專利名稱：腦電信號(hào)生成腦象圖形檢測(cè)分析的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有腦電信號(hào)動(dòng)力學(xué)特征的檢測(cè)分析設(shè)備，特別涉 及 一 種腦電信號(hào)生成腦象圖形檢測(cè)分析的設(shè)備。
技術(shù)背景大腦是人類認(rèn)知領(lǐng)域中最后一只黑匣子，尤其是與大腦高級(jí)功能密切相 關(guān)的思維意識(shí)活動(dòng)，更是人類認(rèn)識(shí)自身而必須解決的核心問(wèn)題。二十世紀(jì)，腦和神經(jīng)系統(tǒng)的研究是以結(jié)構(gòu)和功能的研究為主體?；瘜W(xué)、 物理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、計(jì)算科學(xué)、藥理學(xué)等不同學(xué)科 從不同側(cè)面介入研究。迅速地將細(xì)胞和分子水平的分析推向了極致。如基因 定位取得成功，又如一個(gè)光量子可使光感受器興奮，再如毛細(xì)胞纖毛運(yùn)動(dòng)0.3nm即可達(dá)到聽(tīng)閾等。在神經(jīng)活動(dòng)的基本過(guò)程研究中，對(duì)離子通道特性與神經(jīng)元信號(hào)的發(fā)生和 傳播對(duì)突觸傳遞以及神經(jīng)信號(hào)加工與處理的運(yùn)作模式等，在可預(yù)計(jì)的將來(lái)， 會(huì)有一系列新發(fā)現(xiàn)。將神經(jīng)活動(dòng)歸結(jié)為是在細(xì)胞和分子水平上發(fā)生的事件來(lái) 研究的還原論途徑，已經(jīng)暴露出明顯的局限性。腦和神經(jīng)系統(tǒng)的研究將更加 重視不同學(xué)科的協(xié)同和交叉。從多側(cè)面、多層次、更深刻地揭示腦神經(jīng)活動(dòng) 的本質(zhì)。將更加重視在整體、系統(tǒng)和回路層次上以整合的方式進(jìn)行研究。腦 和神經(jīng)系統(tǒng)的研究將更加重視神經(jīng)元活動(dòng)和精神現(xiàn)象間的關(guān)聯(lián)性的認(rèn)知，更 加重視對(duì)大腦高級(jí)功能特別是對(duì)語(yǔ)言、智力、思維、意識(shí)等復(fù)雜高級(jí)功能的 研咒。精神現(xiàn)象固然有其在細(xì)胞的和分子水平的物質(zhì)基礎(chǔ)，但物質(zhì)的東西一旦 升華為精神，必然就會(huì)產(chǎn)生許多不同的性質(zhì)和特點(diǎn)，基于精神現(xiàn)象變幻莫測(cè) 的多樣性，已有的研究手段如神經(jīng)解剖學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)的以及晚近興起的無(wú) 創(chuàng)傷腦成像技術(shù)(PETAflVIRI等)、多導(dǎo)程腦電圖技術(shù)等，在對(duì)腦高級(jí)功能的分 析以及行為與神經(jīng)元活動(dòng)相關(guān)性研究中，表現(xiàn)出明顯的本質(zhì)上局限性，研究 工具成為了腦研究的一道門檻。國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界一致認(rèn)同"腦電波是大腦的工作語(yǔ)言"只是這部"天書(shū)"人們 沒(méi)有讀明白。其原因之一是認(rèn)知上的局限，之二是技術(shù)上的缺欠。實(shí)用新型人曾獲得專利號(hào)為89104320.9的實(shí)用新型專利"生物信號(hào)處理方法和設(shè)備"， 初步提出了生物信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)施方案。以往對(duì)腦電波的研究是在還原論分析方法指導(dǎo)下進(jìn)行的，著眼于腦電波 在生理學(xué)和病理學(xué)上的臨床意義。它的分析原則是遵循單一的、局部的、不相關(guān)的、靜止的、狀態(tài)的現(xiàn)象描述。雖然在癲癇病診斷上取得巨大成功，但 對(duì)心理學(xué)和心因性疾病以及人類的亞健康狀態(tài)等方面卻;f艮少涉及。因此，腦研究進(jìn)展期待著人們創(chuàng)立一系列的全新理論和全新方法，以及 在全新理論引導(dǎo)下的全新分析儀器設(shè)備的出現(xiàn)。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述技術(shù)中的不足之處，提供一種科學(xué)合理、 效果顯著的腦電信號(hào)生成腦象圖形檢測(cè)分析的設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型所采用的實(shí)施方式如下一種腦電信號(hào)生成腦象圖形檢測(cè)分析的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備控制 電路由腦電電極端口、多5各前置》文大器、A/D轉(zhuǎn)換器、W-DKUSB接口芯片、 計(jì)算機(jī)及打印機(jī)連接組成；所述腦電電極端口各輸出端點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)接入多路 前置放大器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器接入W-DKUSB接口芯片，所述W-DKUSB接口 芯片與計(jì)算機(jī)連接，同時(shí)計(jì)算機(jī)與打印機(jī)連接，形成一體化設(shè)備。本實(shí)用新型的立論依據(jù)是臨床腦電圖學(xué)、混沌理論、系統(tǒng)生物學(xué)和數(shù)學(xué) 算法等現(xiàn)代自然科學(xué)。在跨學(xué)科交叉與協(xié)同整合理論引導(dǎo)下，其研究原則乃 是遵從稽核的、正義的、網(wǎng)絡(luò)的、相關(guān)的、運(yùn)動(dòng)的、過(guò)程的現(xiàn)象描述和機(jī)制 探索。本實(shí)用新型通過(guò)研究腦電波網(wǎng)絡(luò)工作原理、腦電波運(yùn)動(dòng)程序編制及數(shù)學(xué) 法則、大腦復(fù)雜高級(jí)功能與腦象圖之相關(guān)性、大腦復(fù)雜高級(jí)功能的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 及本質(zhì)等相關(guān)問(wèn)題，解決了將腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換生成腦象圖形進(jìn)而檢測(cè)分析人的 思維意識(shí)狀態(tài)，以及對(duì)人類物質(zhì)的腦與精神的腦客觀準(zhǔn)確的評(píng)判。所述的構(gòu)形系統(tǒng)公式G=ACos(ot+B是本實(shí)用新型的理論與技術(shù)核心；該 函數(shù)方程式的特征與無(wú)創(chuàng)傷腦成傳4支術(shù)(PET、 fMRI等)、多導(dǎo)程腦電圖技術(shù)以及行為與神經(jīng)元活動(dòng)相關(guān)研究相比較，該公式第一次將腦電波基本參數(shù) 引進(jìn)集合運(yùn)算、第一次將時(shí)間序列引進(jìn)運(yùn)算過(guò)程、第一次計(jì)算求出可表述大 腦穩(wěn)定性的耦合系數(shù)值。該公式的創(chuàng)新意義在腦高層次的關(guān)于思維、意識(shí)和情志活動(dòng)的動(dòng)力學(xué) 特征的研究中，該公式是一組全新的建模原理和方法1、 引進(jìn)集合運(yùn)算，建立了腦電活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)工作新原理和新方法，使腦電 波這組老數(shù)據(jù)煥發(fā)了無(wú)限生機(jī)。2、 引進(jìn)時(shí)間序列，建立了腦電活動(dòng)的時(shí)變工作新原理和新方法，使腦電 波在表述大腦高級(jí)功能動(dòng)力學(xué)特征時(shí)具有了堅(jiān)實(shí)的物理學(xué)基礎(chǔ)。3、 確認(rèn)耦合系數(shù)，并由此發(fā)現(xiàn)了貌似混沌的腦電波在深層次上卻#1一組 科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)法則所協(xié)調(diào)、所約束，耦合系數(shù)便是其中之一。腦電波中活 躍著精細(xì)而優(yōu)美的數(shù)學(xué)法則是大腦功能穩(wěn)定性的宇宙學(xué)基礎(chǔ)。該公式科學(xué)意義第一，由該公式創(chuàng)立的腦象圖技術(shù)以來(lái)，已在臨床實(shí) 踐中檢測(cè)大約兩萬(wàn)多人次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大腦建立在腦電波混沌狀態(tài)基礎(chǔ)上的 語(yǔ)言、智力、思維、意識(shí)、情志等精神活動(dòng)有著它獨(dú)特的性質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律。 大腦運(yùn)作基本法則有四點(diǎn)1、天人相應(yīng)性；2、運(yùn)動(dòng)時(shí)變性；3、數(shù)學(xué)法規(guī)性； 4、自然原美性。大腦基本法則一旦被破壞或改寫(xiě)，災(zāi)難性后果就來(lái)臨了，輕 者如癲癇發(fā)作，重者如瀕臨死亡。第二，該公式的構(gòu)建理論將成為"腦象圖學(xué)" 的理論基礎(chǔ)。本實(shí)用新型的有益效果是該設(shè)備使腦電信號(hào)生成為可視的具有時(shí)空運(yùn) 動(dòng)軌跡之幾何特征的圖形；為思維意識(shí)活動(dòng)的跨學(xué)科研究提供一種科學(xué)的新 思路、新技術(shù)。本實(shí)用新型設(shè)備結(jié)合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，具有處理數(shù)據(jù)快、分 辨率高、數(shù)據(jù)、圖形精確等特點(diǎn)；應(yīng)用時(shí)，方便快捷，準(zhǔn)確無(wú)誤，且便于進(jìn) 一步開(kāi)發(fā)和推廣。該設(shè)備用于對(duì)腦電信號(hào)的定量檢測(cè)和定性分析，有助于監(jiān) 測(cè)客觀評(píng)定人腦的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)和正確使用人才；或?qū)δX部病變患者的早期發(fā) 現(xiàn)，盡快得到有效治療。

圖l是本實(shí)用新型工作原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型設(shè)備控制電路原理框圖；圖3是腦電信號(hào)生成各種具有時(shí)空運(yùn)動(dòng)軌跡的幾何特征典型圖形一腦象 圖形；圖中a是腦電電極端口， b是多路前置放大器，c是A/D轉(zhuǎn)換器，d是 W-DKUSB接口芯片，e計(jì)算機(jī)，f打印機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提供的具體實(shí)施方式
詳述如下如圖1所示，該腦電信號(hào)生成腦象圖形檢測(cè)分析的設(shè)備是在實(shí)用新型專 利"生物信號(hào)處理方法和設(shè)備"(專利號(hào)89104320.9 )基礎(chǔ)上深度開(kāi)發(fā)與研究的 一個(gè)成果；腦電信號(hào)處理方法是由對(duì)腦電海量數(shù)據(jù)的取樣標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)形系統(tǒng)公 式G=ACoscot+B、加密程序三部分所記入的W-DKUSB接口芯片及其經(jīng)典文 本流程構(gòu)成。即接口可以將感受信號(hào)的電參量調(diào)節(jié)到滿足數(shù)字化處理電路輸 入本實(shí)用新型的W-DKUSB接口芯片，是把對(duì)腦電海量數(shù)據(jù)的取樣標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu) 形系統(tǒng)公式G=ACoscot+B、加密程序記入其中。工作原理由人腦采集輸入腦電圖處理部分I ,再進(jìn)入腦象圖處理部分 II,輸出具有時(shí)空運(yùn)動(dòng)軌跡的幾何特征腦電圖像文本III 。圖1中x表示面對(duì)腦電波海量數(shù)據(jù)的取樣標(biāo)準(zhǔn)，y表示構(gòu)形系統(tǒng)公式 G-ACoswt+B展開(kāi)式的運(yùn)算程序，z表示加密程序。對(duì)腦電海量數(shù)據(jù)的取樣標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容對(duì)按照國(guó)際通用的十六導(dǎo)聯(lián)電極位置 分為六組，也就是六個(gè)腦區(qū)的位置，F(xiàn)l、 F3、 C3為一組為左前腦取樣標(biāo)準(zhǔn)； F2、 F4、 C4為一組為右前腦取樣標(biāo)準(zhǔn)；P3、 01為一組為左后腦取樣標(biāo)準(zhǔn)；P4、 02為一組為右后腦取4羊標(biāo)準(zhǔn)；F7、 T3、 T5為一組為左顳耳又樣標(biāo)準(zhǔn)；F8、 T4、 T6為一組為右顳取樣標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)每一組的腦電信號(hào)組合后，再進(jìn)入構(gòu)形系統(tǒng)公 式G=ACoscot+B運(yùn)算。構(gòu)形系統(tǒng)公式G=ACos(ot+B的內(nèi)容A代表腦電波基本參數(shù)集，即四種波形a波、p波、e波、5波，選頻率 為0-54Hz，振幅l-200pv的腦電活動(dòng)；t代表時(shí)間參數(shù)系列，選擇3-120秒的腦電活動(dòng)； B代表腦電與腦象的耦合系數(shù)值0.6-0.7。舉例代入公式如第一組的腦電信號(hào)為a波、頻率為8-13Hz;第二組為 6波、頻率為4-7Hz;第三組為P波、14-26Hz;第四組為頻率4-l2Hz;第五 組為頻率8-18Hz第六組為e波、S波、頻率為l-7Hz;以上振幅均小于200 微幅，t為60秒；耦合系數(shù)為0.6。Gl=AlCosa>t+BGl=AlCoscot+B=8-13 Coscox60+0.6......G2=A2CosQ)t+B=4-7Coso) x 60+0.6......G3=A3Coscot+B=14-26 Coscox60+0.6......G4=A4Coscot+B=4-12Cosco x60+0.6......G5=A5Cosa)t+B=8-18 Cos x60+0.6......G6=A6Coscot+B=l-7 Coscox60+0.6......以上的內(nèi)容與加密程序均記入W-DKUSB接口芯片d。 最后，通過(guò)打印機(jī)輸出具有時(shí)空運(yùn)動(dòng)軌跡幾何特征的圖形文本。 如圖2所示，本實(shí)用新型設(shè)備控制電路由腦電電極端口 a、多路前置放大 器b、 A/D轉(zhuǎn)換器c、 W-DKUSB接口芯片d、計(jì)算機(jī)e及打印機(jī)f連接組成； 所述腦電電極端口 a各輸出端點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)接入多路前置放大器b,經(jīng)A/D轉(zhuǎn) 換器c接入W-DKUSB接口芯片d,所述W-DKUSB接口芯片d與計(jì)算機(jī)e 連接，同時(shí)計(jì)算機(jī)e與打印機(jī)f連接，形成一體化設(shè)備。所述腦電電極端口 a設(shè)有的l-16個(gè)輸出端點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)接入多路前置放 大器b，前置放大器b采用的TJS型全數(shù)字視頻腦電工作站前置放大器可為 16路。前置放大器b放大后與A/D轉(zhuǎn)換器c相連接，其信號(hào)輸入W-DKUSB接 口芯片d,將W-DKUSB接口芯片d輸出的大量腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸 入計(jì)算機(jī)e進(jìn)行處理，然后通過(guò)打印機(jī)f輸出腦象圖形文本。本實(shí)用新型實(shí)施中可采用通用型計(jì)算機(jī)，例如PC/XT聯(lián)機(jī)使用；也可采 用專用編程計(jì)算機(jī)。通用型計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用可以按實(shí)際情況，結(jié)合使用者的 經(jīng)驗(yàn)即時(shí)工作，這樣不但便于本領(lǐng)域技術(shù)的開(kāi)發(fā)，而且可以結(jié)合原有模擬量 的處理設(shè)備使本實(shí)用新型付諸實(shí)施。整機(jī)結(jié)構(gòu)由三部分組成，上部180°旋轉(zhuǎn)液晶顯示器；放大器、A/D轉(zhuǎn) 換、W—DK組合。中部操作臺(tái)45°可旋轉(zhuǎn)支架；抽拉式鍵盤、鼠標(biāo)托盤；設(shè) 備控制臺(tái)。底部封閉機(jī)拒兩個(gè)萬(wàn)向和兩個(gè)固定可鎖輪式支腳；穩(wěn)固并符合 運(yùn)動(dòng)力學(xué)的梯形底盤；流線型計(jì)算機(jī)封閉機(jī)拒；鑲嵌式激光打印機(jī)。即適合 拆裝，又容易移動(dòng)，適宜各種工作環(huán)境，同時(shí)有效保證本實(shí)用新型的完整實(shí) 現(xiàn)。如圖3所示，本實(shí)用新型設(shè)備通過(guò)打印機(jī)輸出的腦象圖形文本包括典型 圖形有內(nèi)方型l-l,圖形由網(wǎng);f各或軌跡編織而成，圖形中心編織成類四方形，類 四方形的四個(gè)角呈明顯銳角，且圖形左右對(duì)稱。'隧道型2-1、 2-2，圖形由網(wǎng)格或軌跡編織而成，圖形中心有明顯的中空 立體感，且圖形對(duì)稱，隧道的方向呈上下2-l，或左右2-2。蓮花型3-1、 3-2，圖形由網(wǎng)格或軌跡編織而成，中心圖案編織成花瓣樣 或蓮花樣，且圖形左右對(duì)稱，中心部位呈空心狀3-l，或?qū)嵭臓?-2。鷹目型4-1,圖形由網(wǎng)格或軌跡編織而成，中心圖案呈明顯立體感的鷹眼 樣雙圓形，雙圓形之間的距離大于0.5cm，且圖形左右對(duì)稱。本實(shí)用新型所涉及的領(lǐng)域廣泛，如涉及生物信號(hào)、腦電信號(hào)的動(dòng)力學(xué)特 征的研究，涉及學(xué)科包括腦科學(xué)、腦電圖學(xué)、心理學(xué)、中醫(yī)學(xué)、教育學(xué)與精 神、意識(shí)和思維相關(guān)的哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)。是客觀、直觀測(cè)量大腦高級(jí)功能狀 態(tài)的一種新型設(shè)備，并提供判識(shí)和研究大腦高級(jí)功能的定性和定量分析指標(biāo)。 乃在于物質(zhì)的腦與精神的腦之間，在客觀和主觀之間架起了一座溝通的橋梁， 使天塹變通途。本實(shí)用新型是一種建立在全新原理和技術(shù)的新型設(shè)備，運(yùn)行 原理是跨越不同的組織結(jié)構(gòu)層次，把腦電波的基本過(guò)程與大腦高級(jí)功能關(guān)聯(lián) 起來(lái)，為測(cè)量大腦高級(jí)功能的性質(zhì)和特征，提供一組物理學(xué)和數(shù)學(xué)的實(shí)證數(shù) 據(jù)。上述參照實(shí)施例對(duì)該腦電信號(hào)生成腦象圖形檢測(cè)分析的設(shè)備進(jìn)行的詳細(xì) 描述，是說(shuō)明性的而不是限定性的，因此在不脫離本實(shí)用新型總體構(gòu)思下的 變化和修改，應(yīng)屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種腦電信號(hào)生成腦象圖形檢測(cè)分析的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備控制電路由腦電電極端口、多路前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、W-DKUSB接口芯片、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)連接組成；所述腦電電極端口各輸出端點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)接入多路前置放大器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器接入W-DKUSB接口芯片，所述W-DKUSB接口芯片與計(jì)算機(jī)連接，同時(shí)計(jì)算機(jī)與打印機(jī)連接，形成一體化設(shè)備。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種腦電信號(hào)生成腦象圖形檢測(cè)分析的設(shè)備，該設(shè)備控制電路由腦電電極端口、多路前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、W-DKUSB接口芯片、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)連接組成；所述腦電電極端口各輸出端點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)接入多路前置放大器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器接入W-DKUSB接口芯片，所述W-DKUSB接口芯片與計(jì)算機(jī)連接，同時(shí)計(jì)算機(jī)與打印機(jī)連接，形成一體化設(shè)備。本實(shí)用新型設(shè)備結(jié)合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，使腦電信號(hào)生成具有時(shí)空運(yùn)動(dòng)軌跡的幾何特征圖形，具有處理數(shù)據(jù)快、分辨率高、數(shù)據(jù)、圖形精確等特點(diǎn)；應(yīng)用時(shí)，方便快捷，準(zhǔn)確無(wú)誤，且便于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和推廣。
文檔編號(hào)G06F15/00GK201167952SQ20082007422
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者楊俊麗, 王德堃 申請(qǐng)人:天津和德腦象圖技術(shù)開(kāi)發(fā)研究有限公司