[发明专利]脑电信号放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种脑电信号放大装置，尤其涉及一种针对临床癫痫病人脑电ECoG信号，具备多通道并行采集、放大功能的放大装置。

背景技术

癫痫，俗称羊癫疯，是一种神经系统疾病，通常是脑病变造成的脑细胞突然异常的过度放电所引发的脑功能失调。统计资料显示，我国癫痫患病率为0.7%，据此估算我国现有癫痫患者约900万人，且以每年27万的速率增长。癫痫是严重危害人类健康的脑部常见病，它是一种慢性脑部疾患，其发作具有突然性、暂时性和反复性三大特点，以脑部神经元过度放电引起突然反复和短暂的中枢神经系统功能失常为特征。

治愈癫痫是世界性难题，而采集癫痫发作时的脑电信号则是探究治愈方法的必经之路。Neuroscan公司早在1992年成功推出SynAmps脑电信号放大器，至今已经广泛使用于世界众多研究机构，成为电生理信息放大装置领域的绝对权威。2000年该公司推出了SynAmps 2，其继续采用集成可编程软件，使数据的采集具有最大灵活性，保证进行高质量的数据采集。

脑电ECoG信号包含大量的生理信息，对探索治愈癫痫具有重要意义。本装置主要针对ECoG信号，内置集成采集、放大功能，16个采集通道并行采集，可对采集数据进行空间数学运算，提供多样生理含义；针对癫痫脑电ECoG信号的生理特点，经过特定放大模块作用，完整提取癫痫生理信息，为探索治愈方法提供一种积极尝试。

发明内容

本发明旨在针对现有癫痫脑电信号研究领域的不足，提供一种基于癫痫脑电ECoG信号的放大器。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：

脑电信号放大器，由炎化效应在线检测网络、接口模块、交/直流放大模块、并行采集模块、主控芯片模块、隔离电源模块、高速USB2.0传输模块、癫痫信息提取/显示模块组成。

所述的炎化效应实时在线检测网络旨在通过检测电极—皮肤接触面的阻抗值，判断电极周边脑组织的炎化程度，指导调整电极的植入深度，以确保ECoG信号采集的真实、准确性。其包括正弦信号发生端、反应电压信号采集端、带通滤波器；在电极—皮肤接触面施加40nA的30Hz正弦交流电流，采集接触面的反应电压信号，经28Hz至30Hz的IIR带通滤波器，检测其幅值U，计算公式R=U/I得到接触阻抗值，从而实现在线实时炎化效应检测。

所述的炎化效应实时在线检测网络在主控芯片模块的控制指令下，内置DA模块将设定数字信号转换成1mV的20Hz正弦交流电压信号，对炎化效应实时在线检测网络进行标准，有效的抑制零点漂移和温度漂移对系统的影响，保证ECoG信号采集的准确性。

所述的接口模块包括模拟开关K1、K2，保护电阻R1、R2；在主控芯片模块发送的控制命令下，癫痫脑电信号采集/放大通道与反应性电刺激通道交替切换，由模拟开关切换的方式实现。当ECoG放大器癫痫脑电信号放大器工作时，K2断开，刺激电流回路不通；当要进行电刺激时，K1断开，放大通路断开；刺激完成后，在规定时间间隔内快速闭合K1，切断K2，保障放大器不饱和。

所述的交/直流放大模块包括Headstage阻抗变换级、差分放大级、缓冲级、交流放大级；Headstage传输的采集ECoG信号经第一级差分放大后，模块中的缓冲级和交流放大级对信号中的交流、直流成分分别进行放大提取，同时检测癫痫脑电宽带生理信号。采用双极性仪表放大器AD620实现差分放大，输出端连接至缓冲级的输入端，其输出的宽带生理信号由模拟开关芯片TS12A12511所控，保证放大的ECoG信号包含了完整的宽带生理信号；放大信号接缓冲级后，隔除直流分量之后再进入交流放大级，所述的交流放大级采用低功耗运算放大器TLC2272实现交流放大；直流、交流放大信号的输出由模拟开关芯片TS12A12511所控，根据主控芯片模块中的微处理器标志端口命令进行控制，所述的微处理器型号为Atmega32。

所述的并行采集模块包括16个独立AD转换器，型号为ADS1298；能够对16路ECoG脑电信号实时并行同步控制、采集，实现信号导联间的同步性，完成高速同步采集，进而可以实现对ECoG信号的空间数学运算处理。