專利名稱：帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)療儀器領(lǐng)域，特別涉及一種帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)醫(yī)療檢測(cè)水平的要求也越來(lái)越高。腦電系統(tǒng)作為一種檢測(cè)腦部疾病的重要醫(yī)療器械在臨床診斷中發(fā)揮著重要的作用。但是目前的腦電產(chǎn)品存儲(chǔ)容量小、采集導(dǎo)聯(lián)數(shù)少、抗干擾能力差、穩(wěn)定性也較差，有些腦電檢測(cè)設(shè)備不具備檢測(cè)電極連接情況的功能，具備這一功能的不能同時(shí)測(cè)量腦電及電極與頭皮間的阻抗。隨著生物控制論方法研究腦功能成為大腦研究的重要方面，腦電信息處理的重要性也越來(lái)越明顯。在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)方面，由于腦電綜合地反映了神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)，因而它的研究有助于生理和病理活動(dòng)中神經(jīng)機(jī)理的深入探討。在臨床醫(yī)學(xué)方面，腦電信息處理不但為某些腦疾病的診斷提供了客觀依據(jù)，而且為某些腦疾病提供了有效的治療手段。在心理學(xué)、精神病學(xué)、認(rèn)知科學(xué)的研究中，腦電信息處理具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。因此，推進(jìn)腦電檢測(cè)類醫(yī)療設(shè)備向高尖縱深發(fā)展，才能滿足前沿醫(yī)療應(yīng)用的需求。由于腦電信號(hào)本身十分微弱，在測(cè)量過(guò)程中會(huì)受到各種影響，產(chǎn)生偽差，進(jìn)而影響腦電信號(hào)的質(zhì)量。而影響腦電信號(hào)質(zhì)量的主要因素有:交流工頻干擾、電極和頭皮接觸不良弓I入的干擾以及放大通道弓I入的噪聲等。公開號(hào)為CN2610843的中國(guó)專利，公開了一種《腦頭皮阻抗檢測(cè)裝置》，專利中提出一種腦電的阻抗檢測(cè)電 路，該電路的腦電的檢測(cè)信號(hào)及頭皮阻抗的測(cè)試信號(hào)夾雜在一起，通過(guò)普通的腦電放大電路進(jìn)行放大，然后通過(guò)高通和低通濾波后將兩種信號(hào)分別提取出來(lái)，得到相應(yīng)的腦電信息和阻抗信息。腦電信號(hào)為0-30Hz的低頻信號(hào)，傳統(tǒng)的腦電放大電路是針對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，對(duì)調(diào)制阻抗信息的高頻信號(hào)的衰變會(huì)比較嚴(yán)重，從而使得出的阻抗信息不夠準(zhǔn)確。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀，針對(duì)調(diào)制信號(hào)的高頻特點(diǎn)，采用人體阻抗接近于純電阻特性的頻率作為激勵(lì)，選用高增益帶寬積的放大器，對(duì)阻抗信息區(qū)分于腦電信號(hào)進(jìn)行處理，從而提高了阻抗信息的準(zhǔn)確度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀:包括腦電信號(hào)檢測(cè)電路和頭皮阻抗檢測(cè)電路，所述腦電信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)有至少一組通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線連接多個(gè)接觸頭皮的被測(cè)電極和一個(gè)參考電極的腦電信號(hào)接口 ；其特征在于，所述頭皮阻抗檢測(cè)電路設(shè)有獨(dú)立于腦電信號(hào)檢測(cè)電路連接所述多個(gè)被測(cè)電極和一個(gè)參考電極的接□。進(jìn)一步，所述頭皮阻抗檢測(cè)電路包括高頻激勵(lì)回路和頭皮阻抗獲取電路；所述高頻激勵(lì)回路包括占空比為1:1的60KHz至70KHz方波發(fā)生器和多路阻容充放電電路，所述阻容充放電電路由第一電阻和第一電容串聯(lián)組成，所述方波發(fā)生器輸出連接一個(gè)反相器，反相器的輸出連接一路阻容充放電電路電阻端，其余阻容充放電電路電阻端并聯(lián)后與方波發(fā)生器輸出連接，所述并聯(lián)的阻容串連電路電容端分別與被測(cè)電極連接，所述一路阻容充放電電路電容端與參考電極連接；被測(cè)電極和參考電極同時(shí)連接頭皮阻抗獲取電路的輸入，頭皮阻抗獲取電路的輸出將頭皮電阻抗信號(hào)傳遞至微處理器。進(jìn)一步，所述方波發(fā)生器是占空比為1:1的64KHz方波發(fā)生器。進(jìn)一步，所述第一電阻為I兆歐姆，所述第一電容為4.7納法拉。進(jìn)一步，所述阻抗獲取電路順序連接包括選頻電路、差分放大電路、解調(diào)放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路；所述選頻電路包括多路阻容電路，阻容電路由第二電容串接第二電阻組成，第二電阻的一端連接模擬電源負(fù)極，所述參考電極與一路阻容電路串接，所述多個(gè)被測(cè)電極分別與其余的阻容電路串接，第二電容和第二電阻的連接點(diǎn)作為輸出連接一個(gè)跟隨電路，所述與多個(gè)被測(cè)電極連接的多個(gè)跟隨電路連接一個(gè)多路選一模擬開關(guān)，多路選一模擬開關(guān)的輸出連同與參考電極連接的跟隨電路輸出連接差分放大電路的差分輸入。 進(jìn)一步，所述解調(diào)放大電路包括解調(diào)電路和信號(hào)放大電路，所述解調(diào)電路包括第三電阻、第三電容、第四電阻、第五電阻、第四電容；所述第三電阻與第三電容一端連接，第三電容另一端分別連接第四電阻和第五電阻一端，第五電阻另一端連接第四電容一端，第四電阻和第四電容另一端連接模擬電源負(fù)極，第五電阻與第四電容的連接端連接信號(hào)放大電路的輸入。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):將腦電信號(hào)的檢測(cè)電路和頭皮阻抗的檢測(cè)電路分成兩路進(jìn)行測(cè)量，不僅提高了頭皮阻抗檢測(cè)的精準(zhǔn)度，同時(shí)還不會(huì)影響腦電信號(hào)的采集處理；腦電信號(hào)采用高精度低速的Σ-AADC、頭皮阻抗檢測(cè)使用高速低精度的逐次逼近型ADC，使大信息量的腦電信號(hào)能夠得到最精確、頭皮阻抗信息得到最及時(shí)的處理，使產(chǎn)品的性能更優(yōu)；上位機(jī)采用FIR數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將采集的數(shù)字腦電信號(hào)及數(shù)字頭皮阻抗信息進(jìn)行優(yōu)化處理，以不同的標(biāo)識(shí)方式顯示出來(lái)，從而為病理分析提供更有力的判斷依據(jù)。這樣，在測(cè)量腦電信號(hào)的同時(shí)及時(shí)得到電極的接觸阻抗，便能夠?yàn)槿コX電偽差提供最有力、最及時(shí)的依據(jù)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作一詳細(xì)描述。

圖1是本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型高頻激勵(lì)等效電路；圖3是圖2各點(diǎn)波形圖；圖4是選頻電路、差分放大電路示意圖；圖5是本實(shí)用新型解調(diào)放大電路示意圖。
具體實(shí)施方式一種帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀實(shí)施例:參見圖1，所述腦電圖儀包括腦電信號(hào)檢測(cè)電路I和頭皮阻抗檢測(cè)電路2，所述腦電信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)有至少一組通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線連接多個(gè)接觸頭皮的被測(cè)電極3和一個(gè)參考電極4的腦電信號(hào)接口，根據(jù)實(shí)際的需要可以設(shè)置兩到三組或多組，本實(shí)施例為兩組；其中，所述頭皮阻抗檢測(cè)電路設(shè)有獨(dú)立于腦電信號(hào)檢測(cè)電路連接所述多個(gè)被測(cè)電極和一個(gè)參考電極的接口。即頭皮阻抗檢測(cè)電路的模擬地與腦電信號(hào)檢測(cè)電路模擬地相互分開，所述頭皮阻抗檢測(cè)電路的頭皮阻抗信號(hào)輸入端分別與腦電信號(hào)檢測(cè)電路的被測(cè)電極接口和參考電極接口連接。腦電信號(hào)檢測(cè)電路為公知使用的通用電路，該電路將采集的腦電信號(hào)經(jīng)過(guò)前級(jí)濾波電路1-1、放大電路1-2、低速高精度的A/D轉(zhuǎn)換ADC 1-3后，再經(jīng)過(guò)微處理器5的信號(hào)處理后，上傳給上位機(jī)進(jìn)行顯示分析。 實(shí)施例中，如圖1所示，所述頭皮阻抗檢測(cè)電路包括高頻激勵(lì)回路2-1和阻抗獲取電路2-2 ;如圖2所示，所述高頻激勵(lì)回路包括占空比為1:1的60KHz至70KHz方波發(fā)生器2-1-1和多路阻容充放電電路2-1-2，所述阻容充放電電路由第一電阻Rl和第一電容串Cl聯(lián)組成，所述方波發(fā)生器輸出連接一個(gè)反相器2-1-3，反相器的輸出連接一路阻容充放電電路電阻端，其余阻容充放電電路電阻端并聯(lián)后與方波發(fā)生器輸出連接，所述并聯(lián)的阻容串連電路電容端分別與被測(cè)電極連接，所述一路阻容充放電電路電容端與參考電極連接；被測(cè)電極和參考電極同時(shí)連接阻抗獲取電路的輸入，阻抗獲取電路的輸出將頭皮電阻抗信號(hào)傳遞至微處理器。圖2是一個(gè)等效電路，實(shí)際的電路如圖1所示，方波是由高頻激勵(lì)方波發(fā)生器經(jīng)限流電阻、積分網(wǎng)絡(luò)和隔直電路產(chǎn)生，圖中的反相器放在了頻激勵(lì)方波發(fā)生器之后與圖2中是等效的?！稖y(cè)控技術(shù) 》2012年第32卷第4期中“多頻多段人體生物電阻抗測(cè)量系統(tǒng)”的研究報(bào)告中表明，人體的阻抗在激勵(lì)頻率在50KHz至IOOKHz時(shí)相位誤差較小，即接近是純電阻的特性，實(shí)施例中，由于在64KHz頻帶附近，人體阻抗呈近似純電阻特性，約1-10ΚΩ量級(jí)，因此方波發(fā)生器參數(shù)的的優(yōu)選是，所述方波發(fā)生器是占空比為1:1的64KHz方波發(fā)生器。實(shí)施例中，又由于在64KHz頻帶附近，人體阻抗呈近似純電阻特性，約1-10ΚΩ量級(jí)，因此將接入電極間的阻抗等效為純電阻r。在方波的每個(gè)周期中，兩個(gè)Cl通過(guò)頭皮接入阻抗即r及兩個(gè)Rl固定電阻進(jìn)行充放電。取Rl為IMΩ、兩個(gè)Cl各為4.7nF。這樣電路的時(shí)間常數(shù)為約4700 μ s，而方波的周期T為16 μ S，固每次充放電都不完全，電容上電壓波形呈近似三角波的形狀，因此，參數(shù)的的優(yōu)選是，所述第一電阻為I兆歐姆，所述第一電容為4.7納法拉，各點(diǎn)的波形如圖3所示，頭皮阻抗的信息已經(jīng)包含在BI和Β2電電位波形的幅值中了。實(shí)施例中，參見圖4，所述阻抗獲取電路順序連接包括選頻電路、差分放大電路2-2-2、解調(diào)放大電路2-2-4和AD轉(zhuǎn)換電路2_2_5 ;所述選頻電路包括多路阻容電路，阻容電路由第二電容C2串接第二電阻R2組成，第二電阻的一端連接模擬電源負(fù)極，所述參考電極與一路阻容電路串接，所述多個(gè)被測(cè)電極分別與其余的阻容電路串接，為了減少對(duì)腦電信號(hào)檢測(cè)電路的影響，提高差分放大電路的輸入阻抗，第二電容和第二電阻的連接點(diǎn)作為輸出連接一個(gè)由運(yùn)算放大器形成的跟隨電路2-2-1，被測(cè)電極和參考電極連接的跟隨電路輸出連接差分放大電路的差分輸入，實(shí)施例中差分放大電路的放大倍數(shù)為30倍。實(shí)施例中，選頻電路為64Khz選頻電路，其中C2為4.7納法拉(nF)，R2為20千歐姆(ΚΩ )。實(shí)施例中，參見圖4，所述與多個(gè)被測(cè)電極連接的多個(gè)跟隨電路連接一個(gè)多路選一模擬開關(guān)2-2-3,多路選一模擬開關(guān)的輸出連同與參考電極連接的跟隨電路輸出連接差分放大電路的差分輸入。[0027]實(shí)施例中，所述解調(diào)放大電路包括解調(diào)電路和信號(hào)放大電路(二級(jí)放大)，所述解調(diào)電路包括第三電阻R3、第三電容C3、第四電阻R4、第五電阻R5、第四電容C4 ;所述第三電阻與第三電容一端連接，第三電容另一端分別連接第四電阻和第五電阻一端，第五電阻另一端連接第四電容一端，第四電阻和第四電容另一端連接模擬電源負(fù)極，第五電阻與第四電容的連接端連接信號(hào)放大電路的輸入。實(shí)施例中，解調(diào)電路是對(duì)64Khz信號(hào)的解調(diào)，其中，R3為I千歐姆(ΚΩ )，C3為100皮法拉(PF)，R4為249千歐姆(ΚΩ )，R5為10千歐姆(ΚΩ )，C4為62皮法拉(PF)。上述實(shí)施例中，頭皮阻抗信號(hào)的檢測(cè)電路將正向的和負(fù)相的高頻載波信號(hào)加在腦電采集信號(hào)的正端和負(fù)端，帶有頭皮阻抗信息的腦電信號(hào)就加在高頻載波信號(hào)上，帶有阻抗信息的高頻信號(hào)通過(guò)積分電路及高通濾波網(wǎng)絡(luò)后接入高增益帶寬積的差分放大器，經(jīng)中間級(jí)的濾波后進(jìn)入二級(jí)運(yùn)算放大器，放大后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)高速低精度的逐次逼近型ADC，根據(jù)不同的能量閾值范圍，判定電極的接觸阻抗，從而給出電極接入的狀態(tài)，即接觸良好、接觸不良、脫落三種狀態(tài)，在腦電盒上，控制指示燈滅、閃或者亮來(lái)指示電極接入的三種狀態(tài)，即燈滅表示接觸良好，燈閃表示接觸不良，燈亮表示脫落。實(shí)施例中，腦電信號(hào)的檢測(cè)電路及頭皮阻抗檢測(cè)電路的分兩路進(jìn)行處理是本實(shí)施例的特點(diǎn)。實(shí)施例中，頭皮阻抗信號(hào)的檢測(cè)將正相的和負(fù)相的高頻載波信號(hào)加在腦電采集信號(hào)的正端和負(fù)端，帶有頭皮阻抗信息的腦電信號(hào)就加在高頻載波信號(hào)上，帶有阻抗信息的高頻信號(hào)通過(guò)積分電路及高通濾波網(wǎng)絡(luò)后接入高增益帶寬積的差分放大器，經(jīng)中間級(jí)的濾波后進(jìn)入二級(jí)運(yùn)算放大器，放大后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)高速低精度的逐次逼近型ADC (A/D轉(zhuǎn)換電路)電路，根據(jù)不同的能量閾值范圍(因?yàn)椴皇呛懔髟葱问?，不知道電流的大小，因此用能量值模擬電阻值而不是真正的電阻值)，判定電極的接觸阻抗，從而給出電極接入的狀態(tài)，即接觸良好、接觸不良、脫落三種狀態(tài)，在腦電盒上，控制指示燈滅、閃或者亮來(lái)指示電極接入的三種狀態(tài)，即燈滅表示接觸 良好，燈閃表示接觸不良，燈亮表示脫落。
權(quán)利要求1.帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀:包括腦電信號(hào)檢測(cè)電路和頭皮阻抗檢測(cè)電路，所述腦電信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)有至少一組通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線連接多個(gè)接觸頭皮的被測(cè)電極和一個(gè)參考電極的腦電信號(hào)接口 ；其特征在于，所述頭皮阻抗檢測(cè)電路設(shè)有獨(dú)立于腦電信號(hào)檢測(cè)電路連接所述多個(gè)被測(cè)電極和一個(gè)參考電極的接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀，其特征在于，所述頭皮阻抗檢測(cè)電路包括聞?lì)l激勵(lì)回路和頭皮阻抗獲取電路；所述聞?lì)l激勵(lì)回路包括占空比為1:1的60KHz至70KHz方波發(fā)生器和多路阻容充放電電路，所述阻容充放電電路由第一電阻和第一電容串聯(lián)組成，所述方波發(fā)生器輸出連接一個(gè)反相器，反相器的輸出連接一路阻容充放電電路電阻端，其余阻容充放電電路電阻端并聯(lián)后與方波發(fā)生器輸出連接，所述并聯(lián)的阻容串連電路電容端分別與被測(cè)電極連接，所述一路阻容充放電電路電容端與參考電極連接；被測(cè)電極和參考電極同時(shí)連接頭皮阻抗獲取電路的輸入，頭皮阻抗獲取電路的輸出將頭皮電阻抗信號(hào)傳遞至微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀，其特征在于，所述方波發(fā)生器是占空比為1:1的64KHz方波發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀，其特征在于，所述第一電阻為I兆歐姆，所述第一電容為4.7納法拉。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀，其特征在于，所述阻抗獲取電路順序連接包括選頻電路、差分放大電路、解調(diào)放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路；所述選頻電路包括多路阻容電路，阻容電路由第二電容串接第二電阻組成，第二電阻的一端連接模擬電源負(fù)極，所述參考電極與一路阻容電路串接，所述多個(gè)被測(cè)電極分別與其余的阻容電路串接，第二電容和第二電阻的連接點(diǎn)作為輸出連接一個(gè)跟隨電路，所述與多個(gè)被測(cè)電極連接的多個(gè)跟隨電路連接一個(gè)多路選一模擬開關(guān)，多路選一模擬開關(guān)的輸出連同與參考電極連接的跟隨電路輸出連接差分放大電路的差分輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀，其特征在于，所述解調(diào)放大電路包括解調(diào)電路和信號(hào)放大電路，所述解調(diào)電路包括第三電阻、第三電容、第四電阻、第五電阻、第四電容； 所述第三電阻與第三電容一端連接，第三電容另一端分別連接第四電阻和第五電阻一端，第五電阻另一端連接第四電容一端，第四電阻和第四電容另一端連接模擬電源負(fù)極，第五電阻與第四電容的連接端連接信號(hào)放大電路的輸入。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶阻抗檢測(cè)功能的腦電圖儀；包括腦電信號(hào)檢測(cè)電路和頭皮阻抗檢測(cè)電路，所述腦電信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)有至少一組通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線連接多個(gè)接觸頭皮的被測(cè)電極和一個(gè)參考電極的接口；其中，所述頭皮阻抗檢測(cè)電路設(shè)有獨(dú)立于腦電信號(hào)檢測(cè)電路連接所述多個(gè)被測(cè)電極和一個(gè)參考電極的接口。本實(shí)用新型將腦電信號(hào)的檢測(cè)電路和頭皮阻抗的檢測(cè)電路分成兩路進(jìn)行測(cè)量，不僅提高了頭皮阻抗檢測(cè)的精準(zhǔn)度，同時(shí)還不會(huì)影響腦電信號(hào)的采集處理；使大信息量的腦電信號(hào)能夠得到最精確、頭皮阻抗信息得到最及時(shí)的處理，使產(chǎn)品的性能更優(yōu)。
文檔編號(hào)A61B5/0476GK203138491SQ201320157820
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者胡坤, 高瑞斌, 劉晨亮, 常衍春, 吳新亮, 孫麗花, 鄭利星 申請(qǐng)人:秦皇島市康泰醫(yī)學(xué)系統(tǒng)有限公司