【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子信息、神经科学、传感，具体涉及一种闭环神经同步调控与检测系统。
技术介绍
1、大脑是人体的中枢神经器官，负责感觉、运动、语言表达等一切生命活动。神经系统的有机整合构成了认知功能的生理基础，反映了大脑综合整理外部环境信息并进行加工应用的能力，决定了人类长时间执行高强度任务时的工作效率。认知功能的损伤与缺失最终会影响患者的人际交往、工作、学习能力，降低患者的生活质量，增加患者家庭及社会的负担。
2、神经信息以生物电信号的为载体，通过数百亿个神经元之间的连接通路进行传递，神经网络的紧密程度决定了认知功能的强度。以帕金森和癫痫病状为例，这类患者的致病机理为大脑黑质病变，投射至纹状体内多巴胺能神经元数量减少，导致丘脑底核神经元过度兴奋，进而引起基底神经节功能失调，致使机体出现肌肉僵直、静止性震颤、行动迟缓等运动症状。认知功能的下降也会在一定程度上影响需要长期维持注意力的岗位工作人员，导致警觉功能下降，促使职业事故的发生。因此，利用好神经调控技术，实现神经系统从单个神经元到特定脑区的多模式刺激调控具有重要的科学意义。
3、神经调控技术是增强认知功能的有效手段，它利用光、磁、电、超声等物理性或化学性手段直接或间接作用于特定的核团和脑区，刺激或抑制目标区域的神经活动，从而影响整个脑网络。近年来，科学家发现可以利用微弱的直流电刺激调控神经元的放电阈值，进而影响神经元的连接通路，影响神经信息的传输与靶向调控，是一种无创、温和、有效的作用手段。
4、现阶段，国内外神经信息调控检测系统多为分离式组合
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种闭环神经同步调控与检测系统，可以有效满足神经闭环反馈调控的需求，简化了实验操作、提高了神经信息的利用效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种闭环神经同步调控与检测系统，以头戴作为佩戴方式，所采用的技术方案如下：
3、一种闭环神经同步调控与检测系统，包括：
4、电生理调控子系统，用于对被检测对象实施神经刺激调控，对神经多电极检测到的原始神经信号进行预处理，接收信号处理子系统的控制信号并作用于被检测对象神经系统，进行稳定电生理调控；
5、信号处理子系统，用于接收电生理调控子系统预处理后的原始神经信号并进行同步分析处理，发放对电生理调控子系统的控制信号，通过闭环反馈算法对发放的控制信号进行微调；
6、神经多电极，用于将电生理调控子系统与被检测对象神经系统连接，检测从被检测对象产生的原始神经信号。
7、进一步的，所述电生理调控子系统用于产生或检测稳定的电流、电压信号，具体包括：
8、电生理检测模块，用于从神经多电极实时获取原始神经信号，并将获取的原始神经信号进行滤波、放大预处理，通过spi通信传输至所述信号处理子系统的数据处理模块；
9、电生理刺激模块，用于接收所述信号处理子系统的数据处理模块传来的指令，并向神经多电极提供稳定的恒流源刺激输出，输出的恒流源电流强度通过代码调节；
10、辅助模块，用于协助电生理检测模块与电生理刺激模块工作，对人体和系统起到保护作用。
11、进一步的，所述电生理检测模块，包括：
12、低噪声放大器，用于放大原始神经信号至可供采集分析的强度，采集到的参考数值以16位二进制值表示，实际电压值换算公式为：-19.23μv×（采集值-32768）；
13、数模转换单元，用于将放大的原始神经信号的实际电压值转换为数字信号。
14、进一步的，所述电生理刺激模块，包括：
15、恒流源输出单元，可以输出范围为10na至2.55ma的恒流刺激源，输出波形包括正弦波、方波、锯齿波、三角波、时间延迟及其组合；
16、4×1电极体系，用于将恒流源输出单元输出的横流刺激源电流转换为4×1高精度刺激模式，且在4×1高精度刺激模式条件下，中间的单个电极为阳极输出，其余四个电极为阴极输出，每个电极独立控制。
17、进一步的，所述辅助模块，包括：顺应性检测器，用于检测标注电极电压状态，对被检测对象进行电流安全保护；
18、电极阻抗测量单元，用于实时检测被检测对象皮肤的阻抗状态，以匹配恒流源输出；
19、充电恢复开关，用于回收电生理刺激模块产生的残余电荷，以避免电极-组织界面发生氧化还原反应，防止对人体及系统造成损伤；
20、限流充电恢复电路，用于电生理刺激模块的备用电荷恢复电路。
21、进一步的，所述信号处理子系统，包括：
22、数据处理模块，用于对每次预处理后的原始神经信号进行分析处理，将分析处理结果数据发送至数据显示与存储模块、发送模块，接收控制子系统传来的指令并执行；
23、数据显示与存储模块，用于接收数据处理模块发送的原始神经信号分析处理结果、电生理刺激模块的配置参数，进行同步显示与存储；
24、控制子系统，用于将用户输入指令转换为系统语言，规范系统内部各个模块的运行逻辑；
25、发送模块，用于将系统采集到的原始神经信号传输至上位机，包括串口传输和无线传输两种模式。
26、进一步的，所述数据处理模块，包括：对于每一组脑部电生理神经信号，进行小波包分解，利用小波包系数进行单支重构，由不同尺度的小波分解信号提取出α波、β波和θ波，得到各节点重构信号的功率谱，需要计算各节点的功率谱熵值，确定原始神经信号在不同频率范围内的能量分布规律，量化被检测对象大脑活动时神经信号各节律功率谱复杂程度。
27、进一步的，所述控制子系统，包括：
28、按键输入模块，用于通过机械按键指令进行系统控制，包括修改电生理刺激的波形种类、幅度、频率、刺激时间；
29、时序规范模块，用于设定信号处理子系统、发送模块的时序：电生理调控子系统与信号处理子系统之间通过spi进行传输，传输 32 位数据的指令周期为4000ns，一个神经调控周期由n个指令周期组成，采样频率计算公式为：f = 1/(n400010-9)，n表示指令周期数量；
30、进一步的，所述发送模块，包括：
31、spi通信单元，用于信号处理子系统与电生理调控子系统的通信，以4000ns为周期，每个周期进行32位数据读写，期间采用lvds电平传输以防止来自外部的电磁信号干扰；
32、uart通信单元，用于信号处理子系统与上位机的通信，将神经信号传输至上位机。
33、进一步的，电生理检测模块、辅助模块、电生理刺激模块集成于一块芯片中；
34、数据处理模块、数据显示与存储模块、控制子系统、发送模块集本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述电生理调控子系统包括：
3.根据权利要求2所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述电生理检测模块，包括：
4.根据权利要求2所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述电生理刺激模块，包括：
5.根据权利要求2所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述辅助模块，包括：
6.根据权利要求1所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述信号处理子系统，包括：
7.根据权利要求6所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述数据处理模块用于对每次预处理后的原始神经信号进行分析处理，包括：
8.根据权利要求6所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述控制子系统，包括：
9.根据权利要求6所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述发送模块，包括：
10.根据权利要求1至9中任
...【技术特征摘要】
1.一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述电生理调控子系统包括：
3.根据权利要求2所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述电生理检测模块，包括：
4.根据权利要求2所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述电生理刺激模块，包括：
5.根据权利要求2所述的一种闭环神经同步调控与检测系统，其特征在于，所述辅助模块，包括：
6.根据权利要求1所述的一种闭环神经同步调控与检测系...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹瀚文，刘军涛，蔡新霞，黄建兵，胡德恒，李尚宸，韩美奇，刘裕，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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