[实用新型]一种脑机接口系统

说明书

技术领域

本实用新型属于生物信息技术领域，特别涉及一种脑机接口系统。

背景技术

脑机接口是一项新型的人机交互技术，是一种不依赖于大脑外周神经与肌肉正常输出通道的通讯控制系统。它通过采集和分析人脑生物电信号，在人脑与计算机或其它电子设备之间建立起直接交流和控制的通道，这样人就可以通过脑来表达意愿或操纵设备，而不需要语占或肢体动作。

脑机接口的重要用途是帮助那些思维正常但运动能力严重受限的患者提供帮助，使其在外界设备的帮助下更方面与外界沟通交流。脑机接口正成为脑科学、康复工程、生物医学工程及人机自动控制研究等领域的研究热点。

虽然，近几年人们在脑机接口的研究方面已取得一些积极进展。但现有的脑机接口系统大多处于理论实验阶段。此外，这些实验设备体积庞大、系统分散、导线众多，而且数据只能做离线分析，导致脑机接口系统无法应用到实际生活中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过模拟信号处理模块滤除脑电信号中的噪声，然后利用ARM处理器实时在线分析脑电信号，将脑电信号中的相关信息翻译成机器指令，通过无线方式发送至目标机器，电路结构简单，能够减小接口设备的体积，并且能够实现实时在线数据处理的脑机接口系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种脑机接口系统，包括脑电信号采集电极、模拟信号处理模块和数字信号处理模块；所述模拟信号处理模块包括：

前置放大电路，用于放大脑电信号，滤除共模噪声；

抗混叠滤波电路，用于滤除高频噪声的干扰；

直流补偿电路，用于滤除脑电信号采集电极中引入的直流成份，提高前置放大电路的放大倍数，获得高的脑电信号信噪比；

所述数字信号处理模块包括：

模数转换器，将模拟信号转换成数字信号；

微控制器，用于控制模数转换器；

ARM处理器，采用线性判别分析算法将脑电信号中的相关信息转换为机器指令；

无线传输电路，用于将机器指令发送至目标机；

脑电信号采集电极将获取到的信号输入前置放大电路，前置放大电路的输出分别与抗混叠滤波电路和直流补偿电路相连，直流补偿电路的输出端连接前置放大电路；抗混叠滤波电路的输出端依次连接模数转换器、微控制器、ARM处理器和无线传输电路，微控制器的输出端还与模数转换器相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出了一种脑机接口系统，该系统通过模拟信号处理模块滤除脑电信号中的噪声，提取较为纯净的脑电信号；然后在微控制器的控制下，将模拟信号转换为数字信号，并利用ARM处理器实时在线分析脑电信号，将脑电信号中的相关信息翻译成机器指令，通过无线方式发送至目标机器，实现脑电信号对外界设备的实时控制。本实用新型通过合理设计硬件电路和数字电路，能够获得高信噪比的脑电信号，电路结构简单，能够减小接口设备的体积，降低设备成本；并且能够实现实时在线数据处理，能够广泛应用于实际生活中。

附图说明

图1为本实用新型的脑机接口系统结构示意图；

图2为本实用新型的模拟信号处理模块电路图。

具体实施方式

本实用新型提出了一种脑机接口系统，该系统通过模拟电路，滤除信号中的噪声，提取较为纯净的脑电信号，然后在微控制器的控制下，将模拟信号转换为数字信号，然后利用ARM处理器，实时在线的分析出来脑电信号，并将信号中的相关信息翻译成机器指令，通过无线方式发送至目标机器，从而实现对外界设备的实时控制。下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，脑机接口系统，包括脑电信号采集电极、模拟信号处理模块和数字信号处理模块；脑电信号采集电极用于采集脑电信号，可以为湿电极或者干电极；

所述模拟信号处理模块包括：

前置放大电路，用于放大脑电信号，滤除共模噪声；

抗混叠滤波电路，用于滤除高频噪声的干扰；

直流补偿电路，用于滤除脑电信号采集电极中引入的直流成份，提高前置放大电路的放大倍数，获得高的脑电信号信噪比；

所述数字信号处理模块包括：

模数转换器，将模拟信号转换成数字信号；

微控制器，用于控制模数转换器；

ARM处理器，采用线性判别分析算法将脑电信号中的相关信息转换为机器指令；

无线传输电路，用于将机器指令发送至目标机；