【摘要】：人類通過對(duì)腦電信號(hào)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(duì)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(jià)格貴和有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)热秉c(diǎn)。因此,開發(fā)一種超低功耗、超小體積、價(jià)格低廉的腦電采集系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于腦電信號(hào)是極其微弱的生理信號(hào),頻率范圍為0.5~100Hz,幅值范圍為20~200μV,極易被外界m V級(jí)及以上的噪聲和干擾覆蓋。因此,在腦電信號(hào)的采集過程中既要保證足夠高的信號(hào)增益,同時(shí)又要有效的消除和屏蔽噪聲的干擾。本文設(shè)計(jì)一種EEG信號(hào)采集與無線傳輸系統(tǒng),主要包括三個(gè)模塊:腦電信號(hào)采集模塊、存儲(chǔ)顯示模塊和無線充電模塊。在腦電信號(hào)采集模塊中植入式電極接觸被試動(dòng)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(hào)傳導(dǎo)至預(yù)處理電路,經(jīng)過無源濾波、兩級(jí)放大、有源濾波、電平抬升、抗干擾電路等對(duì)采集的信號(hào)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(jí)芯片DA14580對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和藍(lán)牙無線傳輸。在存儲(chǔ)顯示模塊通過另一個(gè)DA14580芯片進(jìn)行信號(hào)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(dòng)外設(shè)對(duì)接收到的腦電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)LCD波形顯示和SD卡存儲(chǔ)。無線充電模塊采用無線充電方式為前兩個(gè)模塊的電源電路充電。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)微弱腦電信號(hào)的采集,并完成藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)傳輸、LCD實(shí)時(shí)顯示和SD卡存儲(chǔ),整個(gè)系統(tǒng)的成本約為229.61元。本系統(tǒng)的腦電信號(hào)采集模塊體積約為25.0mm×25.0mm×10.5mm,重量約為19g。經(jīng)實(shí)驗(yàn)可得,采集模塊具有低功耗特點(diǎn)。因此,本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、價(jià)格便宜等特點(diǎn),有利于腦電采集設(shè)備的普及化,對(duì)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(gè)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(dòng)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(hào)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(dòng)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(gè)神經(jīng)元細(xì)胞可與周圍上萬個(gè)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(dòng)時(shí)，這些樹突會(huì)出現(xiàn)特定的生物電位活動(dòng)，產(chǎn)生的電位活動(dòng)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(gè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN911.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601575