[发明专利]一种基于有源电极的脑电采集装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及脑电信号采集装置，尤其涉及一种基于有源电极的脑电采集装置及方法。

背景技术

脑电信号包含了大量的生理与病理信息，通过对脑电信号的处理，不仅可以为医生提供临床诊断的依据，还可以为某些脑疾病提供有效的辅助治疗手段。国内外对于脑电信号进行特性分析和特征提取的研究已经取得了重大的进展和成果。脑电信号的主要特点为：脑电信号幅度为5uV～100uV，一般只有50uV左右；频率范围为0.5Hz～35Hz，具有极强的工频50Hz干扰和极化电压干扰；内阻从几千欧姆到几百千欧姆不等且易于变化。

市场上主流的脑电采集系统或者设备，都是采用分离元器件搭建而成，体积大，笨重不便携；而且这些方案基本上都采用单片机作为数据转换和控制器，采集到信号精度相对较低。传统的脑电采集电路中，由于人体内阻较大以及接触电阻的因素，采集电极大多采用湿电极，接触电阻大大降低，对后级的阻抗要求也同样降低，因此该方案中可不采用射随器提高采集电路的输入阻抗，但采用湿电极使得被采集者采集部位残留大量导电膏，造成很大不便。

现有技术中，结合图1和图2所示，采用干电极的采集方案中，脑电采集电极100通过电极线101而连接于采集电路板106，采集电路板106包括有依次连接的射随器102、仪表放大器103、数据转换器104和单片机105，该方案中，在采集电路板106的前端加入射随器102，以提高采集电路的输入阻抗，但是在通常情况下，从脑电采集电极100到射随器102之间有较长的电极线101，会导致采集到的信号产生较大的波动。而且该方案采用单片机作为数据转换和控制器，采集到信号精度相对较低。

由此可见，现有技术中的两种方案，由于脑电信号幅度很低，射随器及仪表放大器的等效输入噪声都会降低信号采集电路的信噪比，而且大多采用单片机进行数据转换和处理，造成信号精度相对较低。同时，目前市场中脑电采集方案主要采用分立元器件搭建而成，体积大并且采集方式不简便。此外，若采用湿电极方案，虽然可以得到较稳定准确的信号，但采集后残留大量导电膏，造成很大不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种利用有源电极提高采集装置的抗干扰性与信号采集质量，同时实现采集设备小型化、便携化、采集过程简便化的基于有源电极的脑电采集装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于有源电极的脑电采集装置，其包括有源电极、脑电信号采集器和电极线，所述电极线连接于有源电极和脑电信号采集器之间，所述有源电极内置有脑电电极和单位增益放大器，所述脑电信号采集器包括有依次连接的差分放大器、数据转换器、数字信号处理器和接口电路，其中：所述脑电电极用于获取脑电信号并传输至单位增益放大器；所述单位增益放大器用于对脑电电极采集的脑电信号进行放大处理后，通过电极线传输至差分放大器；所述差分放大器用于将单位增益放大器输出的电信号差分放大至预设倍数后传输至数据转换器；所述数据转换器用于将差分放大器输出的电信号转换为数字信号并传输至数字信号处理器；所述数字信号处理器用于接收数据转换器输出的数字信号并通过接口电路上传至上行设备。

优选地，所述脑电信号采集器包括有用于供电的电源模块。

优选地，所述差分放大器的输入端串联有第一斩波电路。

优选地，所述第一斩波电路包括有第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的漏极相互连接后作为第一斩波电路的一个输入端，所述第三MOS管的漏极和第四MOS管的漏极相互连接后作为第一斩波电路的另一个输入端，所述第二MOS管的源极和第四MOS管的源极相互连接后作为第一斩波电路的一个输出端，所述第一MOS管的源极和第三MOS管的源极相互连接后作为第一斩波电路的另一个输出端，所述第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极分别用于接入时钟信号，藉由所述时钟信号而控制第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的通断状态，以令所述第一斩波电路对差分放大器输入端的电信号进行斩波调制。

优选地，所述差分放大器的输出端串联有第二斩波电路，所述第二斩波电路的电路结构与第一斩波电路相同。

优选地，所述脑电信号采集器包括有时钟电路，所述时钟电路用于为第一斩波电路和第二斩波电路提供时钟信号。