生物神经电极放大器系统的设计与实现

2009-09-22 22:16:20来源: 电子技术

0 引言

  生物信号的表现形式具有多样性,如:既有物理的声、光、电、力等类的变化;又有化学的浓度、气体分压、PH值等的变化。其特点是信号微弱、非线性、高内阻、干扰因素多等等,可反映生物体的生命活动状态,因此,生物信号的采集与处理是生物科学研究的重要手段之一。

  而生物神经电极放大器系统(以下简称为肌电检测系统)的应用方向即为手术中对于病患脑部神经区域进行监测,虽然国内外已有类似的仪器系统,但国内的设计多数只局限于其中前置放大器的部分,而缺少系统性;而国外的系统则已经比较成型,但价格昂贵,且信号的后续处理还未采用数字化。

  比较而言,本肌电检测系统强调了系统性,构成了一个完整的仪器,且采用了数字化的处理方法,对于系统将来的数字化改进提供了空间。同时,系统的成本大概在 2000元左右,而国外的产品,如德国的Neurosign100,价格约为10万元,成本大大降低。另外,由于是自主研发,所以拥有知识产权。

1 神经/肌电信号简介

  肌电检测系统的应用方向即为手术中对于病患脑部神经区域进行监测,所采用的方法如图1所示。

 

  首先产生一个连续的类神经信号作用于此神经的一端,再于该神经另一端所相连的肌肉上提取肌电信号进行放大、滤波等各种处理,最后以LED及声音的形式显示出来,用于实时检测该神经是否在手术过程中被碰到。

  因此,对于所需要设计的放大器系统,需要生成一个类神经电信号作为刺激信号,而所需放大处理的生物信号为肌电信号。
神经信号和人体的其它生物信号有相同的一些特点,也有其独具的一些特征。根据神经生物学的研究,神经信号是一种形似脉冲的电信号,频率一般为1kHz左右,高的可达10kHz;且应为脉冲宽度为0.2ms的脉冲电流,峰值为0.05mA~1mA,频率有3Hz及30Hz两种选择。

2 电路的设计

  肌电检测系统包括刺激电路、放大与滤波电路和显示处理电路,而对于电极也进行了设计,包括探针等,预期结果如图2所示。

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关键字:放大器  生物神经  Neurosign100  肌电检测

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2009/0922/article_784.html
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