文献[8]一文中,有关作者将混合生物传感器系统安装到马桶座上,使人们在上厕所时就能测量脑电图。该系统采用绝缘电极,避免了使用干电极可能会出现的电气安全问题和环境稳定性问题等。通过实验测试,研究人员已经确认该方法是确实可行的,并在文章的最后指出混合生物传感器系统不仅可以安装在马桶座上。目前该研究人员已将其安装到了椅子上[8] [10]。
传统的电阻式接触式电极装置要对皮肤进行预处理,电解液会随着时间而变得干燥表面被空气腐蚀,电阻会随之变化导致测量不准,不能随身携带,十分不方便,而且可能会对使用者的皮肤造成伤害,价钱昂贵。美国QUASAR公司研制的新型的混合(电容/电阻)生物电极,穿上或摘下十分方便快捷,使用容易,长期使用穿着舒适,无需对皮肤进行处理,高保真度,但是价钱十分昂贵,属于军事领域的新型技术,我们无法获得。非接触式电容耦合式电极能够避免使用电解质,测量准确,能随身携带,能通过自己设计或购买来获得。
1.2.2 目前国内外对脑电信号检出系统电路的研究
在文献[11]中,孙友明等人介绍的脑电信号前置级放大电路,采用超低噪声的集成运算放大器和线性光耦合器件,克服了采集脑电信号中遇到的一些困难。
图1.2 脑电信号前置级放大电路
如图1.2,前置放大器有了很高的共模抑制比,但该前置放大电路的结构复杂,不够简便,增加了一些不必要的环节,致使电路制造成本和使用功耗很高,不利于微型化和低功耗使用。
在文献[12]中,王三强等人设计了一种新型脑电信号前置级放大电路,这个电路相比传统的脑电检测电路已经简化很多了,这对于设计小巧的多通道脑电图机具有实际的借鉴意义。
图1.3 新型高性能脑电前置电路
如图1.3,电路在前置级放大器即放大几万倍,可使脑电波形最大程度地不失真,具有高保真度的优点。同时作者提出的脑电信号前置级放大电路结构简单,调试方便,效果良好,为脑电放大器及其它生物电放大器的研制提供了一个新思路.但是还是存在缺点,电路得到的脑电波形基线漂移较大,将仪表放大器作为第1级放大,在第1级增益调节电阻处串联了一个330μF的电容,在实际操作中串联容值这么高的电解电容漏电太大。
在文献[13]中,马世伟等人提出并设计了一种用于BCI的脑电信号检测电路,电路采用3级放大3级滤波的形式。
图1.4 前置放大电路
如图1.4,前置放大器采用共模信号取样驱动电路、阻容耦合电路、浮动电源技术和有源屏蔽驱动电路,选用性能优良的元器件,提高了共模抑制比和输入阻抗,抑制工频干扰和极化电压的影响。在后级放大电路增加了调零电路,进一步提高电路精度。经过仿真分析和实际电路调试,该电路可有效抑制干扰和背景噪声,可用于脑机借口中对脑电信号的提取。基于脑机接口技术的发展可用于伤残人士上肢康复训练[14],与严重瘫痪病人进行交流[15],具有实际应用意义
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