迈向移动神经成像:为实时使用设计多模式EEG/fNIRS仪器

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物医学工程 生物医学工程
• 可穿戴技术可穿戴技术

背景情况:

• 传统的神经生理学监测系统经常被绑定,限制了门诊研究.
• 整合脑电图 (EEG) 和功能近红外光谱 (fNIRS) 提供了对大脑活动的互补见解.
• 对于移动脑成像技术的进步,需要便携式,高保真性和无线解决方案至关重要.

研究的目的:

• 设计和开发一个移动的,多模式的EEG/fNIRS设备用于无线神经生理监测.
• 为了实现高信号保真,低功耗和完全无操作,用于门诊研究.
• 创建一个可扩展和具有成本效益的平台,用于同步的EEG/fNIRS采集.

主要方法:

• 设计了一个集成ADS1299生物潜能放大器 (最多32个通道) 和光学前端组件 (LED,光电二极管) 的系统.
• 使用STM32H7微控制器进行信号控制/处理和ESP32-S2进行Wi-Fi通信,采用电磁隔离和多轨电源管理.
• 通过实验室流媒体层 (LSL) 框架实现了时钟驱动的采集循环和RTOS,用于通过Wi-Fi传输数据.

主要成果:

• 成功演示了32通道同步的EEG获取和fNIRS喘息反应.
• 通过LSL验证实时心电图和光脉冲流.
• 该设备实现了高信号保真性,低功耗和无操作,适合移动神经成像.

结论:

• 开发的移动EEG/fNIRS设备为同步的神经生理数据采集提供了一个紧的,集成的平台.
• 该系统使得可扩展的,低成本的门诊大脑研究与无线,高保真监测.
• 未来的潜力包括嵌入式边缘机器学习,用于设备上的信号处理和文物拒绝.