Bir EEG üzerinde RnD, Yardım gerekli, hangi op-amp?


14

bu benim ilk görevim ve doğru entegre devreleri bulmak için yardıma / tavsiyeye ihtiyacım var. Projenin arka planını biraz açıklayarak başlayacağım. Açık kaynaklı bir elektroensefalograf geliştirmek için bir burs aldım, bitmiş donanım, insanların EEG sistemi için çeşitli yaratıcı ve terapötik kullanımlar geliştirmeleri için bir platform sağlayacak, yani müzik kontrolörleri, oyun kontrolörleri veya beyin eğitim programları. Analogdan dijitale dönüştürme için bir Atmel MCU kullanmak istiyorum, USB üzerinden bir bilgisayara bağlanmasını istiyorum ve ayrıca ünitenin USB bağlantısı ile güçlendirilmesini istiyorum. MCU'dan önce elektrotlardan gelen sinyalleri yükseltmek için uygun bir op-amp IC bulma konusunda yardıma ihtiyacım var. Bitmiş cihaz 16 kanal olacak, bu yüzden birden fazla op-amp'li bir IC bulmak istiyorum. Elektrotlar tarafından alınan elektriksel aktivite 200mV ve daha az bölgede olacak, bu yüzden çok kazancım olacak. Dijital direnç programı kullanarak bir MCU ile op-amp devresinin kazancını ayarlamak mümkün müdür? Donanımın çeşitli ses ve sensör girişleriyle çalışmak üzere yeniden programlanması güzel olurdu. Herhangi bir yardım veya tavsiye harika olurdu.

Jim.


3
OpenEEG ile ilgili sorun nedir? Açık kaynak kodlu ve tüm bunları yapıyor.
endolith

@endolith - Pahalı
Connor Wolf


Yanıtlar:


9

Ortalama enstrümantasyon amplifikatörünüz kolayca 1MHz bant genişliği yapabilir; ve EEG'niz 2kSPS'den fazla olmamalıdır. Yani enstrümantasyon amplifikatörünün önünde bir çoklayıcı / Numune ve Tut sizi orada kurtarmalıdır.

Ancak amfinin sadece birkaç dolar olması gerektiğini düşünün. Çoğullamaya değer mi? Yüzeye Montaj yaparsanız, boyut oldukça az olacaktır.

Arduino yaklaşık 10kSPS'den daha hızlı dijital hale getiremez, bu nedenle 16 kanal yapmak için daha hızlı bir A / D'ye ihtiyacınız olacaktır. 100kSPS'de 12 bit yapabilen bir şey güzel olurdu. Ayrıca oldukça ucuz.

Hasta güvenliği için sinyallerde optik izolasyona ve iyi yalıtılmış bir kaynağa (pil veya benzeri) ihtiyacınız olduğunu unutmayın. Bu alanda güvenlikle uğraşmayın - yüksek hızlı bir veri akışı elde etmeniz gerekiyorsa, kendi izolatörlerinizi oluşturun veya sinyali iletmek için fibreoptik kullanın.


Şerefe, bu en iyi yaklaşım gibi görünüyor, sanırım tasarım ve arduino klonunun dahili bir enstrümantasyon amplifikatörü ve ağır bir Atmel çipine bakacağım. Üniteye USB üzerinden güç verirsem gerçekten opto izolatörleri kullanmam gerekir mi? Çoğu insanın USB'sindeki koruyucu devrelerin fazlasıyla yeterli olacağını düşündüm
Jim

Bu Atmel çipini kullanmaya bakıyorum -> search.digikey.com/scripts/DkSearch/… Tamamen emin değilim, ama işi yapacağını düşünüyorum ve USB ile iletişim kurmak için ayrı bir çip gerekmeyecek gibi görünüyor
Jim

2
USB bağlantı noktalarında "koruyucu devre" yoktur. Bir USB bağlantı noktasına dokunduğunuzda, Dünya topraklarına dokunursunuz. Sıfır izolasyon var. EEG devresinde yalıtılmadan çalışmanın tek zamanı, yüzen olması (bir dizüstü bilgisayara bağlıysanız ve dizüstü bilgisayar başka bir şeye bağlı değilse). Sadece gerçek bir izolasyon inşa et, böylece endişelenmene gerek yok.
endolith

6
Merhaba Jim, Endolith'in yorumladığı gibi USB'nin koruması yok. Atıfta bulunulan toprak, yerel "toprak" potansiyeli olabilir veya olmayabilir. Dizüstü bilgisayarınız 2 pimli bir adaptöre takılıysa, dizüstü bilgisayar için toprak 120VAC civarında olacaktır (Avustralya'da), size en az çok ortak mod gürültüsü verir, bu da hastalarınızın "karıncalanma" olasılığı "başınıza (!) veya en kötü durumda (güç kaynağında bir arızanın) bağlı kurşunlardan, bir ceset ve bir adam öldürme suçundan.
Tony Barry

Enstrümantasyon amplifikatörünüz için Burr Brown'dan (Texas) bir INA129 iyi olabilir. Yüzeye montajda (SMT, küçük, SOIC) ve delikten (TH, büyük, DIL) mevcuttur. Sonuç olarak, elektrotlarınızın etrafındaki yerel kutuplaşmaya karşı koymak için 16 tanesini tahtaya koyabilirsiniz (bu size en büyük DC ofsetlerini verir). 16 amper her bir amperin yerleşmesine izin verir ve daha sonra bir çoklayıcı ve A / D ile elde edebilirsiniz. A / D'niz, Farnell'in sadece 12 dolar için sattığı bir AD7940 olabilir - 14 bitte 100kSPS, tek uçlu 0-5V. Güzel.
Tony Barry

6

Bu gibi durumlarda genellikle bir enstrümantasyon amplifikatör tipi op-amp kullanmak istediğinizi düşünüyorum . Diferansiyel sinyaller için üretilmiştir, böylece gürültüyü kolayca çıkarabilirsiniz, gerçekten yüksek kazançları vardır, böylece zayıf sinyalleri yükseltebilirsiniz ve gerçekten yüksek empedanslara sahiptirler, böylece hassas sinyalleri algılayabilirler.

Davr'ın önerdiği gibi , OpenEEG sitesinin hızlı bir şekilde gözden geçirilmesinden , ana amplifikatör olarak bir TI INA114AP enstrümantasyon amplifikatörü kullandıkları anlaşılıyor .


Şerefe dostum, mükemmel küçük amfi gibi geliyorlar, birden fazla kanalı işleyebilen eşdeğer bir IC var mı? 16 Kanallı EEG yapmak istiyorum, ancak iş için 16 ayrı IC'ye sahip olmak istemiyorum.
Jim

Sadece elektrotlarıma baktım, tek bağlantı 1pin mini DIN. + Ve - girişleri olan bir enstrümantasyon amplifikatörü kullanırsam, bu, iki elektrot arasındaki farkı çıkaracağı anlamına mı gelir? Elektrotların nasıl bağlandığı konusunda biraz kafam karıştı. Montreal 10/20 adlı bir elektrot dizisini araştırıyorum, burada tüm elektrotların girişi toplanıyor ve gürültüyü iptal etmek için kullanılıyor, bu enstrümantasyon amp devresine nasıl uyuyor? Şerefe tekrar Todbot
Jim

Evet, ipucu yok. 15 yıldır enstrümantasyon amplifikatörleri ile çalmadım ve hiç EEG işi yapmadım. OpenEEG'in üzerine dökülürdüm. Burada açıklanan birden fazla farklı elektrot sistemi var gibi görünüyor, belki istediğinizi yapan bazı devre bitleri bulabilirsiniz.
todbot

Yardım için şerefe todbot
Jim

Evet, iki elektrot arasındaki farkı yapar, ortak mod sinyalleri DRL amplifikatörü tarafından iptal edilir.
endolith

5

Düşük maliyetli ve açık kaynaklı bir EEG sistemi olan OpenEEG'i kullanmamanızın herhangi bir nedeni var mı? Bir süredir varlar ve web sitelerinde birçok yararlı bilgi var.


İyi görünüyordum, ancak oldukça basit bir kurulum, düşük bit derinliği ve sınırlı kanallar, aynı zamanda oldukça büyük bir donanım parçası. Çok daha kompakt ve kapsamlı bir sistem istiyorum. Biraz derinliği 10 olan bir kanal, bir beyin sinyalinin iyi bir temsilini almak için çıplak bir minimum gibidir, kesinlikle bundan daha fazlasını isteyeceğim
Jim

5

TI, EEG ve EKG ön uçları için ADS1298'e sahiptir . Entegre EKG ön ucuna sahip 8 Kanallı, 24 bit analogdan dijitale dönüştürücü olarak tanımlanır.


cheers dude - Geçen hafta TI'den bir promosyon e-postası aldım ve bu çip ön sayfadaydı - deli!
Jim

Bu çipi henüz alamıyorum - lanet olsun, Mayıs'tan yaz ortasına kadar bir süre müsait olacağını söylediler! - davul çalma hakkında konuşmak
Jim

Ham çipi doğrudan kullanmak yerine , ilk prototipinizdeki çipi temel alan açık donanım ADS1298 Tabanlı Biyopotansiyel Sensör Platformunu kullanmayı düşünebilirsiniz .
davidcary

4

AD620 op amp'in veri sayfasında bir EKG devresi şeması vardır. Burada ayrıca bir EKG ( 1 , 2 , 3 , 4 ) oluşturmak için AD620'yi kullanan sınıf sayfalarını da bulabilirsiniz . Veri sayfasındaki şemaya benzer şekilde çok daha ayrıntılı. Sadece tek bir kanal. Sorunuzun geri kalanına hızlı bir şekilde cevap veremem ama umarım yardımcı olur.


Ne yazık ki, bir EKG'nin işlediği sinyaller bir EEG tarafından işlenen sinyallerden oldukça güçlüdür, yine de teşekkürler, ancak kafatasından bir sinyal almak için çok zayıf olacağını hayal ediyorum.
Jim

1
Aslında Jim, Cyphunk'ın önerdiği donanım, amaçlarınız için hemen hemen doğru olmalı. Bir EKG'nin yakaladığı cilt potansiyelleri bir EEG ile karşılaştırılabilir (her ikisi de sinir impulsunu ölçer). Tercih ettiğiniz işlevsellik ve devre kurulum özelliklerine bağlı olarak AD620, AD624 veya AD625, amaçlarınıza takdire şayan şekilde uymalıdır.
Sketchy Fletchy

Şerefe Sketchy, 16 kanalla bir şeyler yapmayı umuyordum, bu yüzden birden fazla enstrümantasyon amplifikatörü olan bir çip arıyordum. Herhangi birini biliyor musun, tavsiye edebilir misin?
Jim

1
Bir pakete sadece bir enstrümantasyon amplifikatörü yerleştirmelerinin bir nedeni var. Elektrik düzeni, paket başına tek bir amplifikatörle çok daha iyidir ve kanallar arasında etkileşim yoktur.
Connor Wolf

2

70'li yıllarda hastaneler için 8 ve 16 chan eeg telemetri üniteleri geliştirdik. Giriş uçlarını bükülmüş, ekranlanmış ve verici anteninden uzak tutmanız gerekir. Foor güvenliği, İzole güç sağlamak için ilk lityum hücreleri kullandık. Sinyal amplifikasyonu için kullanılan L113 mikro güç, düz paket opamps. Çıkışlar verici girişine çoğullanmıştır. Bu tasarımın eğlenceli kısmı, 8/16 eeg sinyallerini ayırmak için gerekli olan çoklama yöntemidir. İyi eğlenceler - bu temiz bir proje!


2

Yüksek lisans tezim olarak bir EMG amplifikatörü kurdum. Çoğunlukla standart parçalar kullanır (pahalı INA'lar yoktur) ve tıbbi elektronikler için gerekli güvenlik özelliklerine sahiptir. Gereksinimler, EEG amperlerine benzer, sanırım. Alçak geçiren filtre ve kazanç aşaması, bir mikro denetleyiciye bağlamak istiyorsanız serin olan 2 bit arabirimler (00,01,10,11) aracılığıyla programlanabilir.

Bir ADC ile, dijital tarafta izolasyon yapmak daha iyi olabilir, ancak amplifikatörden bazı fikirleri yine de kullanabilirsiniz. Güzel bir özellik, elektrotlar ve preamp arasında <10 ft (<3 m) tel uzunluğuna izin veren diferansiyel giriş kablolarındaki aktif blendajdır, yani amfinin ana muhafazasının dışında küçük preamp kutusu yoktur.

Tezin kendisi online olarak mevcut değildir, ancak temel bölümü kısmen çalışmamı temel alan bir doktora tezinde bulabilirsiniz. Kontrol etmek için çekinmeyinBuradan (bkz. Bölüm 8) . Maalesef belgeler Almanca, ancak devre şemaları oldukça uluslararası, sanırım.

Ayrıca, çok kanallı InAmps'ın farkında değilim.

İlgili: Elektrofizyolojide gürültü azaltma stratejileri


Harika - PDF için teşekkürler .... Şimdi iyi bir okuma yapıyorum, gerçekten geniş görünüyor! ASD1298'i Texas enstrümanlarıyla (8 enstrüman amperi var) kullanıyorum, projem için en iyi aday gibi görünüyor. Şu anda diğer projelerle çok meşgul! Yakında EEG ile çatlamak zorunda kalacak. Bilgi ve yardım için teşekkürler :)
Jim

1

Çeşitli ses ve sensör girişleriyle çalışmak üzere yeniden programlanabilen çok amaçlı bir kart yapmak istiyorum. Bu bir Arduino gibi ama daha ciddi DSP yapmak isteyen insanlar için. Şerefe yardım için
Jim

Gittim ve bu texas enstrümantasyon amperlerinden bazılarını aldım. İşe benziyorlar, sadece çok kanallı bir yol bulmaya çalışıyorum. Tüm sinyallerin MCU ADC'lerden geçebilmesi iyi olurdu ve daha sonra bilgisayarla bunları çapraz referans verebilirim. Kullanıcı (yazılım kullanıcı arabiriminde) bilgisayarın daha sonra ortak mod olarak ele alacağı rasgele bir kanal seçebilirse iyi olacağını düşünüyordum, örneğin
Jim

Yazılımın sonu çalışmam için yeterince kolay olmalı, muhtemelen donanımın nasıl gideceğini öğrenmem çok daha uzun sürecek!
Jim
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.