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信号处理设计(一)—脑电信号的采集.md

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信号处理设计(一)—脑电信号的采集🐣

🐼脑电信号采集通道

由于采用的是基于稳态视觉诱发电位范式的脑机接口,闪烁刺激诱发出的稳态视觉诱发 电位主要位于大脑皮层的枕叶区,即位于后脑部位,所以选择位于枕叶区的 8 通道的湿电极 脑电采集帽对脑电信号进行采集。根据国际 10-20 导联规范,采用 PO3、POz、PO4、O1、O2、 Oz、s1、s2 八个通道,并在顶部和前额部位有参考电极REF和地 GND。研究发现,对于不同当受试者对于相同频率刺激的闪烁块所产生的脑电信号功率谱中的谱峰基本相同,受试者只需在使用前进行基础的数据集采集,即可穿戴设备进行使用。使用者佩戴后,即可在 PC 上位机的配套图形界面中的得到脑电原始数据。

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对于10-20国际标准导联不是很熟悉的可以参考下面提供的链接进行学习👇👇👇

🩹10-20国际标准导联系统 (qq.com)

🩹10/20 System Electrode Distances | DIY tDCS


🤺脑电采集设备

本项目选用的脑电信号采集放大器为杭州航弈生物科技有限公司生产的BCIduinuo8 通道脑电放大器。放大器具有 1500mAh 的电池容量,实际测试续航不低于 10h,并设计有短路 保护、漏电保护电路。支持 8 通道的脑电信号输入,并具有 REF+GND 参考电极输入。兼容 PythonMatlabArduino 等语言。并提供了串口通信协议,可支持二次开发。

关于BCIduinuo8 通道脑电放大器相关了解,可以浏览官方网站👉👉👉基于SSVEP的脑机接口解决方案-博睿康科技(常州)股份有限公司 (neuracle.cn)

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8 通道 BCIduino 的部分设计参数:

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下图为脑电采集帽👇👇👇

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脑电帽具体参数及设计指标:

  • 脑电帽主要由湿电极、防护罩、导联线、传输接口四部分组成。
  • Ag / AgCl 涂层聚合物电极,99.9%纯银材质,银氯化银镀层电极(银基体),具有测 量平衡电位时间快,测量精度高,可用于诱发电位和事件相关电位的测量,电极耐用等优点。
  • 导联线,采用镀锡铜线,阻抗较小。采用屏蔽材料外被,避免外界信号干扰。

🕊️脑电信号采集软件

脑电信号采集的所选的脑电信号放大器兼容 OpenBCI 软件,OpenBCI 是美国OpenBCI公司向开发者开源的一款上位机软件,可以控制放大器 8 个通道的各个放大倍数,以及是否使 用偏置电压,滤波器等功能,并可实现各个通道时间序列信号的可视化显示以及时间序列对 应的频谱的可视化显示。并含有 LSL 小部件,可以通过 LSL 将采集到的数据实时传输给 MatlabPython 程序内,以供后续的在线分析对数据进行实时处理。

此部分可以参考👉👉👉OPENBCI安装

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🧐脑电帽佩戴

  • 所需物品:脑电帽、注射器、棉签、胶带、酒精、纸巾、脑电膏、放大器等。

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  • 脑电帽电极与放大器的连接:Pox 为脑电帽对应电极,数字为放大器接口。

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  • 脑电帽佩戴:由于采用的为湿电极的脑电采集帽,在佩戴脑电帽后,需要在电极中注入导电膏,使电极和大脑头皮之间有更好的贴合,更好的采集大脑皮层的脑电信号。 先把被试的耳朵的头发分开,把耳朵露出来。开始佩戴电脑帽,并正确连接帽子与放大 器。然后把帽子从后往前戴,注意把帽子戴正。即 CZ 点是在最中央的。左右相同。鼻子 和眉心是和中线一致的。尽量把帽子和脑袋贴合。然后把带子拉紧,放在被试下巴下面,然 后微调一下。

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    🐢SSVEP的采集准则

  • 选择实验环境时,必须注意避开电动设备、高频辐射等干扰的地方,保证实验数据免受电磁场的干扰;为避免阳光、声音、环境影响受试者情绪,实验环境应尽量保证光线适中、简单安静、通风顺畅、温度适中。

  • 对于实验中的受试者而言,必须按医学规定,实验前24小时内禁止食用特殊食品,比如可导致神经系统过度紧张兴奋或者抑制的药品和食品;另外,受试者受试前保证睡眠充足,禁止熬夜,要求清洗头发并保持头发干燥,防止头上油污导致电极与头皮接触的电阻过大影响实验效果,调整自己的状态,保证精力充沛、注意力集中;在受试过程中,若出现走神、过度疲劳,应及时与操作者沟通,并放弃该次采集到的数据,调整状态,重新采集;尽量做到肌肉放松,避免大范围的肌肉运动,尽量保持头部器官处于不运动状态,避免头部器官运动对脑电信号采集产生的干扰。

  • 对于实验操作者而言,应清楚操作过程中的每一处细节,保证数据采集的公正可靠;操作过程中,注意力要高度集中,时刻注意受试者在受试过程中会否受到的干扰,并要求能尽量排除干扰。

脑机接口系列课程(二) SSVEP介绍及相关软件的安装、实验范式的搭建_BCIduino脑机接口社区的博客-CSDN博客_ssvep

👻脑电信号传输

检查脑电帽佩戴情况,没有问题后,打开上位机 OpenBCI 实时观察脑电信号。使用者佩戴好脑电帽之后,此时上位机就会显示出脑电信号。