技术领域
[0001] 本
发明涉及
脑机接口技术领域，尤其涉及一种脑机接口无线连接装置。
背景技术
[0002] 随着脑机接口技术快速发展，传统通信方式
信号采集、交换的安全性差，调试及维护成本高的缺点，限制了脑机接口大规模的应用。在脑机接口定义中，脑是指有机生命形式的脑或神经系统，机是指任何处理或计算的设备，其形式可以从简单
电路到
硅芯片。其中侵入式脑机接口主要用于重建特殊感觉（例如视觉）以及瘫痪病人的运动功能。此类脑机接口通常直接植入到大脑的灰质，因而所获取的神经信号的
质量比较高。但其缺点是容易引发免疫反应和愈伤组织，进而导致信号质量的衰退甚至消失。部分侵入式脑机接口一般植入到颅腔内，但是位于灰质外。其空间
分辨率不如侵入式脑机接口，但是优于非侵入式。其另一优点是引发免疫反应和愈伤组织的几率较小。皮层
脑电图（ECoG）的技术
基础和脑电图的相似，但是其
电极直接植入到大脑皮层上，硬脑膜下的区域。基于“光反应成像”的脑机接口尚处在理论阶段。其概念是在颅腔内植入可测量单神经元兴奋状态的微型
传感器，以及受其驱动的微型激
光源。可用该激光源的
波长或时间模式的变化来编码神经元的状态，并将信号发送到颅腔外。该概念的优点是可在感染、免疫反应和愈伤反应的几率较小的条件下长时间监视单个神经元的兴奋状态。和侵入式脑机接口一样，研究者也使用非侵入式的神经成像术作为脑机之间的接口在人身上进行了实验。用这种方法记录到的信号被用来加强肌肉
植入物的功能并使参加实验的志愿者恢复部分运
动能力。虽然这种非侵入式的装置方便佩戴于人体，但是由于颅骨对信号的衰减作用和对神经元发出的
电磁波的分散和模糊效应，记录到信号的分辨率并不高。这种信号波仍可被检测到，但很难确定发出信号的脑区或者相关的单个神经元的放电。目前脑机接口领域中其信号采集和通信技术还存在许多困难，虽然使用先进的信号采集设备已能够检测非常微弱的脑
电信号，但是脑电信号中不可避免的掺杂了各种噪声，使得数据的
信噪比较低，要求采用可靠技术实现脑机接口信号的通信，目前这方面研究应用成果不多。
发明内容
[0003] 本发明针对上述存在的问题，公开了一种脑机接口无线连接装置实现了主控板与被控装置之间的数据通信，有效解决以上问题提高整体性能和可靠性。本发明采用无线通信技术，无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中
辐射和传播的特性进行信息交换的一种通信方式，它可以传输数据、图像、音频和视频等。本发明的无线通信装置主要实现脑机接口主控板与被控装置包括体征设备、传感器、驱动装置等的通信。
[0004] 本发明的一种脑机接口无线连接装置，其特征在于，包括集成电路处理器、接口P11、接口P12、电容器C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、
电阻器R11、R12、RF天线、电感器L11、L12、L13；所述集成电路处理器的型号为2401，其作用是实现信号协议解析和信号接收与发射；所述接口P11、接口P12为脑机接口四针连接器，连接器
基座采用
锁扣和防止误插入的非对称构造，
接触点两侧微凸防止微小振动,P11的极间间距为2MM，P12的极间间距为1.5MM；所述电容器C11电容量为22P、C12电容量为22P、C13电容量为2.2n、C14电容量为4.7p、C15电容量为1.5p、C16电容量为1p、C17电容量为33n、C18电容量为10n、C19电容量为1n、C20电容量为10n；所述
电阻器R11电阻值为1M、R12电阻值为22K；所述RF天线的阻抗为50欧；所述电感器L11电感量为8.2mH、L12电感量为2.7mH、L13电感量为3.9mH。
[0005] 所述集成电路处理器的型号为2401，所述集成电路处理器的引脚1是控制引脚，接P11的3脚；引脚2是SPI片选引脚，接P12的1脚；引脚3是SPI总线时钟引脚，接P12的2脚；引脚4是SPI数据主出从入引脚，接P12的3脚；引脚5是SPI数据主入从出引脚，接P12的4脚；引脚6是中断信号输出引脚，低电平时有效，接P11的4脚；引脚7、引脚15、引脚18是VDD引脚，接P11的1脚和电源VDD，电源
电压为+5V；引脚8是、引脚14、引脚17、引脚20是VSS引脚，接P11的2脚和接地；引脚9、引脚10接晶振X11，晶振
频率为16.5MHz，电阻R11与晶振并联，电容C11、C12一端接晶振另一端接地；引脚11是VDD_PA引脚，C13、C14并联一端接引脚11另一端接地；引脚12是ANT1引脚，引脚13是ANT2引脚，与L11并联；L12与引脚11、引脚12并联；L13、C15
串联，一端接引脚12另一端接RF天线并经C16接地；引脚16是IREF引脚，经R12接地；引脚19是DVDD引脚，经C17接地。本装置的通信频率为2.401GHz－2.4835GHz,采用GFSK调制方式，
数据速率为2Mbit/s。
[0006] 接口P11和接口P12与脑机接口的主控板连接，作用是实现主控板与被控装置之间的数据通信。
[0007]本发明所采用的具体原理如下：
所述接口P11、P12与脑机接口的主控板连接，实现本装置与脑机接口主控板数据信号连接。
[0008] 发射时，集成电路处理器 2401的引脚1为高电平，进入TX模式，引脚2、3、4、5为输入状态，采用2Mbit/s数据速率接收来自主控板的数据信号；经过集成电路处理器 2401进行GFSK调制和放大后从集成电路处理器 2401的引脚12、13输出；经由L11、L12、L13、C13、C14、C15、C16组成的选频电路和2.401GHz－2.4835GHz带通
滤波器，允许 2.401GHz－2.4835GHz带内无线
信号传输到RF天线，通过RF天线向空间辐射。
[0009] 接收时，集成电路处理器 2401的引脚1为低电平，进入RX模式，RF天线感应到空间的电磁波并转换成电信号，由L11、L12、L13、C13、C14、C15、C16组成的选频电路和2.401GHz－2.4835GHz
带通滤波器，允许 2.401GHz－2.4835GHz带内无线信号进入集成电路处理器 2401的引脚12、13，集成电路处理器 2401的引脚2、3、4、5为输出状态，将接收到的数据信号采用2Mbit/s数据速率输出到脑机接口的主控板。
[0010]本发明的有益效果如下： 本发明公开的一种脑机接口无线连接装置，实现了主控板与被控装置之间的数据通信，在改善脑机接口连接性能的同时，有效解决了传统通信方式信号采集、交换的复杂程度，调试及维护成本高的缺点，提高整体性能和可靠性，有着明显经济效益和社会效益。
[0012] 图1为本发明一种脑机接口无线连接装置的结构示意图。
具体实施方式
[0013] 为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性
实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施及实施例中的特征可以互相结合。
[0014] 本发明提出了一种脑机接口无线连接装置，下面进行说明。
[0015] 图1为本发明一种脑机接口无线连接装置的结构示意图如图所示，一种脑机接口无线连接装置，本发明包括集成电路处理器、接口P11、接口P12、电容器C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、电阻器R11、R12、RF天线、电感器L11、L12、L13；所述集成电路处理器的型号为2401，其作用是实现信号协议解析和信号接收与发射；所述接口P11、接口P12为脑机接口四针连接器，连接器基座采用锁扣和防止误插入的非对称构造，接触点两侧微凸防止微小振动,P11的极间间距为2MM，P12的极间间距为
1.5MM；所述电容器C11电容量为22P、C12电容量为22P、C13电容量为2.2n、C14电容量为
4.7p、C15电容量为1.5p、C16电容量为1p、C17电容量为33n、C18电容量为10n、C19电容量为
1n、C20电容量为10n；所述电阻器R11电阻值为1M、R12电阻值为22K；所述RF天线的阻抗为50欧；所述电感器L11电感量为8.2mH、L12电感量为2.7mH、L13电感量为3.9mH。
[0016] 所述集成电路处理器的型号为2401，所述集成电路处理器的引脚1是控制引脚，接P11的3脚；引脚2是SPI片选引脚，接P12的1脚；引脚3是SPI总线时钟引脚，接P12的2脚；引脚4是SPI数据主出从入引脚，接P12的3脚；引脚5是SPI数据主入从出引脚，接P12的4脚；引脚6是中断信号输出引脚，低电平时有效，接P11的4脚；引脚7、引脚15、引脚18是VDD引脚，接P11的1脚和电源VDD，
电源电压为+5V；引脚8是、引脚14、引脚17、引脚20是VSS引脚，接P11的2脚和接地；引脚9、引脚10接晶振X11，晶振频率为16.5MHz，电阻R11与晶振并联，电容C11、C12一端接晶振另一端接地；引脚11是VDD_PA引脚，C13、C14并联一端接引脚11另一端接地；引脚12是ANT1引脚，引脚13是ANT2引脚，与L11并联；L12与引脚11、引脚12并联；L13、C15串联，一端接引脚12另一端接RF天线并经C16接地；引脚16是IREF引脚，经R12接地；引脚19是DVDD引脚，经C17接地。本装置的通信频率为2.401GHz－2.4835GHz,采用GFSK调制方式，数据速率为2Mbit/s。
[0017] 接口P11和接口P12与脑机接口的主控板连接，作用是实现主控板与被控装置之间的数据通信。
[0018] 发射时，集成电路处理器 2401的引脚1为高电平，进入TX模式，引脚2、3、4、5为输入状态，采用2Mbit/s数据速率接收来自主控板的数据信号；经过集成电路处理器 2401进行GFSK调制和放大后从集成电路处理器 2401的引脚12、13输出；经由L11、L12、L13、C13、C14、C15、C16组成的选频电路和2.401GHz－2.4835GHz带通滤波器，允许 2.401GHz－2.4835GHz带内无线信号传输到RF天线，通过RF天线向空间辐射。
[0019] 接收时，集成电路处理器 2401的引脚1为低电平，进入RX模式，RF天线感应到空间的电磁波并转换成电信号，由L11、L12、L13、C13、C14、C15、C16组成的选频电路和2.401GHz－2.4835GHz带通滤波器，允许 2.401GHz－2.4835GHz带内无线信号进入集成电路处理器 2401的引脚12、13，集成电路处理器 2401的引脚2、3、4、5为输出状态，将接收到的数据信号采用2Mbit/s数据速率输出到脑机接口的主控板。
