一种无线闭环迷走神经刺激器及系统

为了治疗药物难治性癫痫,提出一种无线闭环迷走神经刺激器及系统,包括头戴式头皮脑电记录器、迷走神经刺激器、电磁耦合能量发射器和控制应用App,设计一种可以分离局部场电位和动作电位的生物信号前置放大器,一种刺激脉冲参数可调的迷走神经刺激器,一种电磁耦合能量发射器以及一个控制应用App。使用海岸线参数检测算法判定癫痫脑电信号的产生。测试结果表明,生物信号前置放大器对局部场电位和动作电位的放大增益分别为40和60 dB。迷走神经刺激器接收到来自控制应用App的刺激参数后,可以产生对应参数的双极性刺激脉冲。当发射器发射功率为30 dBm,发射线圈和接收线圈距离2 cm时,电磁耦合能量传输效率最大为15.4%。海岸线参数算法的正检率为88%。     

低噪声、低纹波头皮脑电信号采集的前端电路

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计了一种由前置放大器、纹波抑制电路、增益可编程放大器和外置低通滤波器组成的低噪声头皮脑电信号采集前端电路。其中前置放大器采用斩波技术来降低低频噪声和失调电压,其结构为电容耦合的斩波稳定放大器,其有源放大部分由折叠式共源共栅级和共源级构成的两级全差分放大器构成,以获得较高的开环增益;同时在前置放大器后引入了阻容耦合电路来抑制在斩波频率处产生的纹波。可编程增益放大器采用可调电容阵列构成的电容负反馈放大器以实现增益逐级可调。Spectre后仿真结果表明,前置放大器的增益为40 dB,共模抑制比可达131 dB,电源抑制比90 dB,输入等效噪声772 nV/sqrt(Hz)@100 Hz;可编程增益放大器的增益分别为12、20、25 dB;低通滤波器的截止频率为1 kHz;纹波抑制电路对在斩波频率处的纹波具有400倍的抑制效果。该前端电路的总增益为40~65 dB,通频带为1 Hz~1 kHz。     

基于小波包变换的癫痫脑电棘波检测

为了能够较好地实现癫痫患者脑电的棘波检测,提出一种将棘波物理特征（幅度、频率）和小波包变换结合的算法,用于癫痫患者脑电信号的棘波检测。首先利用小波包变换对癫痫脑电信号进行小波包分解,将脑电波频率（0~30 Hz）划分为3层;其次根据脑电波的频率范围重构第三层节点频率S（3, 0）（0~10.85 Hz）、S（3, 1）（10.85~21.7 Hz）、S（3, 2）（21.7~32.55 Hz）的脑电信号;最后取棘波的幅度作为检测阈值分别提取癫痫患者健康期、癫痫发作间期及癫痫发作期的棘波。实验结果证明,当数据的采样频率为173.61 Hz、信号长度为23.6 s时,该算法能够提取不同癫痫患者在不同时期的棘波信号,该算法棘波的误检率为12.02%、漏检率为11.70%。因此,本文所采用的算法在癫痫棘波检测中具有良好的效果。