[发明专利]一种智慧学习精神状态调节装置

摘要

一种智慧学习精神状态调节装置，由4个子系统组成：人脑皮层的脑电节律信号采集子系统、诱导脑电节律信号子系统、管理控制子系统、系统软件子系统；脑电节律信号采集子系统采集顶枕区、前额区、颞区6个点的信号，分别放大kk1、kk2、kk3、kk4、kk5、kk6倍，送入ADC芯片IC2，IC1读取IC2输出值，IC2的时钟由型号为HC735的IC3芯片提供，每个脑电节律信号采集放大电路使用3片OP4227，1片INA128U仪表放大器；6路脑电节律信号采集放大电路结构相同；管理控制子系统由型号为STM32F407的IC1完成；诱导脑电节律信号子系统由IC1、BG1、BG2、BG3、B1器件组成。

主权项

1.一种智慧学习精神状态调节装置，其特征在于：该装置由脑电节律信号采集、诱导脑电节律信号、管理控制、系统软件4个子系统组成；脑电节律信号采集子系统由6路脑电节律信号采集和放大电路完成，采集顶枕区、前额区、颞区3个区6个点的脑电节律信号，每个区有2个采集点，6个脑电节律信号分别放大kk1、kk2、kk3、kk4、kk5、kk6倍，送入型号为ADS1298的ADC芯片IC2，IC2在线性度内将模拟量转化为数字量，转化系数是kad，IC2输出数字量值，IC1读取IC2输出值，IC2的时钟由型号为HC735的IC3芯片提供，6路脑电节律信号采集和放大电路中，每路脑电节律信号采集和放大电路使用3片OP4227、1片INA128U仪表放大器；管理控制子系统由型号为STM32F407的IC1和IC1的周围电路组成；诱导脑电节律信号子系统由IC1、BG1、BG2、BG3、B1器件组成，用电磁屏蔽罩将诱导脑电节律信号电路屏蔽，诱导脑电节律信号子系统和脑电节律信号采集子系统分时工作；所述装置的电路设计：测量正电极N+接INA128U的2脚和R31的一脚，R31的另一脚接地gnd；测量负电极N‑接INA128U的3脚和R32的一脚，R32的另一脚接地gnd；第一OP4227包括A1、A2、A3、A4；C5、C6是INA128U的去耦电容，C2、C4是第一OP4227的电源去耦电容；第1级放大电路由INA128U、R3、R4、C5、C6构成，放大倍数G=50倍；右腿驱动电极的共模抑制电路由A1、A2、C1、C3、R1、R2、R30组成；INA128U的1、8脚分别连接电阻R3、R4的一脚，R3、R4的另一脚与A2的5脚连接，A2的6脚连接7脚，A2的7脚接电阻R2的一脚，电阻R2的另一脚接A1的2脚和R1、C3的一脚，R1、C3的另一脚接A1的1脚和R30、C1的一脚，R30、C1的另一脚连接后接RRL，RRL是电位参考点；A1的11脚接C2的一脚，C2的另一脚接地gnd，A1的4脚接C4的一脚，C4的另一脚接地gnd；第2级放大电路由A4、R6、R7、C8构成；放大倍数G=51倍，R7、C8构成一个一阶低通滤波器，截止频率150Hz；稳定基线电路由C7、R5、A3构成，截止频率是0.015Hz；INA128U的6脚连接A4的12脚和R5的一脚，R5的另一脚接A3的9脚和C7的一脚，C7的另一脚接A3的8脚和INA128U的5脚，A3的10脚接地和R6的一脚，R6的另一脚接A4的13脚和R7、C8的一脚，R7、C8的另一脚和A4的14脚连接，A4输出信号u1；四阶低通滤波电路由C10、C11、C14、C15、R8、R9、R10、R11、A5、A6组成；第二OP4227包括的四个运算放大器只用3个，分别是A5、A6、A7；C12、C13是第二OP4227的电源去耦电容；R8的一脚接A4的14脚，R8的另一脚接接C11、R9的一脚，C11的另一脚接A5的1脚和2脚，R9的另一脚接A5的3脚和C10的一脚，C10的另一脚接地gnd；A5的11脚接C12的一脚，C12的另一脚接地，A5的4脚接C13的一脚， C13的另一脚接地；R10的一脚接A5的1脚，R10的另一脚接C14和R11的一脚，C14的另一脚接A6的6脚和7脚，R11的另一脚接A6的5脚和C15的一脚，C15的另一脚接地gnd，A6的7脚接R12的一脚，R12的另一脚接A7的10脚；第3级放大电路由A7、R12、R13、R14构成，放大倍数G=11倍；50Hz工频陷波电路由两个T型电路和A8、A9组成，这两个T型电路是R15、R16、C17组成的T型电路，C16、C18、R17组成的T型电路；斩波电路由A10、A11、R20、R21、R22、R23组成，人脑皮层的脑电节律信号幅值范围一般是10uV‑100 uV，信号放大28050倍左右，脑电节律信号放大后输出电压范围0.2805V‑2.805V左右，选取电压范围0.28V‑2.9V送IC2转换；第三OP4227包括A8、A9、A10、A11，C20、C21是第三OP4227的电源去耦电容；A7的9脚接R13和R14的一脚，R13的另一脚接地，R14的另一脚接A7的8脚；A7的8脚接R15、C16的一脚，R15的另一脚接R16、C17的一脚，C16的另一脚接R17、C18的一脚，R17、C17的另一脚接A8的1脚，R16的另一脚和C18的另一脚接A9的5脚，A8的1脚和2脚连接，A8的3脚接R18、R19的一脚，R19的另一脚接地gnd，R18的另一脚接A9的7脚，A9的7脚和6脚连接，A9输出信号u2；A8的11脚接C21的一脚，C21的另一脚接地，A8的4脚接C20的一脚， C20的另一脚接地；A10的10脚接R20、R21的一脚，R21的另一脚接地gnd，R20的另一脚接+5V电源的正极和C22的一端，C22的另一端接地gnd，A9的7脚接A10的9脚、A11的12脚和IC2的2脚；A11的13脚接R22、R23的一脚，R23的另一脚接地gnd，R22的另一脚接+5V电源和C23的一端，C23的另一端接地gnd，A10的8脚接IC1的14脚，A11的14脚接IC1的27脚，当u2大于2.9V或u2小于0.28V时，IC1中断，不读入IC2输出的值并显示出错信息；IC2的47引脚接IC1的10脚，IC2的46引脚接IC1的15脚，IC2的43引脚接IC1的56脚，IC2的44引脚接IC1的16脚，IC2的45引脚接IC1的17脚，IC2的40引脚接IC1的55脚，IC2的39引脚接IC1的20脚，IC2的38引脚接IC1的21脚，IC2的34引脚接IC1的57脚，IC2的37引脚接IC3的3脚，IC2的第2、4、6、8、10、16脚分别接6路经过放大的脑电节律信号eec v1、eec v2、eec v3、eec v4、eec v5、eec v6，11、13脚连接后再连接RRL；IC2的时钟由IC3和C30组成的电路提供，时钟频率是2.043MHz；IC3的1脚接IC3的4脚和C30的一脚，C30的另一脚接IC3的2脚和地gnd，IC3的4脚接V+；诱导脑电节律信号电路中BG1的g脚接R40、R43的一脚，R43的另一脚接gnd0， R40的另一脚接IC1的30脚，d脚接电源开关K的1端，o脚接R42、R41的一脚，R42的另一脚接gnd0，R41的另一脚接BG2的b极，BG2的c极接R45的一脚，R45的另一脚接电源开关K的1端，BG2的e极接BG3的b极，BG3的e极接gnd0，BG3的c极接B1的初级线圈的一端，B1的初级线圈的另一端接电源开关K的1端，B1的次级线圈的两端分别接C40的两端和二极管D1‑D4组成桥式电路的两端，桥式电路的另两端分别接输出电极J1、J2，电源开关K的2端脚接+3V‑+5V电源；BG1型号为3DJ6E，BG2和 BG3型号是S8050、B1是升压变压器；J1、J2输出电刺激信号，信号频率1‑100Hz，输出脉冲的电压幅值为12V、电流最大值为80mA；电路中V+=+5V； gnd、gnd0表示模拟地；将所有gnd接于一点，将所有 gnd0接于一点，再用电感连接gnd、gnd0，以减少电路之间相互干扰。