Multisim脑电信号检出的电路设计与制作仿真(2)
目前临床上脑电图机实际使用的湿式电极装置有诸多的缺点，主要有不适合长期使用，导电涂料的涂抹会导致皮肤不适等，而许多脑部疾病如癫痫发作无规律，需要通过长期监控来观察脑电信号的变化。使用本课题所研究的干式非接触脑电监测装置将弥补这些不足，不必涂抹电解质，可随身携带，还能24小时记录，对深入细致的研究脑电信号有重要的意义。同时，脑机接口技术成为新的热点，它指的是一种不通过神经和肌肉脑-机（外部仪器）通讯方式。脑机接口技术的出现能帮助肌肉神经系统瘫痪的病人与外界交流。要想实现脑机接口技术，最关键的一步就是提取脑电信号，这涉及到对脑电信号的识别，分析，放大，处理。脑电信号十分微弱[1]，电压幅值只有5~150μV，频率为0.5Hz-35Hz，背景噪声强，往往包含工频50Hz干扰电压，高频干扰电压，低频干扰电压和极化电压，脑电阻抗很高，同时具有不稳定性和非线性的特点。研究出功耗低、微型化、抗干扰强、使用舒适、安全方便的脑电检出系统将具有十分重要的意义。
1.2 国内外研究及应用现状
1.3 论文架构
本课题主要设计并制作出一套实用的脑电检出电路，下面是文章的架构和内容安排的简要介绍。
第一章为绪论部分，首先阐述了选题研究的背景和研究目的，然后总结当前国内外在脑电检测技术方面的研究现状，并对今后的发展趋势进行探讨，最后简要介绍本论文的架构和内容安排。
第二章研究脑电信号的特性，提出满足脑电信号采集的设计方法，并选用合适的采集方法。
第三章为电路设计部分，设计出满足要求的前置放大器，高通滤波器，低通滤波器，50Hz工频陷波器，主放大器。
第四章为仿真电路图并进行分析。
第五章介绍实体电路。2 脑电信号检出原理
2.1 脑电信号物理特性
根据脑电图仪与临床生理学会国际联盟的分类，脑电信号的频率分为四个频段，分别是α波，β波，θ波，δ波（见表2.1）。
表2.1 脑电信号分类
脑电信号类型 频率范围 幅值范围
α波 8~13 HZ 5μV~20μV
β波 13~30 HZ 5μV~20μV
θ波 4~8 HZ 20μV~100μV
δ波 0.5~4 HZ 20μV~100μV
由表2.1得知脑电信号的频率非常低，幅值特别小。
2.2 电极放置方法
使用现代国际通用的10-20脑电电极放置法，首先测量人脑圆周长，然后在侧面以1/10等分，顶部以1 /20等分，并将这些距离相等的位置记下来，如图2.1，图2.2所示，按照此种电极摆放的位置可获得理想的脑电信号记录。
图2.1 10-20电极放置侧视图 图2.2 10-20电极放置上视图
目前常用的电极导联方法有单极记录法和双极记录法两种。单极记录法是记录脑部某一点电位，另一个不具活性的电极为参考电极，如图2.3。参考电极一般放在脑电信号较不明显的额头、耳朵、或下巴等处。单机记录法的优点是可记录活性电极位置下的脑电信号的绝对值、振幅等。但是并没有绝对理想的参考电极放置点，并且如果参考电极与活性电极之间的距离越大，受环境的影响就会越大，信号质量就越差。双极记录法是记录脑部两个活性电极之间的电位差，根据目标的不同设计不同的电极位置，如图2.4。其优点是两电极的距离能相对较短，受环境的影响相对较小，并可比较对称部位的差别。单极导联法可引出较强的脑电信号，但是当肌电干扰较大时，采用双极导联法能够获得比较清晰的波形。