BME 305 EEG: 4 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang electroencephalogram (EEG) ay isang aparato na ginagamit upang masukat ang aktibidad ng utak na elektrikal ng isang paksa. Ang mga pagsubok na ito ay maaaring maging napaka kapaki-pakinabang sa pag-diagnose ng iba't ibang mga karamdaman sa utak. Kapag sinusubukan na gumawa ng isang EEG, mayroong iba't ibang mga parameter na kailangang tandaan bago lumikha ng isang gumaganang circuit. Ang isang bagay tungkol sa pagsubok na basahin ang aktibidad ng utak mula sa anit ay ang isang napakaliit na boltahe na talagang mababasa. Ang isang normal na saklaw para sa isang may sapat na gulang na brainwave ay mula sa halos 10 uV hanggang 100 uV. Dahil sa isang maliit na boltahe ng pag-input, kakailanganin na maging isang malaking amplification sa kabuuang output ng circuit, mas mabuti na mas malaki sa 10, 000 beses ng pag-input. Ang isa pang bagay na kailangang tandaan habang lumilikha ng isang EEG ay ang mga tipikal na alon na ang aming na-output na saklaw mula 1 Hz hanggang 60 Hz. Alam ito, kakailanganin na magkakaibang mga filter na magpapalambing sa anumang hindi ginustong dalas sa labas ng bandwidth.

Mga gamit

-LM741 pagpapatakbo amplifier (4)

-8.2 kOhm risistor (3)

-820 Ohm risistor (3)

-100 Ohm risistor (3)

-15 kOhm risistor (3)

-27 kOhm risistor (4)

-0.1 uF capacitor (3)

-100 uF capacitor (1)

-Breadboard (1)

-Arduino microcontroller (1)

-9V na mga baterya (2)

Hakbang 1: Instrumentation Amplifier

Ang unang hakbang sa paglikha ng isang EEG ay ang paglikha ng iyong sariling instrumentation amplifier (INA) na maaaring magamit upang kumuha ng dalawang magkakaibang signal, at maglabas ng isang pinalakas na signal. Ang inspirasyon para sa INA na ito ay nagmula sa LT1101 na isang pangkaraniwang amplifier ng instrumento na ginagamit upang maiiba ang mga signal. Gamit ang 2 ng iyong LM741 na mga amplifier na pagpapatakbo, maaari kang lumikha ng INA gamit ang iba't ibang mga ratio na ibinigay sa circuit diagram sa itaas. Maaari kang gumamit ng isang pagkakaiba-iba ng mga ratios na ito, gayunpaman, at makuha pa rin ang parehong output kung ang ratio ay pareho. Para sa circuit na ito, iminumungkahi namin na gumamit ka ng isang 100 ohm risistor para sa R, 820 ohm risistor para sa 9R, at 8.2 kOhm risistor para sa 90R. Gamit ang iyong 9V na baterya magagawa mong i-power ang mga amplifiers ng pagpapatakbo. Sa pamamagitan ng pagse-set up ng isang 9V na baterya upang mapagana ang V + pin, at ang iba pang baterya na 9V upang maipasok nito ang -9V sa V-pin. Ang amplifier ng kagamitan na ito ay dapat magbigay sa iyo ng isang makakuha ng 100.

Hakbang 2: Pagsala

Kapag nagtatala ng mga biological signal, mahalagang tandaan ang saklaw na interesado ka at mga potensyal na mapagkukunan ng ingay. Makakatulong ang mga filter na malutas ito. Para sa disenyo ng circuit na ito, ginagamit ang isang band pass filter na sinusundan ng isang aktibong filter ng bingaw upang makamit ito. Ang unang bahagi ng yugtong ito ay binubuo ng isang mataas na pass filter at pagkatapos ay isang mababang pass filter. Ang mga halaga para sa filter na ito ay para sa isang saklaw na dalas mula 0.1Hz hanggang 55Hz, na naglalaman ng saklaw ng interes ng dalas ng EEG signal ng interes. Naghahain ito upang i-filter ang mga signal na nagmumula sa labas ng saklaw ng pagnanasa. Ang isang tagasunod sa boltahe ay nakaupo pagkatapos pumasa ang banda bago ang filter ng bingaw upang matiyak na ang boltahe ng output sa filter ng bingaw ay may mababang impedance. Ang filter ng bingaw ay naka-set up upang mag-filter ng ingay sa 60Hz na may hindi bababa sa isang -20dB pagbawas sa signal dahil sa malaking pagbaluktot ng ingay sa kanyang dalas. Sa wakas ay isa pang tagasunod sa boltahe upang makumpleto ang yugtong ito.

Hakbang 3: Non-inverting Operational Amplifier

Ang huling yugto ng circuit na ito ay binubuo ng isang non-inverting amplifier upang madagdagan ang na-filter na signal sa saklaw na 1-2V na may nakuha na tungkol sa 99. Dahil sa napakaliit na lakas ng signal ng input mula sa mga alon ng utak, ang huling yugto na ito ay kinakailangan upang makabuo ng isang output waveform na madaling ipakita at maunawaan kumpara sa potensyal na ingay sa paligid. Dapat ding pansinin na ang isang DC offset mula sa mga di-inverting amplifier ay normal at dapat isaalang-alang kapag pinag-aaralan at ipinapakita ang pangwakas na output.

Hakbang 4: Analog sa Digital Converstion

Kapag natapos na ang buong circuit, ang analog signal na aming pinalakas sa buong circuit ay kailangang ma-digitize. Sa kabutihang palad, kung gumagamit ka ng isang arduino microcontroller, mayroon nang naka-built na analog sa digital converter (ADC). Ang pagkakaroon ng output ng iyong circuit sa alinman sa anim na mga analog na pin na itinayo sa arduino, nagagawa mong i-code ang isang oscilloscope papunta sa microcontroller. Sa code na ipinakita sa itaas, ginagamit namin ang A0 analog pin upang basahin ang format ng alon ng analog at i-convert ito sa isang digital na output. Gayundin, upang gawing mas madaling basahin ang mga bagay, dapat mong baguhin ang boltahe mula sa isang saklaw na 0 - 1023, sa isang saklaw na 0V hanggang 5V.