可佩戴式无线脑电监护仪

　　1前言

　　脑电图一直是临床神经疾病诊断和认知生理心理学研究的一种重要手段，近年来，脑机接口(BCI)的研究引起了越来越多的国内外学者的关注。但现在的脑机接口研究都是在实验阶段，脑电采集和处理系统大都属于有线方式，而且体积较大，不适合人的自由行动，因此，脑机接口要走向实用的一个重要部分就是要有方便的可佩戴的无线传输的脑电采集装置。本文介绍了一种体积小，可方便安放在头上的无线脑电放大器。

　　2设计思想

　　脑电信号属于微弱的生物信号，幅值范围在5-100uv，而且人体是一个高内阻(阻抗一般在2-500k之间)信号源，所以要求脑电放大器具有高输入阻抗，高共模抑制比，低噪时要有高低通滤波电路和50HZ陷波电路。现在脑电放大电路是比较成熟的电路，但体积一般都比较大，缩小体积的方法一是优化精简电路：用最少的器件达到相应的功能。二是采用贴片元器件，合理安排电路板空间。三是使用主动电极，也就是在电极中加入放大电路，提高脑电信号的抗干扰能力。

　　3系统结构

　　无线脑电放大器佩戴部分包括放大滤波、模/数转换、无线收发。由电极采集得到的脑电信号通过放大滤波放大到A/D输入电压范围，放大后的脑电信号通过A/D转换为数字信号，通过无线收发模块发送到监控端。监控端通过无线收发模块接收脑电信号，并通过串口传送给个人电脑，实时显示脑电信号。无线脑电放大器的核心模块主要有放大滤波模块和无线收发模块，系统结构如图1所示。

　　4脑电放大滤波模块

　　虽然电子技术发展迅速，但脑电放大器的主要原理结构还是不变的，根据对国内外脑电放大器设计资料的查阅结合本文的具体情况，本文设计的脑电放大器原理框图如2图所示。具体电路图如图3所示。图3中给出的脑电放大器的结构也是现在脑电放大器的基本结构，大多数脑电放大器是根据实际情况，在其结构的基础上增加个别电路结构，如为了有更好的抗干扰性能而增加的右腿驱动电路，为了增加阻抗检测的功能增加的阻抗检测电路，后级放大有的进一步分为中间级放大和后级放大。

　　本文设计的脑电放大器的目标是在满足脑电采集指标的前提下，尽可能的减少电路的体积，因为此放大电路要安装在驾驶员的头戴装置中，同时，这种脑电放大器设计的一个最好的特点是脑电的采集和放大可以直接在电路板上连接起来，没有了信号传输线，这样可以大大减少共模干扰的引入，因此，本文设计的脑电放大器没有再增加额外的抗干扰电路，而是在前置放大器的选择上选择了目前性能最好的芯片。