[实用新型]一种基于SSVEP脑机接口系统的视觉刺激装置

说明书

本实用新型公开了一种基于SSVEP脑机接口系统的视觉刺激装置，该视觉刺激装置上的视觉诱发源的数量、布局、颜色和亮度可以通过物理连接进行调整，能调整诱发源的闪烁频率同时保证其闪烁频率的精度。本实用新型还通过NRF24L01无线模块实现与脑电信号处理计算机之间的数据通信，通过SSVEP脑电信号采集实验和数据分析，可以快速地设计出有效的视觉刺激范式。该装置通过在视觉上呈现一个频率固定的闪烁刺激，从而在大脑皮层中诱发一个与刺激频率相关的SSVEP信号序列。该装置通过硬件设计和物理连接实现，具有体积小、能耗低、易扩展、可编程的特点。

技术领域

本实用新型涉及脑机接口系统技术领域，具体涉及一种基于稳态视觉诱发电位(Steady-state visual evoked potentials,SSVEP)脑机接口系统的视觉刺激装置。

背景技术

稳态视觉诱发电位(Steady-state visual evoked potentials,SSVEP)脑机接口系统需要外部装置提供频率固定的闪烁诱发源。由于LCD显示屏可以通过计算机程序灵活地设计诱发源的频率、形状、颜色、布局或者翻转模式，因而大多数脑机接口系统的视觉刺激装置采用LCD显示屏为载体。但是LCD显示屏所能产生的刺激频率精度较低，且诱发源的可选刺激频率不能超过屏幕刷新率的一半，所能呈现的视觉刺激较为有限。以LED灯为载体的视觉刺激装置的可选频率范围则不受该限制，配合微型计算机系统能够非常精确地控制每一个诱发源的闪烁频率。为结合两种诱发方式的优点，需要设计一种能够简便地对脑电刺激范式进行修改、参数可调的LED灯视觉刺激装置，并配合脑机接口系统的其他模块稳定地运作。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于SSVEP脑机接口系统的视觉刺激装置。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于SSVEP脑机接口系统的视觉刺激装置，所述的视觉刺激装置包括视觉诱发源、主控开发板、无线通信模块和信号处理计算机，所述的视觉刺激装置能够通过修改视觉诱发源的物理连接和对主控开发板进行参数设置灵活地对视觉诱发源的数量、布局、颜色、亮度和频率进行调整，并配合脑机接口系统的其他组成模块稳定地工作。

所述的视觉诱发源采用若干个高亮全彩共阳LED灯，其公共端与所述的主控开发板的5V或3.3V电源输出端进行连接；其控制端低电平有效，与所述的主控开发板的GPIO接口进行连接，并通过控制PWM输出能够产生不同的颜色变化。

进一步地，所述的视觉诱发源采用12个10mm高亮全彩共阳LED灯。

进一步地，所述的视觉诱发源固定在软木板上，均匀地分布在一个直径为22cm的圆圈上，并在同一个发光面上提供闪烁刺激。所述的视觉诱发源能通过改变LED灯的物理连接简便地调整其数量和布局。

进一步地，所述的视觉诱发源通过更换LED灯上的电阻或者改变LED灯公共端的电压对其亮度进行调整。

进一步地，所述的主控开发板采用MiniSTM32开发板，该MiniSTM32开发板上的MCU采用STM32F103RBT6，其GPIO的输出模式为推挽输出，最大输出速度为50MHz。所述的主控开发板能通过TIM定时器精确地设置所述视觉诱发源的闪烁频率，其控制精度能精确到百分位。

所述的主控开发板通过USB转串口提供电源和实现程序下载。

所述的无线通信模块由两块NRF24L01芯片组成，nRF24L01芯片是由NORDIC生产的工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片。

其中一块NRF24L01芯片搭载在所述的主控开发板中，通过SPI方式与MiniSTM32开发板上的MCU进行通信，SPI最大传输速率能够达到10MHz。另外一块NRF24L01芯片通过SPI转串口的方式与所述的信号处理计算机进行连接。