[发明专利]一种基于脑电信号反馈的多模式记忆巩固刺激设备

权利要求书

1.一种基于脑电信号反馈的多模式记忆巩固刺激设备，其特征在于：包括脑电采集模块、上位机处理模块、经颅电刺激模块和迷走神经刺激模块；脑电采集模块由预处理电路和高精度模数转换芯片ADS1299组成，预处理电路包括高低通滤波电路和工频陷波电路，八通道脑电信号经过滤波放大和模数转换后传送至上位机端进行数据处理；上位机处理模块对采集到的脑电信号进行实时处理；经颅电刺激模块包括ARM控制单元、FPGA波形发生单元和模拟电路，上位机命令经由ARM控制单元发送给FPGA波形发生单元产生四路刺激信号，通过模拟电路进行数模转换和放大后输出；迷走神经刺激模块由信号发生单元和升压电路组成，接收到上位机命令后对人体施加双侧耳部迷走神经刺激。

2.如权利要求1所述的多模式记忆巩固刺激设备，其特征在于：所述脑电采集模块由转接电路、预处理电路、模数转换芯片ADS1299和微控制单元组成，预处理电路包括低通滤波电路、高通滤波电路和工频陷波电路，脑电信号经过滤波放大预处理后，进入ADS1299完成信号的模数转换，得到高分辨率的数字信号，然后数字信号通过ADS1299的串行外设接口传送到微控制单元，微控制单元将数据通过通用串行总线传送至上位机。

3.如权利要求1所述的多模式记忆巩固刺激设备，其特征在于：所述经颅电刺激模块主要包括三个单元：ARM控制单元、现场可编程逻辑门阵列波形发生单元、模拟电路单元；模拟电路包括有以下几个部分：数模转化电路，放大滤波电路、电流检测电路以及电源电路。

4.如权利要求1所述的多模式记忆巩固刺激设备，其特征在于：所述迷走神经刺激模块包括信号传输单元、波形产生及电流控制单元以及电源管理单元；信号传输单元包括控制按键，用于设置刺激的脉宽和频率参数；波形产生及电流控制单元产生所需的压控双向微安级脉冲刺激电流波形，由两路PWM波形来控制；电源管理模块包括隔离电源、DC-DC升压模块，用可调电阻来分压，调整输出的电压。

5.如权利要求1所述的多模式记忆巩固刺激设备，其特征在于：还包括粉红噪声发生器模块，粉红噪声发生器模块包括主控单元和音频单元，主控单元产生粉红噪声数据经过音频单元转换为音频信号后通过耳机输出。

6.如权利要求1所述的多模式记忆巩固刺激设备，其特征在于：所述经颅电刺激模块设置了电流检测电路来避免输出电流过高，电流检测电路采用INA286双向分流检测器；在信号的输出过程中，首先使用了一个5Ω的电阻来实现差模采样；参考电压为2.5V，差分放大100倍，得到±2.5mA之间的测量电流，随后，利用模数转换器ADS7814进行模拟信号到数字信号的转换过程；FPGA采集数字信号传递给ARM，由ARM进行计算构成反馈并输出稳定电流。

7.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述迷走神经刺激模块的电路框架包括电源保护电路、隔离电源电路、MCU主控模块、DC-DC升压电路和输出电路；MCU主控模块产生所需的压控双向微安级脉冲刺激电流波形，由两路脉冲宽度调制波形来控制，输出电路用可调电阻来分压，调整输出的电压；迷走神经刺激模块采用5V的直流稳压电源供电，采用贴片自恢复保险丝SMD1812P050TF来保证电源输入的安全。

8.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述迷走神经刺激模块有一个稳定的电源设备来进行稳定供电过程，以5V的直流稳压电源进行供电，而3.3V电压的实现依赖于电源管理芯片MP2451来进行降压，并实现对于主控芯片的供电，这两种供电电压依靠隔离电源电路来完成。

9.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述迷走神经刺激电路为恒流设定，刺激档位大小由不同电压来表示，用可调电阻用来分压，调整输出的电压，输出档位电压在9V-30V之间可调，所以将5V电源电压通过DC-DC升压电路升至9V，然后通过变压器升至最高30V；通过电流控制电路来确保恒流输出，恒流源电路由两个运算放大器组成，MCU控制两路PWM信号来产生刺激所需要的脉冲波形。