本發(fā)明涉及醫(yī)療影像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種腦電和近紅外光譜聯(lián)合采集裝置。

背景技術(shù)：

近紅外光譜技術(shù)(near-infraredspectroscopy，nirs)是上世紀(jì)90年代才面世的新型腦檢測技術(shù)，它給人類提供了了解大腦奧秘以及腦部疾病診查一種有效的新方法。作為一種無損、時(shí)空分辨率較高的腦功能檢測技術(shù)，與其它方法比起來，更具有多種模式化的潛力，今后更有希望在神經(jīng)領(lǐng)域研究及神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床診斷方面取得更大的進(jìn)展。在近紅外光譜的波長范圍(650nm到950nm)對生物體內(nèi)的通透性相對較高，因此，被稱為“生物體之窗”。在該波段范圍內(nèi)，生物體內(nèi)的水、脂肪、血紅蛋白等的近紅外吸收系數(shù)都比較小，光子可以從人體頭部表面出發(fā)穿越頭骨到達(dá)大腦皮層。同時(shí)，在比近紅外光譜波長更長的區(qū)域內(nèi)，水具有很強(qiáng)的吸收，因此，這些波長的光不能透過生物體內(nèi)。

腦電圖(electroencephalograph，eeg)是通過電極記錄下來的腦細(xì)胞群的自發(fā)性、節(jié)律性電活動(dòng),將腦細(xì)胞電活動(dòng)的電位作為縱軸，時(shí)間作為橫軸，這樣把電位與時(shí)間的相互關(guān)系記錄下來的就是腦電圖。腦電圖是臨床描記大腦活動(dòng)的一種重要的手段，含有豐富的信息，對于生理研究和臨床診斷都有重要的意義。采集腦電的方式可以分為植入式和非植入式兩大類。其中頭皮腦電是通過采集頭皮上的電信號得到，基于該種信號的腦機(jī)接口被認(rèn)為是非植入式的腦機(jī)接口。這種類型的腦機(jī)接口具有優(yōu)良的時(shí)間分辨率和可操作性，但是這種類型的信號采集由于受到顱骨的影響，它的空間分辨率不高，而且容易受到心電、肌電和眼電等其它來源信號的干擾，所以基于它的腦機(jī)接口的準(zhǔn)確度不高。另一種類型的腦機(jī)接口為植入式的腦機(jī)接口，它通常需要將電極植入到大腦的表面或內(nèi)部，因此所采集的神經(jīng)信號的質(zhì)量比較好，時(shí)空分辨率也很高，具有更好的準(zhǔn)確度。

eeg與nirs對于相同神經(jīng)元活動(dòng)會(huì)表現(xiàn)出不同的事件相關(guān)敏感性。此外，這兩種方式具有在時(shí)間與空間上互補(bǔ)的特性，因此eeg和nirs的結(jié)合能更全面地檢測大腦功能活動(dòng)。大量的科學(xué)應(yīng)用可以受益于eeg和nirs信號的同步采集與分析。

中國專利cn106037667a公布了一種腦電與近紅外光譜采集的裝置，該裝置的近紅外探頭通過集成腦電的方式與腦電電極構(gòu)成一體結(jié)構(gòu)或者通過選擇性耦合在固定座上的方式與腦電電極構(gòu)成分體式方式。該種腦電與近紅外的采集裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易操作，且底座導(dǎo)電膠的大面積使用導(dǎo)致相鄰兩個(gè)腦電電極信號趨于相同。專利cn10594303a公布了一種可穿戴式實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦電采集裝置，該裝置與腦電電極連接的信號采集器固定在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物穿戴的馬甲上。該種腦電采集裝置把采集器固定在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上，增加了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物負(fù)重，且能采集腦電一種信號，不能滿足不同的實(shí)驗(yàn)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種體積小、操作簡便、重量輕、減輕大鼠頭部壓力、同時(shí)兼容腦電電極和近紅外探頭的應(yīng)用于大鼠的腦電與近紅外光譜聯(lián)合采集裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明主要包括固定座、轉(zhuǎn)接器以及信號采集模塊，所述固定座為立方體單開口盒式結(jié)構(gòu)，在底部兩側(cè)對稱橫向凸出加工一對開設(shè)有中間通孔的定位柄；在固定座的封口端內(nèi)部安裝腦電電路板，腦電電極與帶有阻抗轉(zhuǎn)換芯片的腦電電路板相連，腦電電極的端頭置于固定座封口端外部；光纖一端穿過腦電電路板、固定座封口端并有露出段；

所述轉(zhuǎn)接器為雙通口的立方體殼體結(jié)構(gòu)，在中部安裝近紅外電路板，在近紅外電路板上安裝探頭，探頭與光纖的另一端相連；近紅外電路板的信號接收端通過腦電信號導(dǎo)聯(lián)線、光纖與腦電電路板相連；近紅外電路板的信號輸出端通過轉(zhuǎn)接器導(dǎo)聯(lián)線與信號采集模塊相連。

進(jìn)一步的，在固定座的內(nèi)部空腔中置入黑色絕緣醫(yī)用硅膠將光纖、腦電信號導(dǎo)聯(lián)線固定，且固定座的外殼為黑色

進(jìn)一步的，在轉(zhuǎn)接器的內(nèi)部空腔中置入黑色絕緣硅膠將光纖、腦電信號導(dǎo)聯(lián)線、探頭固定，且轉(zhuǎn)接器的外殼為黑色。

進(jìn)一步的，所述腦電電極是植入式電極，在固定座中共有兩個(gè)相同的植入式電極。

進(jìn)一步的，所述阻抗轉(zhuǎn)換芯片是一個(gè)基于運(yùn)算放大器的跟隨電路，輸入連接腦電電極。

進(jìn)一步的，所述光纖是可以傳導(dǎo)750～850nm波段的光纖，可端對端傳導(dǎo)，有黑色外皮包裹，在固定座內(nèi)共有兩根相同的光纖。

進(jìn)一步的，所述探頭包括近紅外發(fā)射探頭和近紅外探測探頭。

進(jìn)一步的，所述近紅外發(fā)射探頭與一根光纖通過黑色絕緣硅膠耦合連接，為光纖提供光源；所述近紅外探測探頭與另一根光纖通過黑色絕緣硅膠耦合連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、體積小巧、操作簡便、重量輕，減輕了大鼠頭部壓力。

2、固定座與大鼠頭部結(jié)合采用醫(yī)用硅膠，減輕對傷口的刺激，有利于長時(shí)間采集數(shù)據(jù)，并且有利于大鼠傷口愈合。

3、近紅外探頭與光纖用絕緣黑色硅膠貼合，黑色密封效果好，適當(dāng)?shù)乇苊庾匀还獾母蓴_，近紅外數(shù)據(jù)更有價(jià)值。

4、腦電電極使用植入式電極，較少皮膚電信號的干擾，時(shí)空分辨率高，具有更好的準(zhǔn)確度，采集的神經(jīng)信號的質(zhì)量更好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明中固定座在大鼠頭部使用狀態(tài)示意圖。

圖3為本發(fā)明中固定座的剖面示意圖。

圖4為本發(fā)明中固定座的俯視示意圖。

圖5為本發(fā)明中轉(zhuǎn)接器的剖面示意圖。

圖6為本發(fā)明中轉(zhuǎn)接器的俯視示意圖。

圖7為本發(fā)明中固定器與轉(zhuǎn)接器連接的示意圖。

附圖標(biāo)號：1—頭部，2—固定座，21—腦電電極，22—阻抗轉(zhuǎn)換芯片，23—光纖，24—定位柄，25—腦電電路板，26—腦電信號導(dǎo)聯(lián)線，27—黑色絕緣醫(yī)用硅膠，3—轉(zhuǎn)接器，31—探頭，311—近紅外發(fā)射探頭，312—近紅外探測探頭，32—近紅外電路板，33—黑色絕緣硅膠，34—轉(zhuǎn)接器導(dǎo)聯(lián)線，4—信號采集模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1、2、7所示，本發(fā)明包括貼合在大鼠頭部1的固定座2、轉(zhuǎn)接器3以及信號采集模塊4。所述的固定座1用細(xì)螺絲通過定位柄24的通孔固定在大鼠頭部1；腦電電極21通過固定器2的空腔植入大鼠頭部1，所述的腦電電極21與帶有阻抗轉(zhuǎn)換芯片22的腦電電路板25連接；所述的腦電電路板25另一端通過腦電信號導(dǎo)聯(lián)線26與轉(zhuǎn)接器3建立連接；光纖23穿過腦電電路板25與大鼠頭部1貼合，所述的光纖23另一端與轉(zhuǎn)接器3連接；所述的轉(zhuǎn)接器3通過轉(zhuǎn)接器導(dǎo)聯(lián)線34與信號采集模塊4建立連接。

如圖3、4所示，定位柄24處于固定座2的兩側(cè)底部的中間位置，所述的定位柄24突出于固定座2的柱體，并且中間位置帶有通孔；腦電電路板25置于固定座2內(nèi)部的底部凸槽位置，凸槽可以防止所述的腦電電路板25下滑；所述的腦電電路板25帶有四個(gè)通孔，一方面方便光纖23穿過，另一方面利于腦電電極21焊接阻抗轉(zhuǎn)換芯片22；所述的固定座2空腔填充黑色絕緣醫(yī)用硅膠27；所述的光纖23一端貼合固定座2底部，另一端連接轉(zhuǎn)接器3；腦電信號導(dǎo)聯(lián)線26一端連接腦電電路板25，另一端連接轉(zhuǎn)接器3。

如圖5、6所示，轉(zhuǎn)接器3的支撐體是內(nèi)部有較高凸槽的通孔柱體，3d打印一體成型；近紅外電路板31搭在所述的轉(zhuǎn)接器3內(nèi)部凸槽處，防止所述的近紅外電路板31下滑；所述的轉(zhuǎn)接器空腔使用黑色絕緣硅膠34填充；近紅外發(fā)射探頭311焊接在近紅外電路板31相應(yīng)位置，近紅外探測探頭312焊接在近紅外電路板相應(yīng)位置，并且近紅外發(fā)射探頭311與近紅外探測探頭312相隔一定距離；所述的光纖23一根與近紅外發(fā)射探頭311耦合粘連，另一根與近紅外探測探頭312耦合粘連；所述的腦電信號導(dǎo)聯(lián)線26和近紅外電路板32建立連接；轉(zhuǎn)接器導(dǎo)聯(lián)線34和信號采集模塊4建立連接。

所述的固定座2和轉(zhuǎn)接器3外殼是黑色的，主要作用是遮擋外部光源，防止其他光源對設(shè)備造成干擾；所述的腦電電極21是植入式電極，對操作人員要求較高，但植入式電極采集到的神經(jīng)信號質(zhì)量比較好，時(shí)空分辨率也很高，具有更好的準(zhǔn)確度；所述的腦電電極21隨后接入阻抗轉(zhuǎn)換芯片22，輸出阻抗變小，受噪聲干擾較小，腦電信號質(zhì)量更好；所述的光纖23一端與大鼠頭部1緊密貼合，最終實(shí)現(xiàn)大鼠頭部1與固定座2無縫隙貼合，遮光性提高，保證近紅外信號的高質(zhì)量；在本發(fā)明中只有固定座2貼在大鼠頭部1，體積小巧，重量輕，減輕了大鼠頭部1的壓力，并且采用醫(yī)用黑色絕緣硅膠，對大鼠傷口刺激很小，避免引起大鼠傷口感染導(dǎo)致無法愈合甚至死亡，有利于實(shí)驗(yàn)人員對信號的采集。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。