目前临床上脑电图机实际使用的湿式电极装置有诸多的缺点,主要有不适合长期使用,导电涂料的涂抹会导致皮肤不适等,而许多脑部疾病如癫痫发作无规律,需要通过长期监控来观察脑电信号的变化。使用本课题所研究的干式非接触脑电监测装置将弥补这些不足,不必涂抹电解质,可随身携带,还能24小时记录,对深入细致的研究脑电信号有重要的意义。同时,脑机接口技术成为新的热点,它指的是一种不通过神经和肌肉脑-机(外部仪器)通讯方式。脑机接口技术的出现能帮助肌肉神经系统瘫痪的病人与外界交流。要想实现脑机接口技术,最关键的一步就是提取脑电信号,这涉及到对脑电信号的识别,分析,放大,处理。脑电信号十分微弱[1],电压幅值只有5~150μV,频率为0.5Hz-35Hz,背景噪声强,往往包含工频50Hz干扰电压,高频干扰电压,低频干扰电压和极化电压,脑电阻抗很高,同时具有不稳定性和非线性的特点。研究出功耗低、微型化、抗干扰强、使用舒适、安全方便的脑电检出系统将具有十分重要的意义。
1.2 国内外研究及应用现状
1.3 论文架构
本课题主要设计并制作出一套实用的脑电检出电路,下面是文章的架构和内容安排的简要介绍。
第一章为绪论部分,首先阐述了选题研究的背景和研究目的,然后总结当前国内外在脑电检测技术方面的研究现状,并对今后的发展趋势进行探讨,最后简要介绍本论文的架构和内容安排。
第二章研究脑电信号的特性,提出满足脑电信号采集的设计方法,并选用合适的采集方法。
第三章为电路设计部分,设计出满足要求的前置放大器,高通滤波器,低通滤波器,50Hz工频陷波器,主放大器。
第四章为仿真电路图并进行分析。
第五章介绍实体电路。2 脑电信号检出原理
2.1 脑电信号物理特性
根据脑电图仪与临床生理学会国际联盟的分类,脑电信号的频率分为四个频段,分别是α波,β波,θ波,δ波(见表2.1)。
表2.1 脑电信号分类
脑电信号类型 频率范围 幅值范围
α波 8~13 HZ 5μV~20μV
β波 13~30 HZ 5μV~20μV
θ波 4~8 HZ 20μV~100μV
δ波 0.5~4 HZ 20μV~100μV
由表2.1得知脑电信号的频率非常低,幅值特别小。
2.2 电极放置方法
使用现代国际通用的10-20脑电电极放置法,首先测量人脑圆周长,然后在侧面以1/10等分,顶部以1 /20等分,并将这些距离相等的位置记下来,如图2.1,图2.2所示,按照此种电极摆放的位置可获得理想的脑电信号记录。
图2.1 10-20电极放置侧视图 图2.2 10-20电极放置上视图
目前常用的电极导联方法有单极记录法和双极记录法两种。单极记录法是记录脑部某一点电位,另一个不具活性的电极为参考电极,如图2.3。参考电极一般放在脑电信号较不明显的额头、耳朵、或下巴等处。单机记录法的优点是可记录活性电极位置下的脑电信号的绝对值、振幅等。但是并没有绝对理想的参考电极放置点,并且如果参考电极与活性电极之间的距离越大,受环境的影响就会越大,信号质量就越差。双极记录法是记录脑部两个活性电极之间的电位差,根据目标的不同设计不同的电极位置,如图2.4。其优点是两电极的距离能相对较短,受环境的影响相对较小,并可比较对称部位的差别。单极导联法可引出较强的脑电信号,但是当肌电干扰较大时,采用双极导联法能够获得比较清晰的波形。 Multisim脑电信号检出的电路设计与制作仿真(2):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_8533.html