[发明专利]脑电波能量可视化设备

说明书

一种可将脑电波节律信号能量变化在头盔状曲面显示器表面用不同颜色或灰度显示的脑电采集处理显示一体设备，它包括多通道脑电干电极装置，多通道脑电放大器，脑电信号处理单元，头盔状曲面显示器和可充电电池部件；多通道脑电干电极装置与头皮接触，多通道脑电干电极装置的输出端与多通道脑电放大器的输入端相连，多通道脑电放大器的输出端与脑电信号处理单元的输入端相连，脑电信号处理单元的输出端和头盔状曲面显示器的输入端相连，可充电电池部件用于供电。该设备具有结构紧凑，直观实时显示脑电活动能量功能，对于神经科学的研究与应用具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种可用于脑电采集处理显示一体的脑电波能量可视化设备。特别是采用柔性显示材料制成的头盔状曲面显示器，能够实现显示器不同区域不同颜色或灰度显示，从而直接显示脑电活动的强弱。其中多通道脑电干电极装置用于实现快速佩戴与快速高质量采集脑电信号，多通道脑电放大器和脑电信号处理单元将脑电信号采集和实时处理，并将脑电波特征转换成在曲面显示器某区域颜色的显示。该显示区域与脑区位置一致，颜色等级变化对应脑电活动的强弱。

背景技术

本发明涉及人脑电活动的采集，处理和显示，属于神经工程学中的脑机接口(Brain-Computer Interface，BCI)技术。脑机接口是在人脑与外部设备间建立的直接连接通路。脑电设备和计算机接受大脑传来的命令，经过处理形成某种操作或控制的命令。

BCI是一种基于脑电信号来实现人脑与计算机或其它电子设备进行通讯和控制的系统，它是一个不依靠外周神经和肌肉组织等通常的大脑输出通道的通信系统。换言之，BCI是在人脑与计算机之间建立的直接的交流和控制通道，通过这种通道，人就可以直接通过脑来表达想法或操纵设备，而不需要语言或肢体动作。

脑机接口包括侵入式和非侵入式，非侵入式脑机接口主要利用方便佩戴，对人无伤害的贴片电极实现脑电的采集。但是头皮、颅骨和部分组织对脑电信号有衰减作用，因此记录到的脑电信号的分辨率较低。但是由于这种采集方法简单方法，因此广泛用于临床诊疗、认知心理研究等领域。

因此本发明提出了可用于脑电采集处理一体的脑电波能量可视化头盔设备，与传统脑机接口系统实现的对计算机控制不同，而是将脑电波活动可视化。脑电波活动的可视化对神经科学研究与临床应用具有重要意义。是研究人的认知行为表现与脑功能活动之间关系的工具。然而当前用于脑电波可视化技术的系统庞大，一般在实验室或临床脑电采集诊室完成，并且大多数时间并不是实时采集，实时可视化。而是先采集，再离线处理。可视化设备也是普通的电脑显示器，将可视化信息映射在显示器上的头模型上，不能直观的观测记录使用者认知行为数据和脑电波活动。本发明能够解决上述问题，所述设备能够实时采集脑电波信号并处理，并将脑电波信息在头盔表面实时显示，能够直观的反映认知行为与脑电波活动同步性，从而辅助神经科学认知与脑功能的研究和临床上对病例的实际监测诊疗需要。

本发明所述的脑电波能量可视化设备实质上是脑电波活动量化的系统，即用显示颜色量化脑功能状态，因此要把脑电采集电压信号按照脑电频谱分析方法处理，计算theta(4-7Hz)，alpha(8-12.5Hz)，betal(12.5-16Hz)，beta(13-30Hz)和gamma(32-100Hz)等五个频段的能量。在神经科学研究和临床诊疗中针对不同的任务，这些频段能量呈现与任务对应的成分和比例，能够辅助科研与临床研究与应用。特别的在临床上能够清晰直观的实现神经系统疾病快速检查和筛查工作。