[发明专利]一种微型可植入神经信号记录系统

说明书

本发明公开了一种微型可植入神经信号记录系统，该系统主要由微电极、采集前端、控制器、无线数据传输链路、USB接口和上位机组成。本系统采用生物电信号专用采集芯片ADS1299采集电生理信号，经过内置的放大器和A/D转换后通过蓝牙无线发送到上位机进行显示和进一步分析处理。本发明针对植入式的神经信号记录，通过无线数据传输链路与远程信号接收端进行通讯，减少了植入手术带来的感染风险；并且使用集成度高的元器件，大大缩小了系统的体积，降低了植入手术的难度。本发明采用无线数据传输的方式将采集到的神经信号传输到体外，在面向植入式的应用时，解决了因有线连接带来的手术感染风险。

技术领域

本发明属于神经科学和生物医学电子技术领域，具体涉及一种微型可植入神经信号记录系统。

背景技术

生物医学电子是一种无需使用传统药物即可治疗疾病的有效的替代方法。这些设备与神经元相连，以记录和控制其电生理活动。通过记录这些电信号并确定其潜在的机理模式，可能在治疗癫痫、帕金森氏病和抑郁症等多种神经系统疾病中发挥重要作用。在现有的神经信号采集系统中，往往是通过有线连接的方式将采集到的信号传输到体外，这将给生物体带来较大的感染风险；并且，对于可植入的神经信号采集系统而言，对尺寸有着严格的要求，尺寸过大将不利于植入生物体内。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型可植入神经信号记录系统，是一种可实现长期、精确进行神经信号记录的系统。

本发明包括体内检测端和体外接收端。体内检测端包括微电极、采集前端模块、控制器、第一无线模块和供电电路。体外接收端包括第二无线模块和上位机。第二无线模块与上位机通信。上位机用于对神经信号进行数据处理和显示。采集前端模块包含内置模数转换器、增益放大器和串行传输接口。一个或多个微电极采集的模拟信号输入到采集前端模块内置的放大器中进行放大，再经过模数转换为数字信号。转换后的数字信号经发送到控制器。控制器通过第一无线模块和第二无线模块向上位机发送采集到的数据。供电电路为采集前端模块、控制器和第一无线模块供电。

作为优选，所述的微电极与采集前端模块之间设置有初级滤波电路。所述的初级滤波电路采用一阶RC低通滤波器。初级滤波电路通过调节电阻和电容值来更改截止频率。

作为优选，所述控制器与采集前端模块通过SPI接口通信协议通信。

作为优选，所述的第一无线模块和第二无线模块均采用HC-05蓝牙模块。该模块为主从一体的蓝牙串口模块，其最大特点为当发送端和接收端蓝牙设备配对连接成功后，可以忽视蓝牙内部的通信协议，直接将蓝牙当作串口用。

作为优选，所述控制器与第一无线模块通过I2C总线通信，实现数据的传输。

作为优选，所述供电电路采用聚合物锂电池作为供电电源。该聚合物锂电池的额定电压为3.7V；供电电路通过型号为TPS73233的电压转换器将聚合物锂电池的电压转化为3.3V输出，通过型号为HX4002的低噪音电荷泵将聚合物锂电池的电压转化为5V输出。供电电路为控制器提供3.3V的工作电压，为采集前端模块提供5V的供电电压和3.3V基准电压，为第一无线模块提供3.3V工作电压。

作为优选，所述控制器采用型号为STM32F103C8的微控制器。这款微控制器集成了以72MHz频率运行的高性能ARM Cortex-M332位RISC内核，具有64KB的闪存和高达20KB的SRAM，可以和多种总线配置,同时还具有多个串行外设接口(SPI)，便于多功能的实现和系统的扩展，不仅尺寸小，而且功耗低。特别需要指出的是,这款微控制器和所述采集前端模块的接口配置完全吻合，可降低电路设计的难度。