專利名稱：便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀及其控制方法。
背景技術(shù)：
通過采集人類腦部的生理信號(hào)來獲取人的意圖一直都是人類的夢(mèng)想，特別是從 1929年Hans Berger第一次記錄了腦電圖以來，人們就推測(cè)它或許可以用于通信和控制， 使大腦不需要通常的媒介——外周神經(jīng)和肢體的幫助而直接對(duì)外界作用。另外，在殘疾人 康復(fù)領(lǐng)域、疾病診斷方面，腦電研究更加具有了實(shí)際的意義。自20世紀(jì)80年代以來，人類對(duì)大腦疾病的診斷方法產(chǎn)生了劃時(shí)代的進(jìn)展。CT、MRI 等數(shù)字顯影設(shè)備的問世，大大簡(jiǎn)化了診斷的過程，提高了診斷的精確性，并且能夠顯示出大 腦結(jié)構(gòu)形態(tài)改變的清晰影像，以供臨床判斷。但是它只能對(duì)大腦的器質(zhì)性疾病顯影，對(duì)大腦 的功能性疾病不顯影，這也是它的缺陷。目前腦電波監(jiān)護(hù)儀主要有以下幾種一種是機(jī)電式腦電儀也稱為熱筆描記式腦電 儀，是根據(jù)機(jī)電原理，通過機(jī)械的方式，根據(jù)電壓的變化將記錄到的腦電波記錄在紙上。一 種是數(shù)字化腦電儀，是集腦電放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)保存為一體的微型腦電信號(hào)記錄器，并 與計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)相結(jié)合的一種最新技術(shù)產(chǎn)品。此外，還有腦地形圖儀、用于記錄誘發(fā)腦電 的腦誘發(fā)電位儀、帶有視頻監(jiān)視和記錄功能的視頻腦電圖儀等。前一種腦電儀穩(wěn)定性可靠性低，只能進(jìn)行靜態(tài)短時(shí)間的監(jiān)測(cè)，但是我們知道腦電 波的異?；顒?dòng)并不一定連續(xù)出現(xiàn)，有些是瞬間變化的。因而對(duì)一些偶發(fā)、短暫、陣發(fā)的或具 有特征性的腦電活動(dòng)，在監(jiān)測(cè)的短時(shí)間監(jiān)測(cè)有可能監(jiān)測(cè)不到。并且數(shù)據(jù)保存和查詢非常困 難。而后一種腦電儀一般將采集到的腦電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，通過串口線或者無線串口 或者USB接口傳輸給上位機(jī)，借助上位機(jī)進(jìn)行輔助分析處理、顯示和存儲(chǔ)，雖然這種較之上 一種保存和查詢比較方便，但是這種也是只能到特定的醫(yī)院去檢查，并且必須實(shí)時(shí)傳輸給 上位機(jī)，會(huì)影響到患者的正常生活學(xué)習(xí)，這樣會(huì)大大增加檢查的時(shí)間?？偨Y(jié)現(xiàn)有的腦電信號(hào) 采集系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)存在著以下幾個(gè)缺點(diǎn)腦電信號(hào)采集系統(tǒng)體積大功耗大，不便于攜帶， 使用不靈活，偽跡消除能力差，濾波性能不良，現(xiàn)有濾波器高頻衰減太慢，對(duì)腦電波信號(hào)選 擇性不好，抗干擾能力差，隨個(gè)體和環(huán)境的變化輸出結(jié)果不穩(wěn)定等方面還有較大差距。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)上述裝置之不足，本發(fā)明提供一種便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀及其控制方法， 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的該腦電儀由腦電信號(hào)采集單元、腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)
單元、上位機(jī)組成，腦電信號(hào)采集單元的輸入輸出端連接腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第一輸 入輸出端，腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第一數(shù)字信號(hào)輸入輸出端連接上位機(jī)的輸入輸出端；
腦電信號(hào)采集單元由模擬處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、右腿驅(qū)動(dòng)電路和腦電極組成，其 中，腦電極由第一腦電極、第二腦電級(jí)，……，第η腦電極組成，腦電極通過導(dǎo)聯(lián)線連接模擬 處理模塊的輸入端，模擬處理模塊的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端作為腦電信號(hào)采集單元的輸出端，模擬處理模塊的初級(jí)放大電路輸出端連接右腿驅(qū) 動(dòng)電路的輸入端；
所述的模擬處理模塊由射頻抑制電路、初級(jí)放大電路、工頻焰波電路、后級(jí)放大濾波電 路組成，腦電極的輸出端連接射頻抑制電路的輸入端，射頻抑制電路的輸出端連接初級(jí)放 大電路的輸入端，初級(jí)放大電路的輸出端連接工頻焰波電路的輸入端，工頻焰波電路的輸 出端連接后級(jí)放大濾波電路的輸入端，后級(jí)放大濾波電路的輸出端作為模擬處理模塊的輸 出端；
腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元包括數(shù)字信號(hào)處理器、可編程邏輯器件、鍵盤、存儲(chǔ)器、液晶 屏、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、USB，數(shù)字信號(hào)處理器的第一信號(hào)輸入輸出端作為腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的 第一輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器的第二輸入輸出端連接存儲(chǔ)器的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào) 處理器的第三輸入輸出端連接液晶屏的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器的第四輸入輸出端連 接實(shí)時(shí)時(shí)鐘的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器的第五輸入輸出端連接USB的輸入輸出端，數(shù) 字信號(hào)處理器的第六輸入輸出端作為腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第二數(shù)字信號(hào)輸入輸出端， 數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端連接可編程邏輯器件的輸入端，可編程邏輯器件的第一輸出端連 接鍵盤的輸入端，可編程邏輯器件的第二輸出端連接存儲(chǔ)器的輸入端，可編程邏輯器件的 第三輸出端連接液晶屏的輸入端，可編程邏輯器件的第四輸出端連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘的輸入端， 可編程邏輯器件的第五輸出端連接USB的輸入端，鍵盤的輸出端連接數(shù)字信號(hào)處理器的輸 入端；
本發(fā)明的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法，包括以下步驟
步驟1 采用低通濾波、高通濾波和均值濾波相結(jié)合的方法對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字 濾波
步驟2 采用中值濾波的方法，對(duì)經(jīng)步驟1處理的信號(hào)進(jìn)行抑制基線漂移操作；
步驟3 采用獨(dú)立分量算法，對(duì)經(jīng)步驟2處理過的信號(hào)進(jìn)行偽跡消除操作。
步驟1所述的高通濾波包括以下步驟
步驟1 根據(jù)過渡帶寬度和阻帶衰減確定窗函數(shù)為凱澤窗；
步驟2:生成數(shù)字濾波器系數(shù)，采用MATLAB中的Signal Processing Toolbox 6. 2工 具自動(dòng)生成數(shù)字低通濾波器、高通濾波器的系數(shù)；
步驟3 通過卷積計(jì)算，實(shí)現(xiàn)濾波，公式如下 NA
y{n) = Yh(i)x(n-i)，ν為濾波器系數(shù)個(gè)數(shù)，為濾
1=0(O < < Ar-I)h(i) (i € N)
波器系數(shù)，Φ- .、為原始腦電數(shù)據(jù)，為濾波后的腦電數(shù)據(jù)；
步驟1所述的均值濾波包括以下步驟
步驟1 確定均值濾波緩沖區(qū)的大小，本發(fā)明中緩沖區(qū)大小為4，即可存放4個(gè)腦電數(shù) 據(jù)，分別用
3^、3^+1、3^+2、3--[+β (其中i e N)表示；
步驟2 求緩沖區(qū)中 、ai+1、ai+2、ai+3的平均值b ；
步驟3 比較 、ai+1、ai+2、ai+3,找出最大值與最小值；
步驟4 若最大值與最小值之差大于2，用平均值b替代ai ；若最大值與最小值之差小 于2，用平均值b替代 、a
i+1、^i+2、^i+3 >
6步驟5 將緩沖區(qū)的4個(gè)數(shù)依次向右移動(dòng)一位，此時(shí)b已移除緩沖區(qū)，同時(shí)新的腦電數(shù) 據(jù)ai+4進(jìn)入緩沖區(qū)，轉(zhuǎn)到步驟2;
步驟1所述的低通濾波的指標(biāo)包括采樣頻率為1000Hz ；低通濾波器截止頻率為 IOOHz,阻帶截止頻率為150Hz ；高通濾波器截止頻率為1. 5Hz ；通帶紋波為0. 05，阻帶紋波 為0. 01 ；濾波器的系數(shù)個(gè)數(shù)為45個(gè)；
步驟2所述的中值濾波方法包括以下步驟
步驟1 建立濾波緩沖區(qū)，本申請(qǐng)中濾波緩沖區(qū)大小為161 ；
步驟2 對(duì)緩沖區(qū)中的腦電數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)為數(shù)字濾波后的數(shù)據(jù))按從小到大的順序排列 獲得中值；
步驟3 基線校正，將緩沖區(qū)(排序前)中的末端腦電數(shù)據(jù)與步驟2獲得的中值相減，抵 消漂移；
步驟4:更新緩沖區(qū)，將緩沖區(qū)中的腦電數(shù)據(jù)依次向右移動(dòng)一位，末端數(shù)據(jù)移出緩沖 區(qū)，同時(shí)新的腦電數(shù)據(jù)移入緩沖區(qū)，轉(zhuǎn)到步驟2 ； 步驟3所述的獨(dú)立分量算法，包括以下步驟
步驟1 對(duì)經(jīng)過數(shù)字濾波以及基線漂移抑制后的腦電數(shù)據(jù)χ進(jìn)行中心化，使其均值為
0 ；
步驟2 對(duì)步驟1處理后的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行白化處理得到測(cè)量數(shù)據(jù)
步驟3 選擇要估計(jì)的獨(dú)立分量的個(gè)數(shù)《 ,令已經(jīng)分離的獨(dú)立分量的個(gè)數(shù)P是1 ；
步驟4:選擇具有單位范數(shù)的初始化向量; 步驟5:更新Wp，公式為
wp Zgiwlτ￡)]- ^tgf(WjrZ)IWi, (1 彡 i 彡 p，i e N)
式中，E[]是求期望運(yùn)算，g(X)=tanh(X) =(e"x-e"(-x))/(e"2+e"(-x)),g'(x)是 g(x) 的導(dǎo)數(shù)；
步驟6 對(duì)"V進(jìn)行正交化處理。
步驟7:標(biāo)準(zhǔn)化Wii，公式為
步驟8 如果、尚未收斂即1 ,則返回步驟5，若收斂即1 ,則轉(zhuǎn)到步 驟9 ；
步驟9 計(jì)算相應(yīng)的獨(dú)立分量A，如果則返回步驟4，置+ 1 ；反之 說明已經(jīng)得到全部獨(dú)立分量。
7
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明一種便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀，穩(wěn)定性、可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì) 偶發(fā)、短暫、陣發(fā)或具有特征性的腦電活動(dòng)的動(dòng)態(tài)長期監(jiān)測(cè)，且不影響患者的正常生活學(xué)習(xí) 工作，由于可連續(xù)記錄較長時(shí)間的腦電數(shù)據(jù)，因此對(duì)癲癇及腦血管疾病的診斷以及睡眠的 研究和分析有重要的臨床價(jià)值，本發(fā)明還采用了獨(dú)立分量方法來消除偽跡，改變了目前方 法無法徹底濾除心電噪聲、肌電噪聲的缺陷，同時(shí)，采用中值濾波方法抑制基線漂移，使輸 出波形更佳平穩(wěn)。


圖1為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀模擬處理模塊與右腿驅(qū)動(dòng)電路原理圖； 圖3為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖； 圖4為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀模數(shù)轉(zhuǎn)換電路時(shí)序控制示意圖； 圖5為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀模數(shù)轉(zhuǎn)換電路時(shí)序控制流程圖； 圖6為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號(hào)處理器示意圖； 圖7 (a)為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀NANDFLASH存儲(chǔ)器電路原理圖； 圖7 (b)為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀SD存儲(chǔ)器電路原理圖； 圖8為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀液晶屏電路原理圖； 圖9為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路原理圖； 圖10為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法均值濾波流程圖； 圖11為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法低通濾波仿真頻譜示意圖； 圖12(a)為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法原始的腦電波形信號(hào)示意圖； 圖12(b)為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法低通濾波后的腦電波形示意圖； 圖13為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法高通濾波仿真頻譜示意圖； 圖14為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法高通濾波后的腦電波形示意圖； 圖15為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法中值濾波流程圖； 圖16本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法中值濾波后的腦電波形示意圖； 圖17為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法獨(dú)立分量算法流程圖； 圖18(a)為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法第一路原始信號(hào)示意圖； 圖18(b)為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法第二路原始信號(hào)示意圖； 圖19為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法經(jīng)過獨(dú)立算法分離后的心電波形示意圖； 圖20為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法經(jīng)過獨(dú)立算法分離后的腦電波形； 圖21為本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀經(jīng)腦電監(jiān)護(hù)儀最終確定的腦電波形示意圖； 其中，1信號(hào)采集單元，2腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元，3上位機(jī)，4模擬處理模塊，5模數(shù)轉(zhuǎn) 換電路，6右腿驅(qū)動(dòng)電路，7腦電極，2-1數(shù)字信號(hào)處理器，2-2可編程邏輯器件，2-3鍵盤，2-4 存儲(chǔ)器，2-5液晶屏，2-6實(shí)時(shí)時(shí)鐘，2-7USB，4-l射頻抑制電路，4_2初級(jí)放大電路，4_3工頻 焰波電路，4-4后級(jí)放大濾波電路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明裝置如圖1所示，由腦電信號(hào)采集單元1、腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元2、上位機(jī)3組 成，信號(hào)采集單元1的輸入輸出端連接腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元2的第一輸入輸出端，腦電信 號(hào)分析存儲(chǔ)單元2的第二數(shù)字信號(hào)輸入輸出端連接上位機(jī)3的輸入輸出端；
所述的腦電信號(hào)采集單元1由模擬處理模塊4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5、右腿驅(qū)動(dòng)電路6和腦 電極7組成，其中，腦電極7由第一腦電極、第二腦電級(jí)，……，第η腦電極組成，腦電極7的 輸出端通過導(dǎo)聯(lián)線連接模擬處理模塊4的輸入端，模擬處理模塊4的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路5的輸入端，模數(shù)處理模塊4的初級(jí)放大電路輸出端連接右腿驅(qū)動(dòng)電路6的輸入端；
如圖2所示，所述的模擬處理模塊4由射頻抑制電路4-1、初級(jí)放大電路4-2、工頻焰波 電路4-3、后級(jí)放大濾波電路4-4組成，腦電極7的輸出端連接射頻抑制電路4-1的輸入端， 射頻抑制電路4-1的輸出端連接初級(jí)放大電路4-2的輸入端，初級(jí)放大電路4-2的輸出端 連接工頻焰波電路4-3的輸入端，工頻焰波電路4-3的輸出端連接后級(jí)放大濾波電路4-4 的輸入端，后級(jí)放大濾波電路4-4的輸出端作為模擬處理模塊4的輸出端；
本發(fā)明使用一個(gè)差分低通濾波器在儀表放大器前提供射頻衰減濾波，確保盡可能多地 從輸入端去除射頻能量，保持每個(gè)輸入端和地之間的交流電流信號(hào)平衡，以及在測(cè)量帶寬 內(nèi)保持足夠高的輸入阻抗以避免降低對(duì)輸入信號(hào)源的帶載能力，其選用的電阻器起到把儀 表放大器的輸入電路與外部信號(hào)源隔離的作用；
射頻抑制電路4-1由電阻和電容組成，電阻由第一電阻Rll和第二電阻R12組成，電容 由第一電容C11、第二電容C12和第三電容C13組成，第一電阻Rll的一端連接腦電極，第 一電阻Rll的另一端連接第一電容Cll的一端、射頻抑制電路4-1的第一輸出端、第二電容 C12的一端，第一電容Cll的另一端連接初級(jí)放大電路AD623的引腳5，第二電阻R12的一端 連接腦電極的參考電極，第二電阻R12的另一端連接第二電容C12的另一端、第三電容C13 的一端、射頻抑制電路4-1的第二輸出端，第三電容R13的另一端連接初級(jí)放大電路AD623 的引腳5;
初級(jí)放大電路4-2由電阻、電容和運(yùn)算放大器組成，電阻由第三電阻R13、第四電阻 R14、第五電阻R16組成，運(yùn)算放大器由第一運(yùn)算放大器U12A和第二運(yùn)算放大器Ull組成， 射頻抑制電路4-1的第一輸出端連接第二運(yùn)算放大器Ull的反相輸入端2，射頻抑制電路 4-1的第二輸出端連接第二運(yùn)算放大器Ull的正向輸入端3，第二運(yùn)算放大器的輸出端6連 接第五電阻R16的一端、初級(jí)放大電路4-2的第一輸出端，第五電阻R16的另一端連接第一 運(yùn)算放大器U12A的反相輸入端2、第四電容C14的一端，第四電容C14的另一端連接第一運(yùn) 算放大器U12A的輸出端1、第二運(yùn)算放大器Ull的5端并接REFl，第一運(yùn)算放大器U12A的 4端接電源，第一運(yùn)算放大器U12A的11端接地，第二運(yùn)算放大器Ull的1端連接第三電阻 R13的一端，第二運(yùn)算放大器Ull的8端連接第四電阻R14的一端，第三電阻R13的另一端、 第四電阻R14的另一端連接并接初級(jí)放大電路4-2第二輸出端，第二運(yùn)算放大器Ull的7端 接電源，第二運(yùn)算放大器Ul 1的4端接地；其中，第一運(yùn)算放大器U12A的型號(hào)為AD8609AR， 第二運(yùn)算放大器Ull的型號(hào)為AD623 ；
雖然前置的初級(jí)放大電路對(duì)共模干擾具有較強(qiáng)的抑制作用，但有部分工頻干擾是以差 模信號(hào)方式進(jìn)入電路的，且頻率處于腦電信號(hào)的頻帶之內(nèi)，加上電極和輸入回路不穩(wěn)定等 因素，初級(jí)放大電路輸出的腦電信號(hào)仍存在較強(qiáng)的工頻干擾，所以必須專門濾除，通常說的 50Hz工頻干擾實(shí)際上頻率并不僅僅是50Hz，50Hz的整數(shù)倍諧波頻率的干擾也不能忽視，其
9幅值比50Hz的干擾小，并且在低通濾波時(shí)可以濾除其它諧波，因此這里只做50Hz的陷波， 利用雙T網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器構(gòu)成的有源雙T帶阻濾波電路，抑制生物信號(hào)測(cè)中的工頻50Hz 干擾；
工頻焰波電路4-3由電阻、電容、運(yùn)算放大器組成，其中，電阻由第六電阻RX31、第七 電阻RX32、第八電阻RX33、第九電阻RX34、第十電阻RX35、第i^一電阻RX36和第十二電阻 RX37組成，電容由第五電容CX31、第六電容CX32、第七電容CX33和第八電容CX34組成，運(yùn) 算放大器由第三運(yùn)算放大器UX2A、第四運(yùn)算放大器UX2B組成；初級(jí)放大電路4-2的第一 輸出端連接第六電阻RX31的一端，第六電阻RX31的另一端連接第七電阻RX32的一端、第 七電容CX33的一端，第七電阻RX32的另一端、第八電阻RX33的一端相連并連接第五電容 CX31的一端、第六電容CX32的一端，第五電容CX31的另一端、第六電容CX32的另一端相連 并連接第九電阻RX34的一端、第十電阻RX35的一端、第四運(yùn)算放大器UX2B的輸出端7，第 九電阻RX34的另一端、第十電阻RX35的另一端相連，并連接第七電容CX33的另一端、第八 電容CX34的一端，第八電阻RX34的另一端連接第三運(yùn)算放大器UX2A的正相輸入端3、第 八電阻RX33的另一端，第三運(yùn)算放大器UX2A的反相輸入端2連接第三運(yùn)算放大器UX2A的 輸出端1、工頻焰波電路4-3的輸出端、第十一電阻RX36的一端，第三運(yùn)算放大器UX2A的4 端接電源，第三運(yùn)算放大器UX2A的11端接地，第十一電阻RX36的另一端、第十二電阻RX37 的一端相連并連接第四運(yùn)算放大器UX2B的正相輸入端5，第十二電阻RX37的另一端接模擬 地；其中，第三運(yùn)算放大器UX2A和第四運(yùn)算放大器UX2B的型號(hào)均為AD8609AR ；
后級(jí)放大濾波電路由濾波與放大電路兩部分組成，采用一個(gè)一階有源濾波器與一個(gè)放 大器串聯(lián)，形成本系統(tǒng)的后級(jí)放大與濾波電路，其中R18與C15組成的低通濾波電路，R17與 R18組成的放大電路，后兩級(jí)放大為39倍；當(dāng)輸入信號(hào)頻率變化時(shí)，只有電容的阻抗受到影
響輸入信號(hào)頻率很低時(shí)，電容相當(dāng)于開路，此時(shí)運(yùn)放相當(dāng)于具有放大倍數(shù)為-戰(zhàn)8/爲(wèi)7的放 大器；輸入信號(hào)在較高頻率處，電容相當(dāng)于短路，此時(shí)運(yùn)放的輸出端接地，起到濾除高頻信 號(hào)的作用；
后級(jí)放大濾波電路4-4由電阻、電容和運(yùn)算放大器組成，其中，電阻由第十三電阻R17、 第十四電阻R18、第十五電阻R19、第十六電阻10組成，電容由第九電容C15、第十電容C16 組成，運(yùn)算放大器由第五運(yùn)算放大器U12B、第六運(yùn)算放大器U12C組成，工頻焰波電路4-3的 輸出端連接第十三電阻R17的一端，第十三電阻R17的另一端連接第十四電阻R18的一端、 第九電容C15的一端、第五運(yùn)算放大器U12B的反相輸入端6，第五運(yùn)算放大器U12B的正相 輸入端接模擬地，第十四電阻R18的另一端、第九電容C15的另一端相連并連接第五運(yùn)算放 大器U12B的輸出端7、第十五電阻R19的一端，第十五電阻R15的另一端連接第十六電阻 R16的一端、第十電容C16的一端、第六運(yùn)算放大器U12C的反相輸入端9，第六運(yùn)算放大器 U12C的正相輸入端10接模擬地，第十六電阻RlO的另一端、第十電容C16的另一端連接第 六運(yùn)算放大器U12C的輸出端8、后級(jí)放大濾波電路4-4的輸出端OUT ；其中，第五運(yùn)算放大 器U12B和第六運(yùn)算放大器U12C的型號(hào)均為AD8609AR ；
在信號(hào)的放大過程中，為了抑制共模電壓，需要使用共模抑制比較高的儀表放大器，但 是儀表放大器的兩個(gè)輸入端受到的共模信號(hào)影響可能不同，這個(gè)不同的共模信號(hào)的差便作 為差模信號(hào)引入到儀表放大器之前，而儀表放大器不能夠抑制差模信號(hào)，從而引入噪聲；本 實(shí)施例通過降低共模電壓的方式來解決這個(gè)問題，在右腿驅(qū)動(dòng)電路中，儀表放大器的COM端把共模信號(hào)引出，再將共模信號(hào)以負(fù)反饋的形式接回到人體，從而達(dá)到降低共模信號(hào)的 目的；
右腿驅(qū)動(dòng)電路6由電阻、電容和運(yùn)算放大器組成，電阻由第i^一電阻R15、第十二電阻 RR1、第十三電阻RR2組成，電容由第十一電容CR3、第十二電容CR4組成，運(yùn)算放大器由第七 運(yùn)算放大器U12D、第八運(yùn)算放大器URA組成，初級(jí)放大電路4-2的第二輸出端連接第七運(yùn)算 放大器U12D的正相輸入端12，第七運(yùn)算放大器U12D的反相輸入端13連接第七運(yùn)算放大器 U12D的輸出端14、第十一電阻R15的一端，第十一電阻R15的另一端連接第十二電阻RRl的 一端、第十一電容CR3的一端、第八運(yùn)算放大器URA的反相輸入端2，第十二電阻RRl的另一 端、第十一電容CR3的另一端相連并連接第八運(yùn)算放大器URA的輸出端1、第十三電阻RR2 的一端、第十二電容CR4的一端，第十三電阻RR2的另一端連接第十二電容CR4的另一端； 其中，第七運(yùn)算放大器U12D的型號(hào)為AD8609AR，第八運(yùn)算放大器URA的型號(hào)為0P296GRU ；
模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5如圖3所示，由運(yùn)算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、參考源芯片、電阻、電容組 成，其中，電阻由第一電阻R65、第二電阻R62、第三電阻R61組成，電容由第一電容C610、第 二電容C63、第三電容C62、第四電解電容EC61組成；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的2腳連接第一電容 C610的一端，第一電容C610的另一端接模擬地，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的3腳連接參考源芯片Ul 的6腳、第二電容C63的一端，第二電容C63的另一端接模擬地，參考源芯片Ul的2腳連接 第三電容C62的一端、第四電解電容EC61的一端并接+3. 3V電源，參考源芯片Ul的4腳連 接第三電容C62的另一端、第四電解電容EC61的另一端并接模擬地，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的19 腳連接運(yùn)算放大器的輸出端6、運(yùn)算放大器的反相輸入端2，運(yùn)算放大器的 正相輸入端連接后級(jí)放大濾波電路4-4的輸出端OUT，運(yùn)算放大器U6_l的8腳連接第二電 阻R62的一端、第三電阻R61的一端，第二電阻R62的另一端接模擬地，第三電阻R61的另一 端+3. 3V電源，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的10腳接模擬地，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的15腳連接第一電阻 R65的一端，并與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的1腳、20腳相連并接+3. 3V電源，第一電阻R65的另一 端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的14腳、數(shù)字信號(hào)處理器2-1的E2腳，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的11腳 連接可編程邏輯器件2-2的71腳，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的13腳、12腳依次連接數(shù)字信號(hào)處理 器2-1的Dl腳、D3腳；其中，參考源芯片的型號(hào)為ADR441，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的型號(hào)為AD7689， 運(yùn)算放大器的型號(hào)為ADA4841-1 ；
由于腦電信號(hào)為16路，所以需要使用兩片AD7689來滿足信號(hào)通道路數(shù)的要求。本實(shí) 施例通過同時(shí)給兩個(gè)ADC的CNV端置高來同時(shí)采樣16路信號(hào)，兩片ADC時(shí)的時(shí)序圖如圖4 所示，使用兩片ADC進(jìn)行16路數(shù)據(jù)AD轉(zhuǎn)換的程序流程圖如圖5所示，首先對(duì)第一個(gè)ADC按 照正常的時(shí)序提供CNV，使前8路信號(hào)正常的轉(zhuǎn)換，此時(shí)第二片ADC的CNV仍處于高電平，即 仍處于保持狀態(tài)。由于發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)CNV處于低電平狀態(tài)，因此在第一片ADC轉(zhuǎn)換并傳輸完 成8路后，繼續(xù)保持CNV為低電平，同時(shí)將第二片ADC的CNV置低，開始正常的轉(zhuǎn)換，當(dāng)?shù)诙?片ADC也轉(zhuǎn)換并傳輸完成8路時(shí)，將兩個(gè)ADC的CNV同時(shí)置高，開始下一個(gè)周期的轉(zhuǎn)換，由 于DSP讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間要小于ADC轉(zhuǎn)換的時(shí)間，因此AD轉(zhuǎn)換一直進(jìn)行，并且不會(huì)造成數(shù)據(jù) 的覆蓋等問題；
模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5與數(shù)字信號(hào)處理器2-1連接如圖6所示，其中，可編程邏輯器件CPLD 的型號(hào)為EPM570T144C5，數(shù)字信號(hào)處理器的型號(hào)為ADSP-BF533 ； EPM570T144C5的7腳、 141 腳、142 腳、143 腳、121 腳、122 腳、123 腳、124 腳、125 腳、127 腳、129 腳、130 腳、109 腳、
11110腳、111腳、112腳、113腳、114腳、117腳、118腳、119腳、120腳依次連接D2腳、E2腳、 Dl 腳、D3 腳、M9 腳、N9 腳、P9 腳、M8 腳、N8 腳、P8 腳、M7 腳、N7 腳、M13 腳、M14 腳、N14 腳、 N13 腳、N12 腳、Mll 腳、Nll 腳、P13 腳、P12 腳、Pll 腳；
所述的腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元2包括數(shù)字信號(hào)處理器2-1、可編程邏輯器件2-2、鍵盤 2-3、存儲(chǔ)器2-4、液晶屏2-5、實(shí)時(shí)時(shí)鐘2-6、USB2-7，數(shù)字信號(hào)處理器2_1的第一信號(hào)輸入 輸出端作為腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元2的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器2-1的第二輸入輸出 端連接存儲(chǔ)器2-4的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器2-1的第三輸入輸出端連接液晶屏2-5 的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器2-1的第四輸入輸出端連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘2-6的輸入輸出端，數(shù) 字信號(hào)處理器2-1的第五輸入輸出端連接USB2-7的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器2-1的第 六輸入輸出端作為腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元2的數(shù)字信號(hào)輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器2-1 的輸出端連接可編程邏輯器件2-2的輸入端，可編程邏輯器件2-2的第一輸出端連接鍵盤 2-3的輸入端，可編程邏輯器件2-2的第二輸出端連接存儲(chǔ)器2-4的輸入端，可編程邏輯器 件2-2的第三輸出端連接液晶屏2-5的輸入端，可編程邏輯器件2-2的第四輸出端連接實(shí) 時(shí)時(shí)鐘2-6的輸入端，可編程邏輯器件2-2的第五輸出端連接USB2-7的輸入端，鍵盤2_3 的輸出端連接數(shù)字信號(hào)處理器2-1的輸入端；
存儲(chǔ)器2-4如圖7 (a)、圖7 (b)所示，圖7 (a)為NANDFLASH存儲(chǔ)器與數(shù)字信號(hào)處理器 2-1電路原理圖，包括電阻、電容、NANDFLASH存儲(chǔ)器，電阻由第一電阻R101、第二電阻R102、 第三電阻R17、第四電阻R16、第五電阻R15、第六電阻R14組成，所述的NANDFLASH存儲(chǔ)器 的型號(hào)為K9F1G08U0A，NANDFLASH存儲(chǔ)器UlO的19腳連接第一電阻RlOl的一端，第一電阻 RlOl的另一端連接第二電阻R102的一端并接3. 3V電源，第二電阻的另一端R102的另一端 連接第三電阻R17的一端、NANDFLASH存儲(chǔ)器UlO的7腳，第三電阻R17的另一端連接數(shù)字 信號(hào)處理器2-1的A5端，NANDFLASH存儲(chǔ)器UlO的腳9連接第四電阻R16的一端，第四電 阻R16的另一端連接數(shù)字信號(hào)處理器2-1的A4端，NANDFLASH存儲(chǔ)器UlO的8腳、18腳依 次連接數(shù)字信號(hào)處理器2-1的H14腳、G14腳，NANDFLASH存儲(chǔ)器UlO的17腳連接第五電阻 R15的一端，第五電阻R15的另一端連接數(shù)字信號(hào)處理器2-1的K14腳，NANDFLASH存儲(chǔ)器 UlO的16腳連接第六電阻R14的一端，第六電阻R14的另一端連接數(shù)字信號(hào)處理器2_1的 L14端，NANDFLASH存儲(chǔ)器UlO的12腳、37腳相連并接3. 3V電源；NANDFLASH存儲(chǔ)器UlO 的29腳 33腳、42腳 44腳依次連接數(shù)字信號(hào)處理器2-1的M9腳、N9腳、P9腳、M8腳、 N8腳、P8腳、M7腳、N7腳，NANDFLASH存儲(chǔ)器UlO的13腳、36腳相連并接地；
圖7 (b)為SD存儲(chǔ)器電路原理圖，由電阻、SD存儲(chǔ)器組成，其中，電阻由第一電阻R10、 第二電阻R11、第三電阻R18、第四電阻R19、第五電阻R12、第六電阻R13組成，SD存儲(chǔ)器TF 的1腳、8腳分別連接第一電阻RlO的一端、第二電阻Rll的一端，第一電阻RlO的另一端、 第二電阻Rll的另一端、SD存儲(chǔ)器TF的4腳相連并接+3. 3V電源，SD存儲(chǔ)器TF的2腳連 接第三電阻R18的一端、可編程邏輯器件2-2的144腳，SD存儲(chǔ)器TF的5腳連接第四電阻 R19的一端、數(shù)字信號(hào)處理器2-1的Dl腳，SD存儲(chǔ)器TF的3腳連接第五電阻R12的一端、 數(shù)字信號(hào)處理器2-1的D3腳，SD存儲(chǔ)器TF的7腳連接第六電阻R13的一端、數(shù)字信號(hào)處 理器2-1的E2腳，第三電阻R18、第四電阻R19、第五電阻R12、第六電阻R13的另一端相連 并接+3. 3V電源；其中SD存儲(chǔ)器的型號(hào)為TF CARD ；
液晶屏2-5如圖8所示，由總線驅(qū)動(dòng)芯片、液晶屏、電阻組成，總線驅(qū)動(dòng)芯片由第一總線
12驅(qū)動(dòng)芯片U21和第二總線驅(qū)動(dòng)芯片U22組成，電阻由第一電阻R21和第二電阻R22組成，第 一總線驅(qū)動(dòng)芯片U21的19腳連接可編程邏輯器件2-2的66腳、第二電阻R22的一端，第一 總線驅(qū)動(dòng)芯片U21的1腳連接第一電阻R21的一端、第二總線驅(qū)動(dòng)芯片U22的1腳，第一電 阻R21的另一端連接第二電阻R22的另一端并接3. 3V電源，第一總線驅(qū)動(dòng)芯片U21的2 9腳依次連接數(shù)字信號(hào)處理器2-1的B5腳、B6腳、A6腳、C6腳、B7腳、A7腳、B8腳、C8腳， 第一總線驅(qū)動(dòng)芯片U21的11 18腳依次連接液晶屏的1腳、3腳、5腳、7腳、9腳、11腳、13 腳、15腳，第一總線驅(qū)動(dòng)芯片U21的10腳接地，第二總線驅(qū)動(dòng)芯片U22的1腳連接第一電阻 R21的另一端，第二總線驅(qū)動(dòng)芯片U22的5腳、7腳依次連接數(shù)字信號(hào)處理器2_1的K2腳、 Ml腳，第二總線驅(qū)動(dòng)芯片U22的17腳、15腳、13腳依次連接液晶屏的17腳、19腳、21腳，第 二總線驅(qū)動(dòng)芯片U22的2腳、4腳、6腳、8腳、9腳、10腳相連并接地；
實(shí)時(shí)時(shí)鐘2-6如圖9所示，由實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、電阻、電容、晶振組成，其中，電阻由第一 電阻R96、第二電阻R97、第三電阻R98、第四電阻R99組成，電容由第一電容C92、第二電容 C93、第三電容C94組成，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片U9的1腳連接晶振Y4的一端、第一電容C92的一端、 第二電容C93的一端、第三電容C94的一端，第一電容C92的另一端、第二電容C93的另一 端、第三電容C94的另一端相連并接地，晶振Y4的另一端連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片U9的2腳，實(shí) 時(shí)時(shí)鐘芯片U9的8腳接電池，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片U9的7腳連接第一電阻R96的一端，實(shí)時(shí)時(shí)鐘 芯片U9的6腳連接第二電阻R97的一端、數(shù)字信號(hào)處理器2-1的D2腳，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片U9 的5腳連接第三電阻R98的一端、數(shù)字信號(hào)處理器2-1的Cl端，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片U9的3腳連 接第四電阻R99的一端、可編程邏輯器件2-2的1腳，第一電阻R96的另一端、第二電阻R97 的另一端、第三電阻R98的另一端、第四電阻R99的另一端相連并接+3. 3V電源；
在監(jiān)護(hù)階段，患者攜帶監(jiān)護(hù)儀器，頭部戴電極帽，電極按照腦電協(xié)會(huì)國際聯(lián)合會(huì)的 10/20方式進(jìn)行放置，電極通過導(dǎo)聯(lián)線與監(jiān)護(hù)儀連接，患者可以進(jìn)行正常工作學(xué)習(xí)生活，監(jiān) 護(hù)儀將采集處理后的腦電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本機(jī)攜帶的SD卡存儲(chǔ)器或者NANDFLASH中；監(jiān)護(hù)階段 完成以后，醫(yī)生使用USB線將監(jiān)護(hù)儀連接到上位機(jī)，或者使用讀卡器將SD卡連接到上位機(jī)， 通過上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、存儲(chǔ)、濾波、分析、顯示，最終作為醫(yī)生的診斷依據(jù)。
本實(shí)施例便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀控制方法包括以下步驟
步驟1 采用低通濾波、高通濾波和均值濾波相結(jié)合的方法對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字 濾波，其中，均值濾波的流程如圖10所示； 生成的低通濾波器系數(shù)如表1所示 表1數(shù)字低通濾波器系數(shù)
系數(shù)1-10系數(shù)11-20系數(shù)21-30系數(shù)31-40系數(shù)41-46-0.0019-0.00610.1156-0. 01380. 0062-0.00260. 00720.19480. 01160. 0051-0.00140.02030. 24350.02380. 00170. 00170.02380. 24350.0203-0.00140. 00510. 01160. 19480. 0072-0. 00260. 0062-0. 01380.1156-0.0061-0.00190. 0031-0. 04010.0336-0..0125-0.0037-0. 0491-0.0256-0.0106-0.0106-0.0256-0.0491-0.0037-0..01250.0336-0.04010. 0031
13生成的高通濾波器的系數(shù)如表2所示 表2數(shù)字高通濾波器系數(shù)
系數(shù)1-9系數(shù)10-18系數(shù)19-27系數(shù)28-36系數(shù)37-45-0.0026-0.0029-0.0030-0.0030-0.0029-0.0027-0.0029-0.0030-0.0030-0.0028-0.0027-0.0029-0.0030-0.0030-0.0028-0.0027-0.0029-0.0030-0.0030-0.0028-0.0028-0.00290.9970-0.0029-0.0028-0.0028-0.0030-0.0030-0.0029-0.0027-0.0028-0.0030-0.0030-0.0029-0.0027-0.0028-0.0030-0.0030-0.0029-0.0027-0.0029-0.0030-0.0030-0.0029-0.0026
數(shù)字低通濾波和數(shù)字高通濾波的仿真圖如圖11 圖14所示； 步驟2 采用中值濾波的方法，流程如圖15所示，對(duì)經(jīng)步驟1處理的信號(hào)進(jìn)行抑制基線 漂移操作，如圖16所示；
步驟3 采用獨(dú)立分量算法如圖17，對(duì)經(jīng)步驟2處理過的信號(hào)進(jìn)行偽跡消除操作，操作 結(jié)果如圖18 (a)、圖18(b)、圖19、圖20 ；
經(jīng)腦電監(jiān)護(hù)儀最終確定的腦電波形如圖21所示。
權(quán)利要求
一種便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀，其特征在于該裝置由腦電信號(hào)采集單元、腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元、上位機(jī)組成，腦電信號(hào)采集單元的輸入輸出端連接腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第一輸入輸出端，腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第一數(shù)字信號(hào)輸入輸出端連接上位機(jī)的輸入輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀，其特征在于所述的腦電信號(hào)采集 單元由模擬處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、右腿驅(qū)動(dòng)電路和腦電極組成，其中，腦電極由第一腦 電極、第二腦電級(jí)，……，第η腦電極組成，腦電極的輸出端通過導(dǎo)聯(lián)線連接模擬處理模塊 的輸入端，模擬處理模塊的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端作 為腦電信號(hào)采集單元的輸出端，模數(shù)處理模塊的初級(jí)放大電路輸出端連接右腿驅(qū)動(dòng)電路的 輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀，其特征在于所述的模擬處理模塊 由射頻抑制電路、初級(jí)放大電路、工頻焰波電路、后級(jí)放大濾波電路組成，腦電極的輸出端 連接射頻抑制電路的輸入端，射頻抑制電路的輸出端連接初級(jí)放大電路的輸入端，初級(jí)放 大電路的輸出端連接工頻焰波電路的輸入端，工頻焰波電路的輸出端連接后級(jí)放大濾波電 路的輸入端，后級(jí)放大濾波電路的輸出端作為模擬處理模塊的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀，其特征在于所述的腦電信號(hào)分析 存儲(chǔ)單元包括數(shù)字信號(hào)處理器、可編程邏輯器件、鍵盤、存儲(chǔ)器、液晶屏、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、USB接 口，數(shù)字信號(hào)處理器的第一信號(hào)輸入輸出端作為腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第一輸入輸出 端，數(shù)字信號(hào)處理器的第二輸入輸出端連接存儲(chǔ)器的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器的第三 輸入輸出端連接液晶屏的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器的第四輸入輸出端連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘的 輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器的第五輸入輸出端連接USB的輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器 的第六輸入輸出端作為腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第二數(shù)字信號(hào)輸入輸出端，數(shù)字信號(hào)處理 器的輸出端連接可編程邏輯器件的輸入端，可編程邏輯器件的第一輸出端連接鍵盤的輸入 端，可編程邏輯器件的第二輸出端連接存儲(chǔ)器的輸入端，可編程邏輯器件的第三輸出端連 接液晶屏的輸入端，可編程邏輯器件的第四輸出端連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘的輸入端，可編程邏輯器 件的第五輸出端連接USB的輸入端，鍵盤的輸出端連接數(shù)字信號(hào)處理器的輸入端。
5.權(quán)利要求1所述的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀的控制方法，其特征在于該方法包括以 下步驟步驟1 采用低通濾波、高通濾波和均值濾波相結(jié)合的方法對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字 濾波步驟2 采用中值濾波的方法，對(duì)經(jīng)步驟1處理的信號(hào)進(jìn)行抑制基線漂移操作；步驟3 采用獨(dú)立分量算法，對(duì)經(jīng)步驟2處理過的信號(hào)進(jìn)行偽跡消除操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀的控制方法，其特征在于步驟1所 述的高通濾波包括以下步驟步驟1 根據(jù)過渡帶寬度和阻帶衰減確定窗函數(shù)為凱澤窗；步驟2 生成數(shù)字濾波器系數(shù)，采用MATLAB自動(dòng)生成數(shù)字低通濾波器、高通濾波器的系數(shù)；步驟3 通過卷積計(jì)算，實(shí)現(xiàn)濾波，公式如下J(k) = ^/Z(I)X(/I -0，N為濾波器系數(shù)個(gè)數(shù)，Λ .為濾波器!=0I0 H)h(i) (！ e JVJ系數(shù)，為原始腦電數(shù)據(jù)，為濾波后的腦電數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀的控制方法，其特征在于步驟1所 述的均值濾波包括以下步驟步驟1 確定均值濾波緩沖區(qū)的大小，本發(fā)明中緩沖區(qū)大小為4，即可存放4個(gè)腦電數(shù) 據(jù)，分別用3^、3^+1、3^+2、3--[+β 表示，其中i e N ； 步驟2 確定緩沖區(qū)中 、ai+1、ai+2、ai+3的平均值b ； 步驟3:比較 、 +1、 +2、 +3，確定最大值與最小值；步驟4 若最大值與最小值之差大于2，用平均值b替代ai ；若最大值與最小值之差小 于2，用平均值b替代 、ai+1、^i+2、^i+3 >步驟5 將緩沖區(qū)的4個(gè)數(shù)依次向右移動(dòng)一位，此時(shí)b已移除緩沖區(qū)，同時(shí)新的腦電數(shù) 據(jù)ai+4進(jìn)入緩沖區(qū)，轉(zhuǎn)到步驟2。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀的控制方法，其特征在于步驟2所 述的中值濾波方法包括以下步驟步驟1 建立濾波緩沖區(qū)，本申請(qǐng)中濾波緩沖區(qū)大小為161 ； 步驟2 對(duì)緩沖區(qū)中的腦電數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列獲得中值； 步驟3 基線校正，將緩沖區(qū)中的末端腦電數(shù)據(jù)與步驟2獲得的中值相減，抵消漂移； 步驟4:更新緩沖區(qū)，將緩沖區(qū)中的腦電數(shù)據(jù)依次向右移動(dòng)一位，末端數(shù)據(jù)移出緩沖 區(qū)，同時(shí)新的腦電數(shù)據(jù)移入緩沖區(qū)，轉(zhuǎn)到步驟2。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀的控制方法，其特征在于步驟3所 述的獨(dú)立分量算法，包括以下步驟步驟1 對(duì)經(jīng)過數(shù)字濾波以及基線漂移抑制后的腦電數(shù)據(jù)χ進(jìn)行中心化，使其均值為0;步驟2 對(duì)步驟1處理后的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行白化處理得到測(cè)量數(shù)據(jù)~步驟3 選擇要估計(jì)的獨(dú)立分量的個(gè)數(shù)《，令已經(jīng)分離的獨(dú)立分量的個(gè)數(shù)P是1 ；步驟4 選擇具有單位范數(shù)的初始化向量； 步驟5:更新Wp，公式為 wp 4— I^zg{w,Tζ}] - E[g CwiTz)}wp , \ ζ \ ζ ρ, I e N式中，Ε[]是求期望運(yùn)算，g(X)=tanh(X) =(e"x-e"(-x))/(e"2+e"(-x)),g'(x)是 g(x) 的導(dǎo)數(shù)；步驟6 對(duì)"V進(jìn)行正交化處理 P-IwP 4^wP — Σj^p-1, j eN；./=1 ‘‘‘步驟7 標(biāo)準(zhǔn)化公式為...,wPIhwF、步驟8:如果》尚未收斂即w則返回步驟5，若收斂即=1,則轉(zhuǎn)到步* ？ ？ Iι F P驟9 ；步驟9 計(jì)算相應(yīng)的獨(dú)立分量九= WijX，如果P則返回步驟4，置ρ+ 1 ；反之 說明已經(jīng)得到全部獨(dú)立分量。
全文摘要
一種便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀及其控制方法，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，該腦電儀由腦電信號(hào)采集單元、腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元、上位機(jī)組成，腦電信號(hào)采集單元的輸入輸出端連接腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第一輸入輸出端，腦電信號(hào)分析存儲(chǔ)單元的第一數(shù)字信號(hào)輸入輸出端連接上位機(jī)的輸入輸出端；本發(fā)明便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀，穩(wěn)定性、可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)偶發(fā)、短暫、陣發(fā)或具有特征性的腦電活動(dòng)的動(dòng)態(tài)長期監(jiān)測(cè)，且不影響患者的正常生活學(xué)習(xí)工作，由于可連續(xù)記錄較長時(shí)間的腦電數(shù)據(jù)，因此對(duì)癲癇及腦血管疾病的診斷以及睡眠的研究和分析有重要的臨床價(jià)值。
文檔編號(hào)A61B5/0476GK101966080SQ201010519130
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者代繼成, 劉世昌, 慈國輝, 朱萬里, 牟超, 王子敬, 王明全, 金晶 申請(qǐng)人:東北大學(xué)