一种动态脑电信号采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种动态脑电信号采集系统，包括：脑电信号采集模块，用于采集脑电信号实时数据；运动信号采集模块，用于采集人体实时动态数据；多参数同步器，连接脑电信号采集模块和运动信号采集模块，用于使脑电信号采集模块和运动信号采集模块实现同步采集，并根据人体实时动态数据对脑电信号实时数据进行运动标记；运动伪迹滤除模块，连接多参数同步器，用于对具有运动标记的脑电信号实时数据进行运动伪迹滤除，得到纯净的脑电信号。本发明专利技术提供的动态脑电信号采集系统在数据采集过程中可以对脑电信号中的运动伪迹进行消除，得到纯净的脑电信号，保证了良好的脑电信号采集效果。保证了良好的脑电信号采集效果。保证了良好的脑电信号采集效果。

【技术实现步骤摘要】
一种动态脑电信号采集系统


[0001]本专利技术属于脑电信号采集
，具体涉及一种动态脑电信号采集系统。

技术介绍

[0002]人体活动细胞或组织不论在静止状态还是活动状态，都会产生与生命状态密切相关的、有规律的电现象，称为生物电。通过高精度微弱生物电信号采集技术，可以采集到人体的各类电生理信号，包括脑电、肌电、心电等，并对得到的数据进行分析、存储。其中脑电信号是所有生物电信号中最为微弱，采集难度最高的信号，它包含了大量脑神经细胞的电生理活动信息，可以体现人的思维活动和肢体动作等信息。随着脑电信号相关应用的不断发展，对于脑电信号的高精度采集研究成为热门领域，特别是人体动态条件下，保证信号采集的稳定性更是研究的重点突破方向。
[0003]由于人体在运动状态下会导致脑电信号中混入大量运动伪迹，而现有的脑电采集系统在采集过程中无法实时去除这些运动伪迹，从而导致采集到的脑电信号精度不够。此外，现有的脑电采集系统通常采用湿电极、半干电极等传统电极进行脑电信号采集。由于湿电极在采集过程中必须在电极表面涂抹导电凝胶，凝胶会逐渐风干，因而不适用于脑电信号的实时动态采集；而传统的半干电极则由于本身特性易在动态场景下引发导电液串联，从而导致信号串扰，采集质量差。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术搭建了基于柔性电极的动态脑电信号采集系统，采用贴合更为紧密的柔性电极替代传统半干电极和湿电极，并在脑电采集过程中利用运动传感器实时采集人体的运动信息实现脑电信号中非稳态运动噪声的去除。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]一种动态脑电信号采集系统，包括：
[0006]脑电信号采集模块，用于采集脑电信号实时数据；
[0007]运动信号采集模块，用于采集人体实时动态数据；
[0008]多参数同步器，连接所述脑电信号采集模块和所述运动信号采集模块，用于使脑电信号采集模块和所述运动信号采集模块实现同步采集，并根据所述人体实时动态数据对所述脑电信号实时数据进行运动标记；
[0009]运动伪迹滤除模块，连接所述多参数同步器，用于对具有运动标记的脑电信号实时数据进行运动伪迹滤除，得到纯净的脑电信号。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述脑电信号采集模块采用柔性电极进行脑电信号的采集。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述柔性电极的基底采用热塑性聚氨酯材料，导电层采用氮化钛材料。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述运动信号采集模块包括一头戴式运动传感器，其
具体用于：
[0013]获取人体头部运动信息；其中，所述运动信息包括人体动态情况下头部x轴、y轴、z轴的加速度、角速度和角度；
[0014]根据所述人体头部运动信息得到人体实时动态数据。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述脑电信号采集模块和所述多参数同步器之间还包括集成模拟前端，用于对所述脑电信号实时数据进行放大和A/D 转换处理。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述多参数同步器通过RCA口与所述运动信号采集模块连接，以使所述人体实时动态数据和所述脑电信号实时数据实现同步；
[0017]同时，所述多参数同步器通过RCA口接收所述运动信号采集模块输出的TTL电平信号，以对所述脑电信号实时数据进行运动标记。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述运动伪迹滤除模块包括：
[0019]初级去噪单元，用于对具有运动标记的脑电信号实时数据进行小波阈值除噪，以消除50Hz工频干扰和肌电噪声，得到初级去噪信号；
[0020]运动状态判定单元，用于根据与上述具有运动标记的脑电信号实时数据同步的人体实时动态数据判断人体的运动状态；
[0021]运动噪声滤波单元，用于基于人体的运动状态对所述初级去噪信号进行相应处理，得到纯净的脑电信号。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述运动状态判定单元具体用于：
[0023]计算与上述具有运动标记的脑电信号实时数据同步的人体实时动态数据中各个方向的加速度一阶导数；
[0024]将其中最大的加速度一阶导数与预设阈值进行比较，以得到人体的运动状态：
[0025]若最大的加速度一阶导数未超过第一预设阈值，则判定人体为静止状态；
[0026]若最大的加速度一阶导数超过第一预设阈值，且未超过第二预设阈值，则判定人体为正常活动状态；
[0027]若最大的加速度一阶导数超过第二预设阈值，则判定人体为快速活动状态。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，所述运动噪声滤波单元具体用于：
[0029]若判断人体处于快速活动或者正常活动状态时，对所述初级去噪信号进行自适应滤波处理，以消除运动伪迹，得到纯净的脑电信号；
[0030]若判断人体处于静止状态时，输出所述初级去噪信号作为纯净的脑电信号。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]1、本专利技术提供的动态脑电信号采集系统利用运动信号采集装置实时采集人体运动信息，然后通过参数同步器实现人体实时动态数据和脑电信号实时数据的同步，并将运动标记打入脑电信号中，最后对脑电信号中的运动伪迹进行了消除，得到纯净的脑电信号，保证了良好的脑电信号采集效果和信号质量；
[0033]2、本专利技术提供的动态脑电信号采集系统由于采用TPU柔性电极，在动态条件下比现有电极更紧密贴合皮肤，进一步提高了采集精度。
[0034]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0035]图1是本专利技术实施例提供的一种动态脑电信号采集系统结构框图；
[0036]图2是本专利技术实施例提供的柔性电极微结构示意图；
[0037]图3是本专利技术实施例提供的动态脑电信号采集系统的工作原理示意图；
[0038]图4是本专利技术实施例提供的运动伪迹滤除模块的结构框图。
具体实施方式
[0039]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0040]实施例一
[0041]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种动态脑电信号采集系统结构框图，其包括：
[0042]脑电信号采集模块1，用于采集脑电信号实时数据；
[0043]运动信号采集模块2，用于采集人体实时动态数据；
[0044]多参数同步器3，连接脑电信号采集模块1和运动信号采集模块2，用于使脑电信号采集模块1和运动信号采集模块2实现同步采集，并根据人体实时动态数据对脑电信号实时数据进行运动标记；
[0045]运动伪迹滤除模块4，连接多参数同步器3，用于对具有运动标记的脑电信号实时数据进行运动伪迹滤除，得到纯净的脑电信号。
[0046]在本实施例中，脑电信号采集模块1采用柔性电极进行脑电信号的采集。具体地，本实施例主要利用64路热塑性聚氨酯(TPU)基柔性电极紧密贴合头皮，实现脑电信号的实时采集。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态脑电信号采集系统，其特征在于，包括：脑电信号采集模块(1)，用于采集脑电信号实时数据；运动信号采集模块(2)，用于采集人体实时动态数据；多参数同步器(3)，连接所述脑电信号采集模块(1)和所述运动信号采集模块(2)，用于使脑电信号采集模块(1)和所述运动信号采集模块(2)实现同步采集，并根据所述人体实时动态数据对所述脑电信号实时数据进行运动标记；运动伪迹滤除模块(4)，连接所述多参数同步器(3)，用于对具有运动标记的脑电信号实时数据进行运动伪迹滤除，得到纯净的脑电信号。2.根据权利要求1所述的动态脑电信号采集系统，其特征在于，所述脑电信号采集模块(1)采用柔性电极进行脑电信号的采集。3.根据权利要求2所述的动态脑电信号采集系统，其特征在于，所述柔性电极的基底采用热塑性聚氨酯材料，导电层采用氮化钛材料。4.根据权利要求1所述的动态脑电信号采集系统，其特征在于，所述运动信号采集模块(2)包括一头戴式运动传感器，其具体用于：获取人体头部运动信息；其中，所述运动信息包括人体动态情况下头部x轴、y轴、z轴的加速度、角速度和角度；根据所述人体头部运动信息得到人体实时动态数据。5.根据权利要求1所述的动态脑电信号采集系统，其特征在于，所述脑电信号采集模块(1)和所述多参数同步器(3)之间还包括集成模拟前端，用于对所述脑电信号实时数据进行放大和A/D转换处理。6.根据权利要求1所述的动态脑电信号采集系统，其特征在于，所述多参数同步器(3)通过RCA口与所述运动信号采集模块(2)连接，以使所述人体实时动态数据和所述脑电信号实时数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：马琳，王诚，秦翰林，卢长浩，张昱赓，刘嘉伟，王欣达，陈嘉欣，于跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：