EEG信号采集与无线传输系统

发布时间：2020-03-26 14:33

【摘要】：人类通过对脑电信号的采集获取大脑信息,为脑疾病的治疗、脑-机接口的应用等领域的研究提供了基础,而且对神经学、信息学、人工智能等领域也有着重大的意义和深远的影响。目前市场上出现的脑电采集仪普遍存在体积大、功耗高、价格贵和有线数据传输等缺点。因此,开发一种超低功耗、超小体积、价格低廉的脑电采集系统具有非常重要的现实意义。由于脑电信号是极其微弱的生理信号,频率范围为0.5~100Hz,幅值范围为20~200μV,极易被外界m V级及以上的噪声和干扰覆盖。因此,在脑电信号的采集过程中既要保证足够高的信号增益,同时又要有效的消除和屏蔽噪声的干扰。本文设计一种EEG信号采集与无线传输系统,主要包括三个模块:脑电信号采集模块、存储显示模块和无线充电模块。在脑电信号采集模块中植入式电极接触被试动物脑部特定位置,采用单极导联的方式将微弱的脑电信号传导至预处理电路,经过无源滤波、两级放大、有源滤波、电平抬升、抗干扰电路等对采集的信号进行一系列处理。为了降低系统的功耗和体积,选用蓝牙智能级芯片DA14580对处理后的信号进行A/D转换和蓝牙无线传输。在存储显示模块通过另一个DA14580芯片进行信号的蓝牙无线接收,并通过串口传输至STM32F103RCT6。最后通过STM32F103RCT6驱动外设对接收到的脑电信号进行实时LCD波形显示和SD卡存储。无线充电模块采用无线充电方式为前两个模块的电源电路充电。实验结果表明,本系统很好的实现了对微弱脑电信号的采集,并完成蓝牙无线数据传输、LCD实时显示和SD卡存储,整个系统的成本约为229.61元。本系统的脑电信号采集模块体积约为25.0mm×25.0mm×10.5mm,重量约为19g。经实验可得,采集模块具有低功耗特点。因此,本系统具有结构简单、体积小、功耗低、价格便宜等特点,有利于脑电采集设备的普及化,对脑科学的研究有极大的促进作用。
【图文】：

基本组成,细胞,树突,脑电图

经过将近一个多世纪的研究，脑电图的产生机理现今仍然没有统一的解释，而由脑皮层神经元树突电位活动的集合构成了脑电图是目前大家普遍认同的一种说法。如图2-1所示，大脑神经元细胞主要由树突、细胞体和轴突等构成。树突是传递脉冲信号的通道，与其他细胞的树突或轴突相连接，主要用于神经元细胞间的信息传递。髓鞘存在于轴突的外围，有绝缘和加快刺激传导的功能。研究发现，在哺乳动物的大脑中，神经元细胞主要通过树突与其他神经元细胞相连，每个神经元细胞可与周围上万个神经元细胞相互连接。在受到外界刺激或自发的生物体活动时，这些树突会出现特定的生物电位活动，产生的电位活动即是脑电。脑电记录仪器通过采集这些电位变化所展示的波形图称为脑电图[28

波形,脑电波,节律,波形

脑电波被划分为多个频段，不同的频段所代表的脑部机能也各不相同，根据频率划分法可以将脑电波分为以下四种，，如图2-2所示。图 2-2 脑电波的四种节律波形Fig.2-2 Four wave forms of EEG
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.7

【参考文献】