【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,多生理信號(hào)檢測(cè)技術(shù)在各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域以及生活中的應(yīng)用研究逐漸普及,而新型慣性傳感技術(shù)的加入為生理電信號(hào)采集過(guò)程中運(yùn)動(dòng)模式識(shí)別及運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)提供了參考,使采集信息更加全面。為此,本文基于腦電-肌電-慣性信息同步采集思路,通過(guò)高性能采集電路、嵌入式硬件集成、Wi-Fi節(jié)點(diǎn)化同步組網(wǎng)、數(shù)據(jù)應(yīng)用終端等設(shè)計(jì),對(duì)腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。并且針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),通過(guò)腦電-肌電-慣性信息分析方法進(jìn)行參數(shù)測(cè)試比對(duì),驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性及先進(jìn)性。本文具體工作如下:(1)研究了生理電研究的發(fā)展歷程,針對(duì)當(dāng)前市面上的采集設(shè)備的特點(diǎn)與不足,提出腦電-肌電-慣性信息同步采集的設(shè)計(jì)方案,分析了腦電、肌電信號(hào)及慣性信息采集原理、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程,詳細(xì)分析了采集系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求。(2)設(shè)計(jì)了腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng)的硬件部分,以高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移等性能指標(biāo)為出發(fā)點(diǎn),從多參量生理信號(hào)調(diào)理電路、慣性信息捕獲電路、電源系統(tǒng)、嵌入式硬件集成方面進(jìn)行硬件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。通過(guò)仿真分析和示波器硬件電路測(cè)試,驗(yàn)證了硬件電路的參數(shù)性能。(3)設(shè)計(jì)了腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng)的軟件部分。開(kāi)發(fā)了采集節(jié)點(diǎn)嵌入式程序,數(shù)據(jù)同步傳輸網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)。并利用信號(hào)預(yù)處理算法對(duì)多參量信號(hào)進(jìn)行信號(hào)優(yōu)化。(4)基于腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng),設(shè)計(jì)多參量生理信號(hào)同步采集實(shí)驗(yàn),通過(guò)多參量設(shè)備節(jié)點(diǎn)獲取前額表面腦電、手臂、肌電及慣性信息,以此對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能性測(cè)試并與同類(lèi)設(shè)備對(duì)比分析,進(jìn)一步驗(yàn)證了腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng)的有效性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R318;TP274.2
【圖文】：

第 1 章 緒 論1.1 課題的研究背景和意義生理活動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)的內(nèi)部微弱電變化，可以視為人體對(duì)周?chē)挛锔兄绞降捏w現(xiàn)，我們稱(chēng)其為生理信號(hào)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是生物電。生物電指生物的器官、組織和細(xì)胞在生命活動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的電位和極性變化。它是生命活動(dòng)過(guò)程中的一類(lèi)物理-化學(xué)變化，是正常生理活動(dòng)的表現(xiàn)，也是生物活組織的一個(gè)基本特征[1]。科學(xué)研究中，一般使用各類(lèi)電極將生物電提取出來(lái)。生物電主要按人體各部分器官組織分類(lèi)，它們種類(lèi)繁多，宏觀上有腦電、肌電、心電、腸胃電、眼電等，微觀上有動(dòng)作電位和細(xì)胞膜電位等。上述生理電信號(hào)中，腦電與肌電信號(hào)在科學(xué)研究中使用最廣泛，且最具有研究意義。

反映到交互設(shè)備上，可幫助體育、醫(yī)療、游戲等各相關(guān)領(lǐng)域人士進(jìn)行人機(jī)交互訓(xùn)練。圖1-2 為肌電信號(hào)的實(shí)際應(yīng)用。a) 肌力檢測(cè) b) 人機(jī)交互圖 1-2 肌電信號(hào)的實(shí)際應(yīng)用綜上，以腦電、肌電為代表的多參量生理電信號(hào)同步采集及分析的成果能夠?yàn)楸銛y式實(shí)時(shí)采集、運(yùn)動(dòng)中動(dòng)態(tài)信號(hào)獲取、多信息綜合采集技術(shù)以及人-機(jī)交互技術(shù)提供新的研究方向，對(duì)于醫(yī)療、教育、游戲、體育等各領(lǐng)域的發(fā)展有著極大的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

此外系統(tǒng)還可配置探測(cè)心電信號(hào)、關(guān)節(jié)活動(dòng)的慣性數(shù)據(jù)、力矩、力的傳感器，進(jìn)行動(dòng)多種生理數(shù)據(jù)采集，廣泛應(yīng)用于體育科研、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域品采用近場(chǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)化網(wǎng)絡(luò)布局，16 通道的肌電可同步采集。由于融入了慣分析芯片，有 64 個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)作捕捉通道。此外，利用平行桿專(zhuān)利技術(shù)，Delsys 電采集設(shè)備能夠確保信號(hào)的高信噪比。無(wú)論是信號(hào)質(zhì)量、使用簡(jiǎn)易程度還是套上，Delsys Trigno 均有著高水準(zhǔn)的表現(xiàn)，這使得它在肌電信號(hào)的相關(guān)領(lǐng)域使用。Neuracle 無(wú)線腦電采集系統(tǒng)[21]是國(guó)內(nèi)的博銳康公司推出的一款面向腦機(jī)接電采集設(shè)備，如圖 1-4(b)所示。它的濕電極布局參照國(guó)際 10-20 系統(tǒng)，如圖 1-，擁有 8 到 64 個(gè)信號(hào)配置通道，密集的數(shù)組空間分辨率確保表面腦電信號(hào)的量。利用非侵入性的腦電波干電極采集技術(shù)，Neuracle 可以檢測(cè)使用者大腦神訊號(hào)，解讀使用者大腦對(duì)特定動(dòng)作產(chǎn)生的意義，以先進(jìn)軟體進(jìn)行分析，其后數(shù)據(jù)訊息傳輸至終端設(shè)備。不但能實(shí)時(shí)顯示表面腦電信息，在一定程度上分與情緒，還能對(duì)終端設(shè)備上的游戲界面或載體進(jìn)行意念控制。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2758646