1.一种经颅脑刺激多通道数据采集系统,其特征在于:包括经颅超声信号发生模块、经颅超声刺激模块、多通道脑电信号采集处理模块、无线蓝牙通信模块及电极模块;电极模块电连接至实验对象上,用于采集实验对象的脑电信号;多通道脑电信号采集处理模块与多处电极模块电连接,蓝牙通信模块与多通道脑电采集处理模块电连接,用于采集数据的无线传输;经颅超声刺激模块与经颅超声信号发生模块电连接;多通道脑电信号采集处理模块用于采集电极模块的信号,在进行单通道信号处理后,并进行多通道数据融合;经颅超声信号发生模块用于生成刺激信号,将刺激信号发送至经颅超声刺激模块;经颅超声刺激模块用于根据刺激信号向实验对象发射超声刺激;
使用一种经颅脑刺激多通道数据采集系统进行多通道数据融合方法,具体包括以下步骤:S1经颅超声刺激模块根据接收的控制信号向实验对象的预设区域使能超声波刺激;
S2电极模块采集实验对象的原始脑电信号,并将其发送至多通道脑电信号采集处理模块;
S3多通道脑电信号采集处理模块将接收的每一个通道的原始脑电信号进行初步处理,并将初步处理后得到的颅骨上2个通道的脑电信号数据进行融合处理得到优化后的脑电信号,最后得到第一脑电信号;
多通道脑电信号采集处理模块将接收的原始脑电信号进行处理,得到第一脑电信号,具体包括以下步骤:S31、将原始脑电信号经过前端放大器进行信号放大;
S32、经微电极AC放大器进行差分放大及滤波得到颅骨上的两个通道的脑电信号;
S33、经神经信号处理器将模拟信号转化为数字信号;
S34、将颅骨上的每个通道的脑电信号转化为的数字信号数据分别进行卡尔曼滤波,得到最优预测估计值即优化后的单一通道脑电信号值,最后进行数据融合得到融合后的数据;具体步骤如下;
在第一计算单元中,将颅骨上经过初步处理的2个通道的脑电信号数据进行处理,则系统的状态方程和观测方程为(1)式中:x(t)为t时刻的系统状态,即为脑电的实际值;w(t)系统噪声,其协方差为w;zi(t)为观测值,即脑电采集模块两通道各自的测量值;vi(t)为测量噪声,其协方差为vi,i=
1,2;因此可由当前t时刻系统状态x(t|t)分别得到下一时刻两通道的先验估计值xi(t|t+
1)为:
xi(t|t+1)=x(t|t) (2)
则有误差协方差Pi(t+1|t)为:
Pi(t+1|t)=Pi(t|t)+w (3)
根据式(2)和式(3)可迭代求得卡尔曼增益Ki(t+1),后验估计值xi(t+1|t+1)并更新误差协方差Pi(t+1|t+1),其递推公式分别为:xi(t+1|t+1)=xi(t+1|t)+Ki(t+1)·[zi(t+1)‑xi(t+1|t)] (5)Pi(t+1|t+1)=[1‑Ki(t+1)]·Pi(t+1|t) (6)根据式(5)和式(6)可得x1(t+1|t+1)、x2(t+1|t+1)和对应的误差协方差P1(t+1|t+1)、P2(t+1|t+1)可融合得到系统融合状态值x(t+1|t+1)为:由式(1)~式(7)可知,基于卡尔曼滤波的多通道数据融合方法实现状态预测、预测修正、方差更新及状态融合的过程,获得优化后的融合数据;
S35、将优化后的融合数据经第一计算单元进行希尔伯特变换,取包络求得脑电信号峰值形成所述第一脑电信号;
S4多通道脑电信号采集处理模块将第一脑电信号发送给无线蓝牙通信模块。
2.根据权利要求1所述的一种经颅脑刺激多通道数据采集系统,其特征在于:所述多通道脑电信号采集处理模块包括前端放大器、微电极AC放大器、神经信号处理器及第一计算单元;前端放大器与电极模块电连接,用于对接收的电极模块发送的脑电信号进行信号放大,并将放大后信号发送至微电极AC放大器;微电极AC放大器用于对脑电信号进行放大和滤波处理,并将处理后信号发送至神经信号处理器;神经信号处理器用于将脑电信号转化为相应的数字信号,并将转换后的数字信号发送至第一计算单元;第一计算单元用于对数字信号进行信号处理;无线蓝牙通信模块用于对处理好的数据进行无线数据传输。
3.根据权利要求2所述的一种经颅脑刺激多通道数据采集系统,其特征在于:经颅超声信号发生模块包括第二计算单元及功率放大器,第二计算单元按给定的参数生成控制波形信号,功率放大器将控制波形信号进行放大处理,并将处理后的控制信号发送至经颅超声刺激模块。
4.根据权利要求3所述的一种经颅脑刺激多通道数据采集系统,其特征在于:经颅超声刺激模块包括超声换能器及准直器,超声换能器用于将射频放大器发送的控制信号转换为超声波输出,准直器固定连接在超声换能器的输出端,用于将超声波输出限定在设定范围内向实验对象发射。
5.根据权利要求4所述的一种经颅脑刺激多通道数据采集系统,其特征在于:电极模块包括脑电电极,所述脑电电极用于采集实验对象的脑电信号,脑电电极包括四路,其中的两路电极插在实验对象的颅骨上,另两路电极插接在实验对象鼻骨上作为参考电极。
6.根据权利要求3所述的一种经颅脑刺激多通道数据采集系统,其特征在于:所述第一计算单元内置有PCI‑5122数字信号采集卡,第二计算单元内置有AD9850波形发生器。
7.根据权利要求1所述的一种经颅脑刺激多通道数据采集系统,其特征在于:步骤S1根据接收的控制信号向实验对象的预设区域使能超声波刺激,所述控制信号包括对超声波的幅值、时长的控制信号。
8.根据权利要求1所述的一种经颅脑刺激多通道数据采集系统,其特征在于:步骤S2中电极模块采集实验对象的原始脑电信号,具体包括将脑电电极连接至实验对象的脑部预设部位,脑电电极采集实验对象的脑电信号。