BME 305 EEG: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Elektroencefalogram (EEG) je uređaj koji se koristi za mjerenje električne aktivnosti mozga subjekta. Ovi testovi mogu biti vrlo korisni u dijagnosticiranju različitih moždanih poremećaja. Kada pokušavate napraviti EEG, postoje različiti parametri koje morate imati na umu prije stvaranja radnog kruga. Jedna stvar pri pokušaju čitanja moždane aktivnosti s tjemena je ta da postoji vrlo mali napon koji se zapravo može očitati. Normalni raspon moždanog vala odrasle osobe je od oko 10 uV do 100 uV. Zbog tako malog ulaznog napona, bit će potrebno veliko pojačanje na ukupnom izlazu kola, po mogućnosti veće od 10 000 puta od ulaza. Još jedna stvar koju treba imati na umu pri kreiranju EEG -a je da se tipični valovi koje smo emitirali kreću u rasponu od 1 Hz do 60 Hz. Znajući to, morat će postojati različiti filtri koji će umanjiti svaku neželjenu frekvenciju izvan propusnosti.

Supplies

-LM741 operativno pojačalo (4)

-8,2 kOhm otpornik (3)

-820 Ohm otpornik (3)

-100 Ohm otpornik (3)

-15 kOhm otpornik (3)

-27 kOhm otpornik (4)

-0,1 uF kondenzator (3)

-100 uF kondenzator (1)

-Drveta (1)

-Arduino mikrokontroler (1)

-9V baterije (2)

Korak 1: Instrumentacijsko pojačalo

Prvi korak u stvaranju EEG -a je stvaranje vlastitog instrumentacijskog pojačala (INA) koje se može koristiti za primanje dva različita signala i izlaz pojačanog signala. Inspiracija za ovu INA -u došla je iz LT1101 koji je uobičajeno instrumentacijsko pojačalo koje se koristi za razlikovanje signala. Koristeći 2 vaša LM741 operativna pojačala, možete stvoriti INA koristeći različite omjere dane na gornjoj shemi kola. Međutim, možete koristiti varijaciju ovih omjera, a i dalje ćete dobiti isti izlaz ako je omjer sličan. Za ovo kolo predlažemo da koristite otpornik od 100 ohma za R, otpornik od 820 ohma za 9R i otpornik od 8,2 kOhm za 90R. Pomoću vaših 9V baterija moći ćete napajati operativna pojačala. Postavljanjem jedne 9V baterije za napajanje V+ pina, a druge 9V baterije tako da unosi -9V u V -pin. Ovo instrumentacijsko pojačalo trebalo bi vam dati dobit od 100.

Korak 2: Filtriranje

Prilikom snimanja bioloških signala važno je imati na umu raspon koji vas zanima i potencijalne izvore buke. Filtri mogu pomoći u rješavanju ovog problema. Za ovu izvedbu kruga koristi se pojasni propusni filtar nakon kojeg slijedi aktivni filter s urezima. Prvi dio ove faze sastoji se od visokopropusnog filtra, a zatim niskopropusnog. Vrijednosti za ovaj filter su za frekvencijski raspon od 0,1Hz do 55Hz, koji sadrži raspon frekvencija EEG signala od interesa. Ovo služi za filtriranje signala koji dolaze izvan raspona želja. Pratilac napona tada sjedi nakon prolaska pojasa prije ureznog filtera kako bi se osiguralo da izlazni napon usjeknog filtera ima nisku impedanciju. Urezani filter je podešen da filtrira šum na 60Hz sa najmanje -20dB smanjenjem signala zbog velikih izobličenja šuma na njegovoj frekvenciji. Konačno još jedan sljedbenik napona koji će dovršiti ovu fazu.

Korak 3: Neinvertirajuće operativno pojačalo

Završna faza ovog kruga sastoji se od neinvertirajućeg pojačala za povećanje filtriranog signala na 1-2V raspon s pojačanjem od oko 99. Zbog vrlo male snage ulaznog signala iz moždanih valova, ova posljednja faza je potrebno za dobivanje izlaznog valnog oblika koji se lako prikazuje i razumije u usporedbi s potencijalnom ambijentalnom bukom. Također treba napomenuti da je DC pomak od neinvertirajućih pojačala normalan i da ga treba uzeti u obzir pri analizi i prikazivanju krajnjeg izlaza.

Korak 4: Analogno digitalni razgovor

Nakon što je cijeli krug završen, analogni signal koji smo pojačali kroz kolo potrebno je digitalizirati. Srećom, ako koristite arduino mikrokontroler, već postoji ugrađeni analogno -digitalni pretvarač (ADC). Budući da možete izlaziti svoje kolo na bilo koji od šest analognih pinova ugrađenih u arduino, možete kodirati osciloskop na mikrokontroler. U gore prikazanom kodu koristimo analogni pin A0 za čitanje analognog valnog oblika i pretvaranje u digitalni izlaz. Također, kako biste stvari lakše čitali, trebali biste pretvoriti napon iz raspona od 0 - 1023 u raspon od 0V do 5V.