专业组_仪器仪表类_上海交通大学_清醒小动物无线双通道

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1、2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛项目报告题目：清醒小动物无线双通道脑电采集系统学校：上海交通大学指导教师：牛金海组别：专业组应用类别：仪器仪表类平台：MSP430参赛队成员名单（含个人教育简历）：崔萌cuimeng1919@gmail.com2005-2009本科上海交通大学生物医学工程2009-2012硕士上海交通大学生物医学工程朱淑萍zhushuping.87@163.com2006-2010本科上海交通大学生物医学工程2010-2013硕士上海交通大学MED-X研究

2、院周红雨zwe95@126.com2008-2012本科上海交通大学生物医学工程郝怡婷hyt_hyt_hyt@sjtu.edu.cn2008-2012本科上海交通大学生物医学工程视频尚未拍摄完成邮寄地址：上海交通大学南21栋周红雨手机：15121036316题目：清醒小动物无线双通道脑电采集系统摘要鉴于神经科学领域研究人员对清醒状态下小动物脑电采集的需求，本设计提出了用于清醒小动物，特别是大鼠的长时间双通道无线脑电采集的解决方案—穿戴式无线双通道清醒小动物脑电采集系统。本套系统主要分为三个部分，

3、脑电采集放大处理部分；无线射频收发部分以及PC端的软件部分。本设计在信号放大性能，无线传输性能，功耗等方面对系统进行了测试，同时，通过一个实际应用场景的实验对系统的可用性以及可靠性进行进一步的验证。ABSTRACTTraditionalEEGrecordingsforanimalsweretakenwhiletheanimalswereunderanesthesia,inwhichactivityofcertaintargetmaynotbeabletolearn.Here,weprovidea

4、solutionforlongtimedual-channelEEGrecordingofsmallconsciousanimals,especiallyratsusingnon-implantedtetheredsystem.Systemmainlyconsistsofthreeparts.OneistheEEGcollectingmodule，thesecondiswirelesstransceivermodule,andtheapplicationsoftwareinPC.Inthisde

5、sign,wetestedtheamplificationperformanceofthecircuit,RFtransmitperformance,aswellasthepowerconsumption.Besides,thesystemwasalsousedintwopracticalapplicationexperimentstofurthertestitsreliability.1.引言目前常规脑电信号采集和分析技术已经比较成熟，在临床和实验领域都已经有众多的产品可供选择，但目前绝大多数

6、脑电采集、传输、分析技术都要求被监测对象处于不活动状态：如安静坐着或平躺。同时，系统输出方面，目前的脑电采集系统大多使用USB，串口，导线等有线传输方式，这样造成了实验的很多不便，也不适于实验体的佩戴。在进行动物实验研究时，也必须通过麻醉来限制动物的活动。同时无线植入式的解决方案，对于小动物来说也并不是最优的解决方案，尤其是在希望小动物受到的影响最小的情况下：植入的手术往往会比较复杂，在手术过程中感染的风险也会加大。植入式装置对生物兼容性也有较高的要求，这也给产品的开发带来了不便。基于以上调研，

7、并结合实验室在动物脑电实验方面的需求，对活动动物脑电采集装置进行研究与开发可以说是十分必要的。本设计提出了一种用于实验室清醒小动物，尤其是大鼠双通道脑电采集的穿戴式解决方案，可以无需植入地进行脑电的采集，实现实验室长时间的清醒大鼠脑电的采集。在系统的设计以及实现的工程中主要解决了以下几点问题：1）功耗问题：通过选用低功耗，高性能的集成芯片MSP430，同时采用低功耗的软件设计方案，实现系统的性能和功耗的双方面保证；2）装置体积和佩戴问题：通过进行适当的脑电采集硬件电路的简化，以及在MSP430片

8、上系统强大的数字信号处理的应用，有效地减少装置的体积，同时通过采集装置穿戴式的解决方案，用于大鼠前肢活动范围的限制，避免自由活动状态下的大鼠碰到电极对电极连线甚至采集装置造成的破坏，不影响实验过程；3）系统灵活性和可扩展性：通过选用德州仪器（TI）的MSP430系列作为系统的核心来控制系统流程，同时丰富的外设装置极大地减少了板上元器件，使得系统的设计和开发更加简便。1.系统方案双通道无线小动物脑电采集系统主要包括三个组成部分：脑电采集放大处理部分；无线射频收发部分和PC端的软件部分。其中，脑电采