BME 305 EEG: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

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 za moždani val odrasle osobe je od oko 10 uV do 100 uV. Zbog tako malog ulaznog napona, bit će potrebno veliko pojačanje na ukupnom izlazu kruga, po mogućnosti veće od 10 000 puta od ulaza. Još jedna stvar koju treba imati na umu pri stvaranju EEG -a je da se tipični valovi koje smo izlazili kreću u rasponu od 1 Hz do 60 Hz. Znajući to, morat će postojati različiti filtri koji će umanjiti svaku neželjenu frekvenciju izvan propusnosti.

Pribor

-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: Instrumentalno pojačalo

Prvi korak u stvaranju EEG -a je stvaranje vlastitog instrumentacijskog pojačala (INA) koje se može koristiti za prihvaćanje 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 operacijska pojačala, možete stvoriti INA koristeći različite omjere navedene u gornjem dijagramu kola. Međutim, možete upotrijebiti varijaciju ovih omjera i još uvijek dobiti isti izlaz ako je omjer sličan. Za ovaj krug predlažemo da upotrijebite otpornik od 100 ohma za R, otpornik od 820 ohma za 9R i otpornik od 8,2 kOhm za 90R. Pomoću svojih 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 dobitak od 100.

Korak 2: Filtriranje

Prilikom snimanja bioloških signala važno je imati na umu raspon koji vas zanima i potencijalne izvore šuma. Riješiti to mogu filteri. 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. Sljedbenik napona tada sjedi nakon prolaska pojasa prije ureznog filtra kako bi se osiguralo da izlazni napon usjeknog filtra ima nisku impedanciju. Urezani filter postavljen je za filtriranje šuma na 60 Hz uz smanjenje od -20 dB u signalu zbog velikog 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 raspon 1-2V 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 je jednostavan za prikaz i razumijevanje u usporedbi s potencijalnom ambijentalnom bukom. Također treba napomenuti da je istosmjerni pomak od neinvertirajućih pojačala normalan i da ga treba uzeti u obzir pri analizi i prikazivanju konačnog izlaza.

Korak 4: Analogno digitalni razgovor

Nakon što cijeli krug završi, analogni signal koji smo pojačali u cijelom krugu 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, radi lakšeg čitanja, trebate pretvoriti napon iz raspona od 0 - 1023 u raspon od 0V do 5V.