一种新型EEG视觉诱发电位闪光刺激器的设计
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熟， 同时也 成为 国内的热 门研究学 科之一 ， 它对 于诊 断 神经系统 疾病 、 体 听觉 和视 觉 功能 的评价 、 Ｃ 人 ＢＩ （ 机接 口） 脑 的研究等 方 面有着 重 要 的意 义 ＿ ． 实 ３在 Ｊ
视觉脑 电诱发采 集 中常用 的刺 激方法 就是 在患
者眼前约 ２ ｍ处放置可随意调节频率的间歇性光 ５ｃ
脑 电波 是 人体 大 脑 细 胞群 的 自发 性 生 物 电活
动， 电图 （ ｌｃ ｏｎ ｅｈ ｌ ｒｍ， Ｅ ） 通过 把 电 脑 Ｅｅｔ ｅｃｐ ａ ｇａ Ｅ Ｇ 是 ｒ ｏ 极放到头皮 或大脑 皮层上 运用脑 电采集仪 记 录到 的 脑 部生物 电活动 的波形 图 － ， １ 它可分 为 自发性 脑 电 ２ ］
这 一 需 要 ， 计 了 一种 新 型 的基 于 Ａｍ ｇ８单 片 机 控 制 驱 动 Ｌ Ｄ发 光 的视 觉 诱 发 电 位 刺 激 器 ， 析 了具 体 的 设 计 设 ｔ ｅａ Ｅ 分
方案选择 、 硬件电路 的设计和软件的设计 ， 并最终实现 了符合医用标准 的视觉诱发电位刺激器． 关键词 ： Ｅ 视觉诱发电位 ；Ｅ Ｅ Ｇ； Ｌ Ｄ驱动 ； Ｃ ｍ ＭＳ ｏ ｍ控件 中图分类号：Ｒ １ ． ３ ８６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１０ －１２ ２ １ ）３０ ６ －４ ０ ７７ ６ （００ ０ － ００ ０
般选 择 ３ ６ １ 、８ ２ ， 以 ２— 、 、５ １ 、４ 并 ３周／ ｓ闪光刺 激 ，
型学科． 诱发性脑 电信号的研究在 国外 已经 日 趋成 刺激 的闪光器 ， 闪光 频 率 可 以在 ０５～６ ｚ 间 ， ． ０Ｈ 之
一
每刺激 ５～１ ， ０Ｓ 间隔 １ ， ０Ｓ 频率逐 渐递 增． 强烈 的 在
机 控制发 光装 置 的闪 烁． 其优 点 是性 能 稳 定并 且 效
１ 诱发 电位 刺激 器
１ １ 设计原 理 ．
诱 发 电位是指 人 为地 对 外 界感 觉神 经 、 觉 通 感 路 与感觉 系统 有关 的任何结 构进行施 加适 当刺激 时
所 引起 的脑 电位变 化 ， 它是 受感 觉 刺激 （ 、 视 听或 体
闪光刺激 时 ， 大脑就会 出现 视路及 视皮质 的兴 奋 ， 人 从经过 脑 电采 集放 大器 的信 号采集 和相应 的一 系列 信号处 理 之 后 ， 以 提 取 出 具 有 事 件 特 征 的诱 发 可
电位 ．
际的诱 发脑 电信号 的采集 中 ， 需要 有视觉刺 激器 、 脑 电采 集放 大器 、 讯 模块 以及 脑 电处理 机 制 等功 能 通 模块 ， 中视 觉刺 激 器 的设计 合 理 是视 觉 诱 发 电位 其
收 稿 １期 ： ０００ —９ ３ ２ １—５ １
信， 从而控 制发 光 二极 管 闪烁 的这种 新 型 方式 来设 计 此刺激 器． 种设 计 思 路 既提 高 了参 数 调整 的灵 这 活 性又能 获得较 好 的刺 激 效果 Ｊ视 觉 诱 发 电位刺 ． 激 器设 计 的原 理框 图 如 图 １ 示 ． 片机 最小 系统 所 单 通 过与上 位机进 行 的 数据 通 信 ， 将接 收 到 的 闪烁 的 频 率和 闪烁时 间等参数用 来控 制 Ｌ Ｄ灯 的闪烁． Ｅ
从而 产生视觉 信 息 ， 它一 般 可分 为 闪 光刺 激 和 图 形刺 激 ， 闪光 刺激一 般用 于诱发 电位 的采集 ， 而图形
刺激 一般用 于脑机 接 口的应 用．
１ ２ 刺激器 的设计 ．
图和诱 发 性 脑 电 图． 对 诱 发 脑 电 （ ｖｋｄＰｔ ． 而 Ｅｏｅ ｏ ｎ ｅ ｔｌＥ ） ｉ ，Ｐ 的研究是 继 常 规脑 电图之 后 发展 的一 门新 ａ
一
种 新 型 Ｅ Ｇ视 觉 诱 发 电位 闪光 刺 激 器 的 设 计 Ｅ
彭 杰 ， 玉晓， 杜 杨其宇 ， 黄晓 东
（ 广东工业大学 自动化学院 ， 广东 广州 ５ ００ ） １０ ６
摘要 ： 在关于视觉诱发脑电信号 的采集中 ， 需要用闪光灯 以不 同频率 、 当亮度 的灯 光刺激被测试者 的眼睛， 适 针对
wk.baidu.com
果 好 ． 点是参 数的调 整和整 体升级很 困难 ． 缺 综合 以
上 ２种方 法 ， 系统通 过使用计 算机 的 串行 接 口［ ， 本 ８ ３ 使 得上位 机软件 可 以和单 片机最 小 系统之 问进行 通
感 ） 神经 系 统 对 刺激 的直 接 电生 理 反应 ， 据 刺 后 依 激源 的不 同可分 为视觉诱 发 电位 、 听觉诱 发 电位 、 体 感诱 发电位 ． 觉 电 位刺 激器 的设计 原 理 与视 觉 的 视 基本特性 密切相 关 ． 由外界物体 反射来 的光线 ， 过 通 眼球 的折光 系统 到达 视 网膜 上 ， 与有 感 光作 用 的视 细胞层 发生光 化学反应 ， 将光 能转化 为神经 冲动 ， 然 后经 由视神经 纤 维 和 中枢视 觉 通路 传 至 大脑 皮层 ，
用 于脑机 接 口研究 的前提 和关键技 术之一 ． 文 本 拟对 Ｂ Ｉ Ｃ 的视觉 诱发 电位闪光 刺激器进 行研究 ．
视 觉诱 发 电 位 的 刺 激 器 通 常采 用 两 种 设 计 方 式： 一种 是计算 机软件 控制显示 器 中图像 的闪烁 ． 其 优 点是 可 以很 方便 地 调 整 闪烁 频率 、 闪烁 时 间等 参 数． 缺点 就是 闪烁效 果 容 易受 显 示 器 自身 刷 新频 率 的影 响． 另一种 设计 方 式 是在 硬 件 电路 里 使用 单 片
第２ ７卷 第 ３期 ２１ ０ ０年 ９月
广东 工业大 学学报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｇ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆＧｕ ｎ ｄ ｎ ｉ ｅ ｓ ｙｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔ
Ｖｏ． ７ Ｎｏ ３ １２ ．
Ｓ ｐｅ ｅ ０ ０ ｅ ｔ ｍｂ ｒ２ １
视觉脑 电诱发采 集 中常用 的刺 激方法 就是 在患
者眼前约 ２ ｍ处放置可随意调节频率的间歇性光 ５ｃ
脑 电波 是 人体 大 脑 细 胞群 的 自发 性 生 物 电活
动， 电图 （ ｌｃ ｏｎ ｅｈ ｌ ｒｍ， Ｅ ） 通过 把 电 脑 Ｅｅｔ ｅｃｐ ａ ｇａ Ｅ Ｇ 是 ｒ ｏ 极放到头皮 或大脑 皮层上 运用脑 电采集仪 记 录到 的 脑 部生物 电活动 的波形 图 － ， １ 它可分 为 自发性 脑 电 ２ ］
这 一 需 要 ， 计 了 一种 新 型 的基 于 Ａｍ ｇ８单 片 机 控 制 驱 动 Ｌ Ｄ发 光 的视 觉 诱 发 电 位 刺 激 器 ， 析 了具 体 的 设 计 设 ｔ ｅａ Ｅ 分
方案选择 、 硬件电路 的设计和软件的设计 ， 并最终实现 了符合医用标准 的视觉诱发电位刺激器． 关键词 ： Ｅ 视觉诱发电位 ；Ｅ Ｅ Ｇ； Ｌ Ｄ驱动 ； Ｃ ｍ ＭＳ ｏ ｍ控件 中图分类号：Ｒ １ ． ３ ８６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１０ －１２ ２ １ ）３０ ６ －４ ０ ７７ ６ （００ ０ － ００ ０
般选 择 ３ ６ １ 、８ ２ ， 以 ２— 、 、５ １ 、４ 并 ３周／ ｓ闪光刺 激 ，
型学科． 诱发性脑 电信号的研究在 国外 已经 日 趋成 刺激 的闪光器 ， 闪光 频 率 可 以在 ０５～６ ｚ 间 ， ． ０Ｈ 之
一
每刺激 ５～１ ， ０Ｓ 间隔 １ ， ０Ｓ 频率逐 渐递 增． 强烈 的 在
机 控制发 光装 置 的闪 烁． 其优 点 是性 能 稳 定并 且 效
１ 诱发 电位 刺激 器
１ １ 设计原 理 ．
诱 发 电位是指 人 为地 对 外 界感 觉神 经 、 觉 通 感 路 与感觉 系统 有关 的任何结 构进行施 加适 当刺激 时
所 引起 的脑 电位变 化 ， 它是 受感 觉 刺激 （ 、 视 听或 体
闪光刺激 时 ， 大脑就会 出现 视路及 视皮质 的兴 奋 ， 人 从经过 脑 电采 集放 大器 的信 号采集 和相应 的一 系列 信号处 理 之 后 ， 以 提 取 出 具 有 事 件 特 征 的诱 发 可
电位 ．
际的诱 发脑 电信号 的采集 中 ， 需要 有视觉刺 激器 、 脑 电采 集放 大器 、 讯 模块 以及 脑 电处理 机 制 等功 能 通 模块 ， 中视 觉刺 激 器 的设计 合 理 是视 觉 诱 发 电位 其
收 稿 １期 ： ０００ —９ ３ ２ １—５ １
信， 从而控 制发 光 二极 管 闪烁 的这种 新 型 方式 来设 计 此刺激 器． 种设 计 思 路 既提 高 了参 数 调整 的灵 这 活 性又能 获得较 好 的刺 激 效果 Ｊ视 觉 诱 发 电位刺 ． 激 器设 计 的原 理框 图 如 图 １ 示 ． 片机 最小 系统 所 单 通 过与上 位机进 行 的 数据 通 信 ， 将接 收 到 的 闪烁 的 频 率和 闪烁时 间等参数用 来控 制 Ｌ Ｄ灯 的闪烁． Ｅ
从而 产生视觉 信 息 ， 它一 般 可分 为 闪 光刺 激 和 图 形刺 激 ， 闪光 刺激一 般用 于诱发 电位 的采集 ， 而图形
刺激 一般用 于脑机 接 口的应 用．
１ ２ 刺激器 的设计 ．
图和诱 发 性 脑 电 图． 对 诱 发 脑 电 （ ｖｋｄＰｔ ． 而 Ｅｏｅ ｏ ｎ ｅ ｔｌＥ ） ｉ ，Ｐ 的研究是 继 常 规脑 电图之 后 发展 的一 门新 ａ
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彭 杰 ， 玉晓， 杜 杨其宇 ， 黄晓 东
（ 广东工业大学 自动化学院 ， 广东 广州 ５ ００ ） １０ ６
摘要 ： 在关于视觉诱发脑电信号 的采集中 ， 需要用闪光灯 以不 同频率 、 当亮度 的灯 光刺激被测试者 的眼睛， 适 针对
wk.baidu.com
果 好 ． 点是参 数的调 整和整 体升级很 困难 ． 缺 综合 以
上 ２种方 法 ， 系统通 过使用计 算机 的 串行 接 口［ ， 本 ８ ３ 使 得上位 机软件 可 以和单 片机最 小 系统之 问进行 通
感 ） 神经 系 统 对 刺激 的直 接 电生 理 反应 ， 据 刺 后 依 激源 的不 同可分 为视觉诱 发 电位 、 听觉诱 发 电位 、 体 感诱 发电位 ． 觉 电 位刺 激器 的设计 原 理 与视 觉 的 视 基本特性 密切相 关 ． 由外界物体 反射来 的光线 ， 过 通 眼球 的折光 系统 到达 视 网膜 上 ， 与有 感 光作 用 的视 细胞层 发生光 化学反应 ， 将光 能转化 为神经 冲动 ， 然 后经 由视神经 纤 维 和 中枢视 觉 通路 传 至 大脑 皮层 ，
用 于脑机 接 口研究 的前提 和关键技 术之一 ． 文 本 拟对 Ｂ Ｉ Ｃ 的视觉 诱发 电位闪光 刺激器进 行研究 ．
视 觉诱 发 电 位 的 刺 激 器 通 常采 用 两 种 设 计 方 式： 一种 是计算 机软件 控制显示 器 中图像 的闪烁 ． 其 优 点是 可 以很 方便 地 调 整 闪烁 频率 、 闪烁 时 间等 参 数． 缺点 就是 闪烁效 果 容 易受 显 示 器 自身 刷 新频 率 的影 响． 另一种 设计 方 式 是在 硬 件 电路 里 使用 单 片
第２ ７卷 第 ３期 ２１ ０ ０年 ９月
广东 工业大 学学报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｇ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆＧｕ ｎ ｄ ｎ ｉ ｅ ｓ ｙｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔ
Ｖｏ． ７ Ｎｏ ３ １２ ．
Ｓ ｐｅ ｅ ０ ０ ｅ ｔ ｍｂ ｒ２ １