基于容性電極的多通道皮層腦電采集系統

黃 龍，顏卓程，薛苗苗，夏 陽，高 敏，林 媛，劉鐵軍

(1.電子科技大學 微電子與固體電子學院, 四川 成都 610054； 2.電子科技大學 生命科學與技術學院, 四川 成都 611731；3.電子科技大學 信息醫學中心，四川 成都 611731)

神經生理信號在生物醫學領域中扮演著非常重要的作用。神經元活動一般通過下列幾種技術來測量：單神經元記錄、腦電圖(Electroencephalogram，EEG)、皮層腦電圖(Electrocorticography，ECoG)等[1]。由于皮層腦電信號的放電區域更靠近電極，因此振幅可以達到上百μV[2]。ECoG具有很好的信號穩定性，相比EEG也具有更高的空間分辨率。ECoG是放置于大腦皮層的電極所描記的腦電圖，是腦生理特征的客觀反映，用以檢驗腦的生理變化[3]。然而，現有的阻性接觸式微電極中的金屬會對被檢查者產生刺激并導致個體過敏反應。文中采用的容性微電極陣列電極利用高介電常數的介質層通過容性耦合方式得到腦電信號，消除了漏電流，增加了檢測的安全性[4]。為配合這種電極進行檢測，本文設計了一種適配于容性微電極陣列特性的高精度皮層腦電采集系統[5]。

1 系統總體方案

圖1所示為基于容性電極的多通道皮層腦電采集系統整體方案，包括前端用于匹配容性阻抗的阻抗匹配模塊、儀表運算放大器、放大及濾波電路、模擬數字信號轉換及數字信號處理模塊等部件。

圖1 腦電采集整體方案框圖

對大鼠初級視覺皮層進行手術以植入容性陣列微電極。參考電極和活動電極耦合皮層腦電信號，經阻抗匹配模塊后再通過儀表運算放大器對信號進行第一級差分放大；……