于向第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊供電；
[0079]-第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對腦電測量電極采集到的腦電信號進(jìn)行放大、濾波和模式識別，將提取到的腦電信號特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊；
[0080]-第一傳感器安裝槽，用于固定腦電采集單元。
[0081]進(jìn)一步地，所述腦電測量電極包括導(dǎo)電材料、填充內(nèi)膽以及底襯，其中，所述導(dǎo)電材料包裹在填充內(nèi)膽的外部，并安裝在底襯上。所述導(dǎo)電材料可以為銀纖維導(dǎo)電布或者電鍍銀涂層。所述填充內(nèi)膽可以為海綿或者絕緣塑料。所述底襯為絕緣塑料。所述腦電測量電極可以為銀纖維導(dǎo)電布包裹海綿內(nèi)膽并粘貼在絕緣塑料底襯上，也可以為電鍍銀涂層覆蓋在絕緣塑料內(nèi)膽上并粘貼在絕緣塑料底襯上。
[0082]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電材料為銀纖維，所述填充內(nèi)膽為海綿填充內(nèi)膽。
[0083]進(jìn)一步地，所述電源為可充電鋰電池。
[0084]進(jìn)一步地，腦電參考電極和腦電測量電極均可拆卸更換。
[0085]所述任一個溫度采集單元均包括:集成的溫度采集芯片、第二電源、第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊、以及第二傳感器安裝槽，所述溫度采集芯片構(gòu)成了溫度采集單元的采集端，第二電源與第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊集成為一整體，并與第二傳感器安裝槽構(gòu)成了溫度采集單元的固定端，其中:
[0086]-溫度采集芯片，用于采集溫度信號數(shù)據(jù)；
[0087]-第二電源，用于向第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊供電；
[0088]-第二信號處理及無線肘頻發(fā)射模塊，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對溫度采集芯片采集到的溫度信號進(jìn)行放大、濾波和模式識別，將提取到的溫度信號特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊；
[0089]-第二傳感器安裝槽，用于固定溫度采集單元。
[0090]進(jìn)一步地，由于一個腦電采集系統(tǒng)通常只需要一路溫度數(shù)據(jù)，所以本實(shí)施例中的溫度采集單元優(yōu)選為一個。
[0091]如圖3所示，進(jìn)一步地，所述電極陣列固定裝置整體為彈性頭帶結(jié)構(gòu)，包括彈性綁帶以及以陣列的形式嵌設(shè)在彈性綁帶上的多個采集單元固定槽，所述多個采集單元固定槽的槽底通過柔性導(dǎo)線相互連接，并與腦電參考電位單元相連，所述采集單元固定槽與腦電采集單元和溫度采集單元的固定端的形狀相適配。
[0092]進(jìn)一步地，電極陣列固定裝置采用可伸縮彈性材料，可供不同頭圍的人使用，其寬度為1.5cm，厚度為0.5cm。
[0093]進(jìn)一步地，所述腦電參考電位單元整體為夾耳式結(jié)構(gòu)，包括耳夾以及設(shè)置在耳夾上的參考電位采集電極，所述參考電位采集電極為兩個，并分別與一側(cè)耳垂的正反面直接接觸。
[0094]如圖4所示,進(jìn)一步地,所述無線射頻接收模塊,包括射頻天線以及micro USB接口，其中，所述射頻天線用于接收腦電采集單元和溫度采集單元發(fā)送的信號特征信息，所述micro USB接口用于與信息處理終端相連接；
[0095]進(jìn)一步地，所述射頻天線為板載射頻天線或外接2db_9db天線。
[0096]如圖5所示，上述無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，還包括采集單元充電座，所述采集單元充電座包括充電槽和USB接口，所述USB接口用于與外部電源相連接，所述充電槽與與腦電采集單元和溫度采集單元的固定端的形狀相適配，并用于腦電采集單元和溫度采集單元的使用前充電。
[0097]在本實(shí)施例中，腦電采集單元和溫度采集單元安裝在電極陣列固定裝置上，并可在測量過程中動態(tài)增加或減少腦電采集單元的數(shù)量；電極陣列固定裝置將腦電采集單元和溫度采集單元緊貼人體皮膚表面，并提供各路腦電采集單元參考電位到腦電參考電位單元的連接通路；無線射頻接收模塊與多個腦電采集單元之間為一對多的信號傳輸關(guān)系，在測量過程中能夠動態(tài)地增加或減少腦電采集單元的數(shù)量；電極充電座用于系統(tǒng)使用前給腦電采集單元和溫度采集單元充電。
[0098]腦電采集單元和溫度采集單元具有相同的外觀尺寸，可安裝電極陣列固定裝置的任意一個采集單元固定槽上。腦電采集單元集成了腦電處理和無線線射頻發(fā)射模塊的嵌入式系統(tǒng)；溫度采集單元集成了信號處理及無線射頻發(fā)射模塊的嵌入式系統(tǒng)。腦電采集單元能夠?qū)Σ杉降哪X電信號進(jìn)行放大，濾波，特征提取，無線射頻發(fā)射；溫度采集單元能夠通過單元內(nèi)的溫度測試芯片提取測試點(diǎn)的溫度信息。
[0099]腦電采集單元無需按照傳統(tǒng)腦電電極位置放置，為無固定接觸式結(jié)構(gòu)。
[0100]所述腦電采集單元中的信號采集與無線射頻發(fā)送模塊與無線射頻接收模塊之間為多對一信號傳輸，并且能夠隨時(shí)增加或減少信號采集與發(fā)送裝置數(shù)量。
[0101]本實(shí)施例提供的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，其信息采集方法，包括以下步驟:
[0102]步驟I，數(shù)據(jù)采集，包括:
[0103]-腦電采集單元以腦電參考電位單元為參考電位,通過腦電測量電極同時(shí)采集多個腦電關(guān)鍵部位的腦電信號；
[0104]-溫度采集單元通過溫度采集芯片測量溫度信息；
[0105]步驟2，預(yù)處理，包括:
[0106]-腦電采集單元的第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊對腦電測量電極采集到的腦電信號進(jìn)行濾波、放大，通過模式匹配的方式得到特征信息；
[0107]-溫度采集單元的第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊對溫度采集芯片采集到的溫度信號進(jìn)行濾波、放大，通過模式匹配的方式得到特征信息；
[0108]步驟3，無線射頻發(fā)送，第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊私第二信號采集與無線射頻發(fā)送模塊將處理后的信號特征信息通過無線射頻發(fā)送；
[0109]步驟4，無線射頻接收:無線射頻接收模塊通過射頻天線同時(shí)接收多路腦電信號及其特征信息以及若干溫度信號及其特征信息，并通過micro USB 口轉(zhuǎn)發(fā)給信息處理終端。
[0110]進(jìn)一步地，所述步驟I中，用戶可以隨時(shí)增加信號采集與發(fā)送裝置數(shù)量以獲得更多腦電信息或者減少腦電導(dǎo)聯(lián)數(shù)量以減小頭帶重量和體積；
[0111]進(jìn)一步地，所述第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊采用跳頻的形式采樣數(shù)據(jù)，并采用動態(tài)組網(wǎng)的方式發(fā)射數(shù)據(jù)。
[0112]進(jìn)一步地，所述第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊和第二信號采集與無線射頻發(fā)送模塊均采用智能中繼多點(diǎn)無線醫(yī)療設(shè)備通信協(xié)議，包括:IEEE11073定義的醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)和IEC80001醫(yī)療設(shè)備IT網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)議。
[0113]進(jìn)一步地，所述步驟2和步驟3中使用的信號處理及信號傳輸代碼均在第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊或第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
[0114]進(jìn)一步地，所述腦電信號處理代碼和腦電信號無線傳輸代碼均在腦電采集單元的信號采集與無線射頻發(fā)送模塊的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。濾波代碼和腦電信號無線傳輸代碼均使用Keil C51編寫。
[0115]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，包括:采集單元陣列、電極陣列固定裝置以及無線射頻接收模塊，其中: -采集單元陣列可拆卸地安裝在電極陣列固定裝置上，所述采集單元陣列與無線射頻接收模塊無線連接； -電極陣列固定裝置，用于放置采集單元陣列，通過調(diào)節(jié)電極陣列固定裝置使采集單元陣列與采集部位緊密接觸，并為采集單元陣列提供參考電位的連接通路； -無線射頻接收模塊，與采集單元陣列無線連接，用于接收采集單元陣列發(fā)送的腦電信號特征信息，并將腦電信號特征信息傳送至信息處理終端； 所述采集單元陣列包括一個腦電參考電位單元、以及多個腦電采集單元和若干溫度采集單元，其中: -多個腦電采集單元以陣列的形式設(shè)置在電極陣列固定裝置上，用于采集腦電信號數(shù)據(jù)； -溫度采集單元設(shè)置在電極陣列固定裝置上，用于采集溫度信號數(shù)據(jù)； -腦電參考電位單元設(shè)置 在電極陣列固定裝置上，用于向每一個腦電采集單元提供參考電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述任一個腦電采集單元均包括:集成的腦電測量電極、腦電參考電極、第一電源、第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊、以及第一傳感器安裝槽，所述腦電測量電極和腦電參考電極構(gòu)成了腦電采集單元的采集端，第一電源與第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊集成為一整體，并與第一傳感器安裝槽構(gòu)成了腦電采集單元的固定端，其中: -腦電測量電極，用于采集腦電信號數(shù)擁； -腦電參考電極，與腦電參考電位單元相連通，用于向腦電測量電極提供腦電參考電位單元采集的參考電位。 -第一電源，用于向第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊供電； -第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對腦電測量電極采集到的腦電信號進(jìn)行放大、濾波和模式識別，將提取到的腦電信號特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊； -第一傳感器安裝槽，用于固定腦電采集單元； 所述任一個溫度采集單元均包括:集成的溫度采集芯片、第二電源、第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊、以及第二傳感器安裝槽，所述溫度采集芯片構(gòu)成了溫度采集單元的采集端，第二電源與第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊集成為一整體，并與第二傳感器安裝槽構(gòu)成了溫度采集單元的固定端，其中: -溫度采集芯片，用于采集溫度信號數(shù)據(jù)； -第二電源，用于向第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊供電； -第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對溫度采集芯片采集到的溫度信號進(jìn)行放大、濾波和模式識別，將提取到的溫度信號特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊； -第二傳感器安裝槽，用于固定溫度采集單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述腦電測量電極包括:導(dǎo)電材料，填充內(nèi)膽和底襯，所述導(dǎo)電材料包裹在填充內(nèi)膽的外部，并安裝在底襯上，其中，所述導(dǎo)電材料為銀纖維導(dǎo)電布或電鍍銀涂層，所述填充內(nèi)膽為海綿或絕緣塑料，所述底襯為絕緣塑料，所述銀纖維導(dǎo)電布包裹海綿內(nèi)膽并粘貼在絕緣塑料底襯上構(gòu)成腦電測量電極或電鍍銀涂層覆蓋在絕緣塑料內(nèi)膽上并粘貼在絕緣塑料底襯上構(gòu)成腦電測量電極； 所述第一電源和第二電源均為可充電鋰電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述電極陣列固定裝置整體為彈性頭帶結(jié)構(gòu)，包括彈性綁帶以及以陣列的形式嵌設(shè)在彈性綁帶上的多個采集單元固定槽，所述多個采集單元固定槽的槽底通過柔性導(dǎo)線相互連接，并與腦電參考電位單元相連，所述采集單元固定槽與腦電采集單元和溫度采集單元的固定端的形狀相適配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述腦電參考電位單元整體為夾耳式結(jié)構(gòu)，包括耳夾以及設(shè)置在耳夾上的參考電位采集電極，所述參考電位采集電極為兩個，并分別與一側(cè)耳垂的正反面直接接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述無線射頻接收模塊，包括射頻天線以及micro USB接口，其中,所述射頻天線用于接收腦電采集單元和溫度采集單元發(fā)送的信號特征信息，所述micro USB接口用于與信息處理終端相連接； 所述射頻天線為板載射頻天線或外接2db_9db天線。
7.根據(jù)權(quán)利 要求1至6中任一項(xiàng)所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括采集單元充電座，所述采集單元充電座包括充電槽和USB接口，所述USB接口用于與外部電源相連接，所述充電槽與與腦電采集單元和溫度采集單元的固定端的形狀相適配，并用于腦電采集單元和溫度采集單元的使用前充電。
8.—種權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)的信息采集方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，數(shù)據(jù)采集，包括: -腦電采集單元以腦電參考電位單元為參考電位，通過腦電測量電極同時(shí)采集多個腦電關(guān)鍵部位的腦電信號； -溫度采集單元通過溫度采集芯片測量溫度信息； 步驟2，預(yù)處理，包括: -腦電采集單元的第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊對腦電測量電極采集到的腦電信號進(jìn)行濾波、放大，通過模式匹配的方式得到特征信息； -溫度采集單元的第二信號處理及無線射頻發(fā)射模塊對溫度采集芯片采集到的溫度信號進(jìn)行濾波、放大，通過模式匹配的方式得到特征信息； 步驟3，無線射頻發(fā)送，第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊和第二信號采集與無線射頻發(fā)送模塊將處理后的信號特征信息通過無線射頻發(fā)送； 步驟4，無線射頻接收:無線射頻接收模塊通過射頻天線同時(shí)接收多路腦電信號及腦電信號特征信息以及若干溫度信號及溫度信號特征信息，并通過micro USB 口轉(zhuǎn)發(fā)給信息處理終端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)的信息采集方法，其特征在于，所述第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊采用跳頻的形式采樣數(shù)據(jù)，并采用動態(tài)組網(wǎng)的方式發(fā)射數(shù)據(jù)； 所述第一信號采集與無線射頻發(fā)送模塊和第二信號采集與無線射頻發(fā)送模塊均采用智能中繼多點(diǎn)無線醫(yī)療設(shè)備通信協(xié)議，包括:IEEE11073定義的醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)和IEC80001醫(yī)療設(shè)備IT網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)議。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無固定接觸式腦電采集系統(tǒng)的信息采集方法，其特征在于，所述步驟2和步驟3中使用的信號處理及信號傳輸代碼均在第一信號處理及無線射頻發(fā)射模塊或第二信號處理及無 線射頻發(fā)射模塊的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號】A61B5/01GK104042211SQ201310084466
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】潘晶, 阮昊, 夏知拓, 胡文璐, 劉勝林, 趙品橋 申請人:潘晶, 阮昊