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《华南理工大学》 2017年
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小型化脑电信号采集及刺激系统的研究与设计

王程锋  
【摘要】:脑电图(EEG)在脑部疾病诊断、精神状态监测、脑-机接口研究等方面有着至关重要的作用。传统脑电信号采集设备在体积、可监测信号频率范围等方面面临越来越大的困难和挑战。与此同时,电刺激手段普遍应用于癫痫、假性近视等疾病的诊疗以及神经反馈的研究,但电刺激设备需通过时序同步电路与采集设备协作完成刺激反馈信号的采集,使用不便且操作复杂。针对上述问题,论文设计了一款小型化脑电信号采集及刺激系统,具有无线、移动、便携的特点,可广泛应用于生物医学等领域,并为将来的智慧医疗领域提供关键采集节点。本系统研究的主要内容包括:1.实现了一种异步“乒乓”数据吞吐机制。基于三缓存架构,在缓存新采到的数据同时进行上次采集数据的传输,使前端采集与后端数据进机之间不需要时序同步电路,提高了采样数据与终端设备接入技术手段匹配的兼容性。保证系统在异步机制情况下仍然能够完成实时的监测。2.设计了刺激与采集协同机制,解决了电信号刺激需额外设备、刺激需手动操作等问题。只要预先设置好刺激信号的频率、波形及协作时间点,电刺激就能准确无误地与采集通道协同作业,完成有效的刺激与针对性监测已刺激部位的反馈信号。3.用软件陷波方式替代传统的硬件滤波方式,在换取带外抑制率性能提升的同时,进一步减小系统实现体积与成本。用过采样方法提高模数转换器的精度,减少模数转化器的离散度。论文对提出的系统解决方案进行了硬件实现与验证。结果显示,系统测试数据与信号源符合较好,传输速率6Mbps,可靠传输距离10m,实现了实时传输;功耗500mW,终端机械尺寸65mm×40mm×42mm,满足了小型化要求;采样率单通道最高2Msps,可同时采样8个通道,有效监测频率范围1Hz~1kHz,本设计达到了预定的目标。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R741.044;TN911.7

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