【摘要】：人類通過對腦電信號的采集獲取大腦信息,為腦疾病的治療、腦-機(jī)接口的應(yīng)用等領(lǐng)域的研究提供了基礎(chǔ),而且對神經(jīng)學(xué)、信息學(xué)、人工智能等領(lǐng)域也有著重大的意義和深遠(yuǎn)的影響。目前市場上出現(xiàn)的腦電采集儀普遍存在體積大、功耗高、價格貴和有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)热秉c。因此,開發(fā)一種超低功耗、超小體積、價格低廉的腦電采集系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實意義。由于腦電信號是極其微弱的生理信號,頻率范圍為0.5~100Hz,幅值范圍為20~200μV,極易被外界m V級及以上的噪聲和干擾覆蓋。因此,在腦電信號的采集過程中既要保證足夠高的信號增益,同時又要有效的消除和屏蔽噪聲的干擾。本文設(shè)計一種EEG信號采集與無線傳輸系統(tǒng),主要包括三個模塊:腦電信號采集模塊、存儲顯示模塊和無線充電模塊。在腦電信號采集模塊中植入式電極接觸被試動物腦部特定位置,采用單極導(dǎo)聯(lián)的方式將微弱的腦電信號傳導(dǎo)至預(yù)處理電路,經(jīng)過無源濾波、兩級放大、有源濾波、電平抬升、抗干擾電路等對采集的信號進(jìn)行一系列處理。為了降低系統(tǒng)的功耗和體積,選用藍(lán)牙智能級芯片DA14580對處理后的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和藍(lán)牙無線傳輸。在存儲顯示模塊通過另一個DA14580芯片進(jìn)行信號的藍(lán)牙無線接收,并通過串口傳輸至STM32F103RCT6。最后通過STM32F103RCT6驅(qū)動外設(shè)對接收到的腦電信號進(jìn)行實時LCD波形顯示和SD卡存儲。無線充電模塊采用無線充電方式為前兩個模塊的電源電路充電。實驗結(jié)果表明,本系統(tǒng)很好的實現(xiàn)了對微弱腦電信號的采集,并完成藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)傳輸、LCD實時顯示和SD卡存儲,整個系統(tǒng)的成本約為229.61元。本系統(tǒng)的腦電信號采集模塊體積約為25.0mm×25.0mm×10.5mm,重量約為19g。經(jīng)實驗可得,采集模塊具有低功耗特點。因此,本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、價格便宜等特點,有利于腦電采集設(shè)備的普及化,對腦科學(xué)的研究有極大的促進(jìn)作用。
【圖文】：

經(jīng)過將近一個多世紀(jì)的研究，腦電圖的產(chǎn)生機(jī)理現(xiàn)今仍然沒有統(tǒng)一的解釋，而由腦皮層神經(jīng)元樹突電位活動的集合構(gòu)成了腦電圖是目前大家普遍認(rèn)同的一種說法。如圖2-1所示，大腦神經(jīng)元細(xì)胞主要由樹突、細(xì)胞體和軸突等構(gòu)成。樹突是傳遞脈沖信號的通道，與其他細(xì)胞的樹突或軸突相連接，主要用于神經(jīng)元細(xì)胞間的信息傳遞。髓鞘存在于軸突的外圍，有絕緣和加快刺激傳導(dǎo)的功能。研究發(fā)現(xiàn)，在哺乳動物的大腦中，神經(jīng)元細(xì)胞主要通過樹突與其他神經(jīng)元細(xì)胞相連，每個神經(jīng)元細(xì)胞可與周圍上萬個神經(jīng)元細(xì)胞相互連接。在受到外界刺激或自發(fā)的生物體活動時，這些樹突會出現(xiàn)特定的生物電位活動，產(chǎn)生的電位活動即是腦電。腦電記錄儀器通過采集這些電位變化所展示的波形圖稱為腦電圖[28

腦電波被劃分為多個頻段，不同的頻段所代表的腦部機(jī)能也各不相同，根據(jù)頻率劃分法可以將腦電波分為以下四種，，如圖2-2所示。圖 2-2 腦電波的四種節(jié)律波形Fig.2-2 Four wave forms of EEG
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN911.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2601575