BME 305 EEG: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Electroencephalogram (EEG) adalah alat yang digunakan untuk mengukur aktiviti otak elektrik subjek. Ujian ini sangat berguna dalam mendiagnosis gangguan otak yang berbeza. Semasa cuba membuat EEG, ada parameter yang berbeza yang perlu diingat sebelum membuat litar kerja. Satu perkara tentang cuba membaca aktiviti otak dari kulit kepala adalah terdapat voltan yang sangat kecil yang sebenarnya dapat dibaca. Julat normal untuk gelombang otak orang dewasa adalah dari sekitar 10 uV hingga 100 uV. Oleh kerana voltan input yang begitu kecil, perlu ada penguatan yang besar pada jumlah output litar, lebih baik lebih besar daripada 10, 000 kali input. Perkara lain yang perlu diingat semasa membuat EEG ialah gelombang khas yang dihasilkan antara 1 Hz hingga 60 Hz. Mengetahui hal ini, perlu ada penapis yang berbeza yang akan mengurangkan frekuensi yang tidak diingini di luar lebar jalur.

Bekalan

-LM741 penguat operasi (4)

-8.2 kOhm perintang (3)

-820 Perintang Ohm (3)

-100 perintang Ohm (3)

-15 kOhm perintang (3)

-27 perintang kOhm (4)

-0.1 kapasitor uF (3)

-100 kapasitor uF (1)

-Papan Roti (1)

-Pengawal mikro Arduino (1)

-9V bateri (2)

Langkah 1: Penguat Instrumentasi

Langkah pertama dalam membuat EEG adalah membuat penguat instrumentasi sendiri (INA) yang dapat digunakan untuk mengambil dua isyarat yang berbeda, dan mengeluarkan isyarat yang diperkuat. Inspirasi untuk INA ini datang dari LT1101 yang merupakan penguat instrumen biasa yang digunakan untuk membezakan isyarat. Dengan menggunakan 2 penguat operasi LM741 anda, anda boleh membuat INA menggunakan pelbagai nisbah yang diberikan dalam rajah litar di atas. Anda boleh menggunakan variasi nisbah ini, bagaimanapun, dan masih mendapat output yang sama jika nisbahnya serupa. Untuk litar ini, kami mencadangkan anda menggunakan perintang 100 ohm untuk R, perintang 820 ohm untuk 9R, dan perintang 8.2 kOhm untuk 90R. Dengan menggunakan bateri 9V anda, anda akan dapat menguatkan penguat operasi. Dengan menyiapkan satu bateri 9V untuk menghidupkan pin V +, dan bateri 9V yang lain sehingga memasukkan -9V ke dalam pin V. Penguat instrumen ini akan memberi anda keuntungan 100.

Langkah 2: Menapis

Semasa merakam isyarat biologi, penting untuk diingat julat yang anda minati dan potensi sumber bunyi. Penapis dapat membantu menyelesaikannya. Untuk reka bentuk litar ini, penapis lulus jalur diikuti dengan penapis takik aktif digunakan untuk mencapainya. Bahagian pertama tahap ini terdiri daripada saringan lulus tinggi dan kemudian saringan lulus rendah. Nilai untuk penapis ini adalah untuk julat frekuensi dari 0.1Hz hingga 55Hz, yang mengandungi julat frekuensi isyarat EEG yang menarik. Ini berfungsi untuk menyaring isyarat yang datang dari luar jangkauan keinginan. Pengikut voltan kemudian duduk setelah jalur dilepasi sebelum saringan takik untuk memastikan voltan keluaran ke saringan takik mempunyai impedans rendah. Penapis takik diatur untuk menyaring kebisingan pada 60Hz dengan sekurang-kurangnya pengurangan -20dB pada isyarat kerana gangguan bunyi yang besar pada frekuensi. Akhirnya pengikut voltan lain untuk menyelesaikan tahap ini.

Langkah 3: Penguat Operasi Tidak Membalikkan

Tahap akhir litar ini terdiri dari penguat bukan pembalik untuk meningkatkan isyarat yang ditapis ke julat 1-2V dengan keuntungan sekitar 99. Oleh kerana kekuatan isyarat input yang sangat kecil dari gelombang otak, tahap akhir ini adalah diperlukan untuk menghasilkan bentuk gelombang output yang mudah dipaparkan dan difahami berbanding dengan kebisingan ambien yang berpotensi. Perlu juga diperhatikan bahawa pengimbangan DC dari penguat bukan pembalik adalah normal dan harus dipertimbangkan ketika menganalisis dan menampilkan output akhir.

Langkah 4: Analog Analog ke Digital

Setelah keseluruhan litar selesai, isyarat analog yang kami tetapkan di seluruh litar perlu didigitalkan. Syukurlah, jika anda menggunakan mikrokontroler arduino, sudah ada penukar analog ke digital (ADC). Mampu mengeluarkan litar anda ke salah satu daripada enam pin analog yang terdapat di dalam arduino, anda dapat membuat kod osiloskop ke mikrokontroler. Dalam kod yang ditunjukkan di atas, kami menggunakan pin analog A0 untuk membaca bentuk gelombang analog dan mengubahnya menjadi output digital. Untuk memudahkan membaca, anda harus menukar voltan dari julat 0 - 1023, ke julat 0V hingga 5V.