便携式脑功能生物反馈仪

摘要

便携式脑功能生物反馈仪，由输入传感器即接人体的脑电测量导联、放大与选频模块、导联脱落自动检测模块、屏蔽驱动与右腿驱动模块、A/D采样与转换模块、DSP构成的计算分析模块、触摸屏及扬声器构成的人机交互模块、SD卡构成的存储模块、嵌入式ARM微处理器构成的控制模块构成并依次连接；计算分析模块实现特征脑电成分α波、β波、θ波的提取，给出脑电活动模式；存储模块实现数据与分析结果的保存。本发明通过工程技术手段将脑电信息检测出，并实时反馈给受训练者，通过反复训练产生持久效应，使大脑活动向正常、健康的水平发展，脑电生物反馈疗法更能充分调动受训者的内在潜力，使受训者积极参与治疗。

主权项

1.便携式脑功能生物反馈仪，其特征是包括输入传感器即接人体的脑电测量导联、放大与选频模块、导联脱落自动检测模块、屏蔽驱动与右腿驱动模块、A/D采样与转换模块、DSP构成的计算分析模块、触摸屏及扬声器构成的人机交互模块、SD卡构成的存储模块、嵌入式ARM微处理器构成的控制模块并依次连接；其中嵌入式ARM微处理器完成整个系统控制；放大与选频模块包括高性能的前置放大器和选频放大器，用于进行信号的预处理；A/D采样与转换模块实现信号的模数转换；计算分析模块实现特征脑电成分α波频率8～13Hz、β波14～32Hz、θ波4～8Hz的提取以及特征参数的计算，以对应不同的脑电活动模式；存储模块实现数据与分析结果的保存；输入传感器采用三个电极分别固定在头顶和两侧耳垂，两耳侧的其中一极作为零电极，另外两个电极经过缓冲电路连接到脑电前置放大器的一对差分输入端；所述电极是银或镀银的电极；前置放大器采用高输入阻抗、低噪声、高共模抑制比差分放大器，差分放大器电路放大倍数5000、10000、20000可调，共模抑制比CMRR≥100dB，输入电阻≥100M，短路噪声≤3μV_PP，频带带宽：0.25～75Hz；对脑电信号提取α波，频率为8～13Hz；β波，频率为14～32Hz；θ波，频率为4～8Hz；并计算各成分之间的功率比值，θ/β即是θ波与β波的功率比值，以θ/β等于6为检测阈值，大于6时表示一种思维状态，小于6表示第二种思维状态，将这些脑电信号处理后的信息以视觉或听觉的形式反馈给被测试者，促使被测试者有意识地控制自身的思维状态；该生物反馈仪设有用户交互模块和训练功能模块，通过训练功能模块实现思维状态的反馈训练，用户交互模块实现应用程序框架，通过用户的选择调用若干功能；训练功能模块则对训练者训练，训练功能模块包括对受训者的标准测试模块和实时训练模块，受训者先接受一个标准测试，受训者处于平静放松的状态下，注视位于屏幕中央上的某一静止物体20-60s，将这段时间的脑电信号采集存储起来，计算出衡量注意力平均水平的特征参数值，作为以后反馈训练中进行比较注意力水平的标准值；该生物反馈仪采用嵌入式ARM微处理器为内核，以高速运算的DSP为计算分析模块，以触摸屏和扬声器实现人机交互，并自带SD卡存储；采用前置放大器与共模驱动电路：其中前置放大器由脑电极和耳电极在输入端输入，放大器的偏置电阻Rg1、Rg2调节放大倍数；放大器输出端的接共模驱动电路的电阻R1、R2拾取共模信号，与OP37G构成共模驱动。