多通道脑电同步测量及应用系统的研制

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脑信息研究一直是人们关注的重要领域,其中脑电信号分析是重要的手段,EEG研究越来越广泛应用在临床诊断和科学研究领域中,而EEG是由脑电神经元产生的一种生物电信号,具有幅值极弱、易受干扰的特点,随着生命信息监测技术的发展,为获取可靠的脑电信号提供了解决方案,因此,为满足这些领域的应用所需的脑电信号,本文设计了一种高性能16通道脑电信号同步采集系统。本文结合了传感器技术和现有的烧结工艺,提出脑电传感器设计方案,并交于第三方公司进行设计,并对核心技术指标进行了出厂测试。本文系统设计主要分成硬件部分、软件部分和算法部分进行系统搭建。硬件设计部分主要包括关键元器件的选型和以及硬件电路设计。最终系统采用锂电池供电,EEG核心板卡采集数据,Wi Fi模块无线传输方案。能够将多通道的EEG数据和所有电极的阻抗监测数据通过无线传输到上位机。软件设计部分主要包括下位机软件设计和上位机软件设计。下位机设计主要分为外围电路的驱动代码编写,控制数据的采集和数据传输代码的编写。上位机设计主要分为监测软件和数据回放软件。监测软件能够实现数据的实习显示和数据保存。数据回放软件能够对保存的数据进行数据录入和数据回放处理。算法部分主要包括EEG数据的去噪和相关预处理,进行了EEG基本参数的计算。为保证脑电采集系统可靠性,对本文自主研制的脑电采集系统进行了相关标准测试。按照JJG1043-2008和IEC80601-2-26标准对本文系统的关键指标进行了测试,其中共模抑制比达到110d B,输入噪声小于1u V。并且对恒流源阻抗检测电路进行了误差测试,所有通道的阻抗检测实际阻抗和参考阻值平均误差的绝对值小于200Ω,测量误差小于±1%。为了进一步验证本文系统的可靠性,本文设计了对比验证实验。设计脑电电极输入噪声对比实验,结果证明本文设计的脑电电极噪声更低,性能很好。同时将自主设计的脑电采集设备和德国BP公司的AMP设备设计了SSVEP对比实验,采集了16位受试对象的脑电数据,进行数据处理与分析,两种设备测试结果没有显著性差异。通过系统关键性指标测试和脑电相关对比验证实验,验证了本文设计的16导联脑电采集系统性能较好,符合相关标准,并能够满足相关脑电科学研究。
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