[实用新型]神经信号处理及传输系统

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种神经信号处理及传输系统。

背景技术

在现代医学的研究与应用中，运用神经微电极进行电刺激的方法正被用于治疗小儿麻痹症、帕金森综合症、失明、耳聋和癫痫病等顽固性疾病。特别是随着近年来康复医学工程的迅速发展，人们开始尝试使用神经信号作为假肢装置的控制信息源。因此针对此种需求设计的神经信号处理与传输系统，不仅要能够获取真实的神经信号作为临床诊断的依据，还要具有高速的数据处理和传输能力。本发明正是有缘神经微电极的后续信号处理系统。在现有技术文献“周海峰、赵春宇、陈大越，一种神经信号调理电路的设计，电子技术应用，2005年第二期：24-26”中记载了一种神经信号调理电路，但是它的带通选频网络采用RC无源网络，它的缺点在于电阻在消耗噪声能量的同时也消耗了本来就很微弱的神经信号的能量，给所采集的神经信号质量带来影响。同时当前的神经信号处理系统只是单纯模拟信号的提取，这样并不利于信号的存储和分析，而且不能监测刺激下神经信号的变化，从而缺少实用价值。我们的设计使用了压控压源低通滤波器和压控压源高通滤波器组成的带通选频网络，并对调理之后的神经信号进行了模数转换，传输到DSP进行进一步的处理处理后，通过USB存储在PC内，便于进行进一步的分析和利用。

发明内容

本发明针对现有技术中神经信号处理系统只是单纯模拟信号处理，不利于信号的存储和分析的不足，提供了一种可以对采集到的神经信号进行模拟和数字双重处理且效果可调的神经信号处理，一种可以把采集到的神经信号传输到PC进行存储和分析的神经信号传输系统；本发明的另外一个目的还在于提供了一种对神经细胞进行刺激下的神经反应信号的采集和传输系统。同时，本发明还为有源神经微电极提供了电源供应，模式和探针选择信号。

神经信号处理及传输系统，包括：神经信号调理电路、信号数字化处理电路、神经刺激电路和信号传输电路。其中，神经信号经由神经微电极阵列采集之后，在DSP主控制下依次经过神经信号调理电路、信号数字化处理电路，信号传输电路，传输至上位机；而神经刺激电路将信号数字化处理电路产生的数字信号转换为相应的模拟刺激信号并将其加在神经微电极阵列上对神经细胞进行刺激。

上述神经信号调理电路包括：前置放大电路和中间级处理电路；上述前置放大电路依次包括输入缓冲、低通滤波和仪用放大三个部分；中级级处理电路依次包括带通选频网络、二级放大电路、50Hz陷波器和增益调节电路。

上述信号数字化处理电路包括：A/D转换和DSP数字处理，进一步消除误差并实现数字化。

上述神经刺激电路包括：D/A转换电路和V/I转换电路。

上述信号传输电路所用控制器通过用户界面和USB固件编程使得系统具有对有缘微电极模式控制和探针选择的作用。

如图1所示，神经信号经有源微电极提取后，经由神经信号调理电路进行一系列的除噪和放大，接着被转换为数字信号传输至DSP接受数字模式下的进一步处理，最后由DSP控制通过USB接口传输到PC机进行存储和显示。另外DSP还可提供神经刺激信号对神经细胞进行刺激，以提取刺激下的神经反应信号。

本发明相对于现有技术，有如下优点：

(1)在信号提取过程中，系统具有输入阻抗高，共模抑制比大，不同频率段相移相差小，高倍放大，结构简单，稳定可靠，增益可调等特点，解决了在进行人体信号检测时遇到的信号微弱，工频和极化电压干扰强大等难题。

(2)同时可以根据所建的神经信号数据库，模拟产生频率可调的神经刺激信号，提供给有源神经微电极，分别对不同区域进行电刺激，来采集神经在刺激下的神经信号，从而为神经性疾病诊断提供一定的依据，并能将采集到的神经信号数据通过USB口传送到上位机，实现在用户程序界面的数据显示。同时，有源微电极工作模式选择和探针的选择可以完全在用户界面上实现。

附图说明

图1神经信号采集及传输系统框图；

图2神经信号调理电路的系统原理框图；

图3前置放大电路原理图；

图4带通选频网络原理图；

图5刺激电流波形；

图6神经刺激电路结构示意图；

图7V/I转换电路原理图；

图8信号数字化处理电路框图；

图9DSP系统工作流程图；

图10DSP与USB连接示意图；

图11USB固件工作流程图；

图12用户程序界面。

具体实施方式

(1)神经信号调理电路