腦電信號采集盒的設計與制作

【摘 要】從腦部提取多路（2048路）腦電信號處理后成像，對于人腦的研究具有重要意義，本文詳細介紹了腦電信號處理及成像技術的研究現狀，論述了腦電信號的提取及處理方法，介紹了腦電物理頭模型數據采集系統的總體設計方案，并且著重分析了成像過程中，腦電信號的抗干擾技術， 對成像電路也進行了較為細致的分析.提出了試驗的中出現的問題及今后改進的方向.

【關鍵詞】腦電信號 抗干擾 信號采集

早在1875年，英國生理學家Richard Raton就從從兔腦和猴腦中記錄到微弱的電流。到了1929年德國精神病學家Hans Bergar首先作了嘗試，記錄的人腦的電流， 腦的解剖工作開展的甚至更早，人們從來就沒有停止對人腦的探索，但是，人腦的龐大，復雜又極大的阻礙了研究的過程，使得人們對大腦的認識還停留在初級的階段.于是在這樣的情況下研究腦電信號的平面成像技術就有了其重要的現實意義.

研究腦電信號特征，通過腦電信號采集盒，對腦電信號進行多路（2048路信號）采樣，通過放大電路，模數轉換電路反應到計算機中，進行可視化處理.這里著重論述腦電信號處理部分的關鍵技術及理論，在對微弱信號采樣的抗干擾過程的研究，從被干擾和噪聲淹沒的采集信號中觀察提取各種生物信號所寫在信息，并對其進行分析﹑處理.對采集與處理的方案進行可行性分析。

一、采集帽的制作

由于信號要在腦部完成采集的工作，而且有2048路信號，所以我們考慮設計一個腦電信號采集帽，將探頭固定到采集帽上，這樣工作量和效果都會好一些。材料方面，我們計劃用大頭針來做探頭，將大頭針固定到試驗采樣帽上，然后將導線焊接在大頭針的底部，可將信號順利的提取出來，所以試驗帽的材料應該采取較厚，有彈性的橡膠制品，而且由于參加試驗過程的人員腦部的大小不一，最好試驗帽有一定的松緊性，我們最終找到了一種較厚的鼠標墊來作為試驗帽的材料，按照我們的設計，我們把鼠標墊分裁成為六個面積相等的片子，試驗帽就做成“六角”的形狀。每一片的面積基本相同，將六個部分緊密的縫制起來就得到了我們試驗用的采樣帽，在試驗帽的制作過程中，每一片之間用針線緊密的縫制在一起，帽子頂端六片材料相交的地方用用橡膠裁成的圓形部分蓋住，保證帽子的美觀以及試驗頂端探針的順利安放。試驗帽的基本樣式尺寸見圖1.所示。試驗采集帽的尺寸為

圓周：61.5cm

中心點到額頭的距離：21

中心點到后腦的距離：17

中心點到左耳的距離：18

中心點到右耳的距離：18

前后共為38

左右共為36

二、探頭的放置

在探頭的放置過程中，參考腦電信號的特點，我們要求將腦電波活躍的區域都要覆蓋到。而且采樣點數量應該適中，太多，容易引起串繞、短路等現象。采樣點太少，這樣腦電信號成像的規律就不容易掌握。

由于存在一個從立體的腦部提取出信號后在平面上成像的問題，要建立一個由腦部到平面圖像的一一對應的關系，可以采用球面坐標系的定位方式：以腦部的兩條主軸的交為原點，縱向主軸為標志線，利用點到原點的距離和其與原點的連線與縱向主軸的夾角（ ），我們可以準確的定出每一個腦部點在平面上的相應位置，經過我們的計算，而且考慮到便于今后的實驗電路的連接，我們采用了安裝2048個采樣探頭，兩個采樣探頭之間的間隔在0.4 之間，按照每一圈的過程來安裝經過計算及實際的調試一共要裝29圈，一下是每一圈的針的數目：

實際上經過這樣的安置，各個探頭基本上做到了均勻的安放在腦部的各個部位.為下一步的工作打下了很好的基礎.

三、采樣導線的制作

采樣導線是將銅導線剪成60 左右，然后每一條線和一個針相連，用焊鐵固定，再將每一根線設置標簽，如第13圈第10個，標記為13.10，用紅線焊接單數圈，用白線焊接雙數圈，這樣，將來在連接電路時就可以很方便的確定球面坐標對應的平面坐標。焊接過程注意探頭之間不能互相接觸，每一部分的導線按照順序整齊、有序的扎捆并且標注.完成采樣導線后，我們隨即抽測了幾組探頭的傳導能力，盡管腦電信號過于微弱，直接測試沒有經過放大的信號準確性不能得到保證，但是由于腦電信號的頻率很低，基本上互相串擾的機會不大，所以，還是可以說明探頭與導線是有傳導腦電信號的能力的，到此，腦電信號采集盒的基本上制作完成..

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