BME 305 EEG: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

O electroencefalogramă (EEG) este un dispozitiv care este utilizat pentru a măsura activitatea creierului electric al unui subiect. Aceste teste pot fi foarte utile în diagnosticarea diferitelor tulburări ale creierului. Când încercați să creați un EEG, există diferiți parametri care trebuie ținuți minte înainte de a crea un circuit de lucru. Un lucru despre încercarea de a citi activitatea creierului de pe scalp este că există o tensiune foarte mică care poate fi de fapt citită. Un interval normal pentru o undă cerebrală adultă este de la aproximativ 10 uV la 100 uV. Datorită unei tensiuni de intrare atât de mici, va trebui să existe o amplificare mare la ieșirea totală a circuitului, de preferință mai mare de 10 000 de ori de intrare. Un alt lucru care trebuie ținut cont în timp ce creăm un EEG este că undele tipice pe care le-au produs variază de la 1 Hz la 60 Hz. Știind acest lucru, va trebui să existe diferite filtre care să atenueze orice frecvență nedorită în afara lățimii de bandă.

Provizii

-Amplificator operațional LM741 (4)

-8,2 kOhm rezistor (3)

-820 Ohm rezistor (3)

-Rezistor 100 Ohm (3)

-15 kOhm rezistor (3)

Rezistor -27 kOhm (4)

-0,1 condensator uF (3)

-100 uF condensator (1)

-Panoul (1)

-Microcontroler Arduino (1)

-Baterii de 9V (2)

Pasul 1: Amplificator de instrumentație

Primul pas în crearea unui EEG este să vă creați propriul amplificator de instrumentație (INA) care poate fi utilizat pentru a prelua două semnale diferite și pentru a emite un semnal amplificat. Inspirația pentru acest INA a venit de la LT1101, care este un amplificator de instrumentare obișnuit folosit pentru a diferenția semnalele. Folosind 2 dintre amplificatoarele operaționale LM741, puteți crea INA folosind diferitele rapoarte date în schema de circuit de mai sus. Cu toate acestea, puteți utiliza o variație a acestor rapoarte și puteți obține același rezultat dacă raportul este similar. Pentru acest circuit, vă sugerăm să utilizați un rezistor de 100 ohmi pentru R, rezistor de 820 ohmi pentru 9R și rezistor de 8,2 kOhm pentru 90R. Folosind bateriile de 9V, veți putea alimenta amplificatoarele operaționale. Configurând o baterie de 9V pentru a alimenta pinul V + și cealaltă baterie de 9V astfel încât să introducă -9V în pinul V. Acest amplificator de instrumente ar trebui să vă ofere un câștig de 100.

Pasul 2: filtrare

Când înregistrați semnale biologice, este important să țineți cont de intervalul care vă interesează și de sursele potențiale de zgomot. Filtrele pot ajuta la rezolvarea acestei probleme. Pentru acest proiect de circuit, pentru a realiza acest lucru se folosește un filtru de trecere de bandă urmat de un filtru de notch activ. Prima parte a acestei etape constă dintr-un filtru trece sus și apoi un filtru trece jos. Valorile pentru acest filtru sunt pentru un interval de frecvență de la 0,1Hz la 55Hz, care conține gama de frecvență a semnalului EEG de interes. Aceasta servește la filtrarea semnalelor provenite din afara intervalului dorit. Un adept de tensiune se așează după trecerea benzii înainte de filtrul de notch pentru a se asigura că tensiunea de ieșire la filtrul de notch are o impedanță scăzută. Filtrul de notch este configurat pentru a filtra zgomotul la 60Hz cu o reducere de cel puțin -20dB a semnalului din cauza distorsiunii mari a zgomotului la frecvența sa. În cele din urmă, un alt adept de tensiune pentru a finaliza această etapă.

Pasul 3: Amplificator operațional fără inversare

Etapa finală a acestui circuit este alcătuită dintr-un amplificator fără inversare pentru a crește semnalul filtrat la intervalul 1-2V cu un câștig de aproximativ 99. Datorită puterii foarte mici a semnalului de intrare din undele creierului, această etapă finală este necesare pentru a produce o formă de undă de ieșire ușor de afișat și de înțeles în comparație cu potențialul zgomot ambiental. De asemenea, trebuie remarcat faptul că un offset DC de la amplificatoarele fără inversare este normal și ar trebui luat în considerare la analizarea și afișarea ieșirii finale.

Pasul 4: Conversie analogică la digitală

Odată ce întregul circuit este terminat, semnalul analogic pe care l-am amplificat pe tot circuitul trebuie să fie digitalizat. Din fericire, dacă utilizați un microcontroler arduino, există deja un convertor analog în digital încorporat (ADC). Fiind capabil să scoateți circuitul la oricare dintre cei șase pini analogici încorporați în arduino, puteți codifica un osciloscop pe microcontroler. În codul prezentat mai sus, folosim pinul analogic A0 pentru a citi forma de undă analogică și a o converti într-o ieșire digitală. De asemenea, pentru a face lucrurile mai ușor de citit, ar trebui să convertiți tensiunea de la un interval de la 0 la 1023, la un interval de la 0V la 5V.