RnD на ЭЭГ, требуется помощь, какой операционный усилитель?

14

Это мой первый пост, и мне нужна помощь / совет, чтобы найти правильные интегральные схемы. Я начну с описания фона проекта. Я получил стипендию для разработки электроэнцефалографа с открытым исходным кодом, готовое оборудование предоставит людям платформу для разработки различных творческих и терапевтических применений для системы ЭЭГ, например, музыкальных контроллеров, игровых контроллеров или программ тренировки мозга. Я хочу использовать микроконтроллер Atmel для аналого-цифрового преобразования, я хотел бы, чтобы он подключался к компьютеру через USB, и я также хотел бы, чтобы устройство питалось от USB-соединения. Мне нужна помощь в поиске подходящей ИС операционного усилителя для усиления сигналов от электродов до MCU. Готовое устройство будет 16 каналов, поэтому я хотел бы найти IC с несколькими операционными усилителями. Электрическая активность, измеряемая электродами, будет в диапазоне 200 мВ и менее, поэтому мне понадобится много усиления. Можно ли отрегулировать усиление схемы операционного усилителя с помощью микроконтроллера с помощью программы с цифровым резистором? Было бы хорошо, если бы оборудование можно было перепрограммировать для работы с различными аудио и сенсорными входами. Любая помощь или совет будут фантастическими.

Джим.

— Джим
источник

3

Что не так с OpenEEG? Это открытый исходный код, и он делает все это.

— эндолиты

@endolith - Это дорого

— Коннор Вольф

Существует много дискуссий об электронике ЭЭГ в открытых цепях: программируемый чип ЭЭГ

— davidcary

1

связанные: electronics.stackexchange.com/questions/25198/…

— Дэвидкари

9

Ваш средний инструментальный усилитель может легко использовать полосу пропускания 1 МГц; и ваша ЭЭГ должна быть не более 2kSPS. Таким образом, мультиплексор / сэмпл и держите перед измерительным усилителем должны спасти вас там.

Но учтите, что у усилителя должно быть всего несколько долларов. Стоит ли мультиплексировать? Если вы сделаете Surface Mount, размер будет совсем минимальным.

Arduino не может оцифровывать быстрее, чем около 10kSPS, поэтому вам понадобится более быстрый A / D для 16 каналов. Что-то, что может делать 12 бит при 100kSPS, было бы хорошо. Они также довольно дешевые.

Обратите внимание, что для обеспечения безопасности пациента вам необходима оптическая изоляция сигналов и хороший изолированный источник питания (аккумулятор или аналогичный). Не связывайтесь с безопасностью в этой области - если вам нужно вывести высокоскоростной поток данных, создайте свои собственные изоляторы или используйте оптоволоконный кабель для передачи сигнала.

— Тони Барри
источник

Приветствия, это звучит как лучший подход, я думаю, что я, вероятно, посмотрю на проектирование и Arduino клон, который имеет встроенные инструментальные усилители и здоровенный чип Atmel. Если я подключу устройство через USB, нужно ли мне использовать оптоизоляторы? Я думал, что защитные схемы на USB большинства людей будут более чем достаточны

— Джим

Я смотрю на использование этого чипа Atmel -> search.digikey.com/scripts/DkSearch/… Не совсем уверен, но я думаю, что он будет работать, и, похоже, ему не понадобится отдельный чип для связи с USB

— Джим

2

На портах USB нет «защитных цепей». Когда вы касаетесь порта USB, вы касаетесь заземления. Там нулевая изоляция. Единственный раз, когда нормально работать без изоляции в контуре ЭЭГ, это если он работает (если вы подключены к ноутбуку, а ноутбук не подключен ни к чему другому). Просто создайте настоящую изоляцию, чтобы вам не пришлось об этом беспокоиться.

— эндолит

6

Привет Джим, как прокомментировал endolith, USB не имеет защиты. Земля, на которую она ссылается, может быть локальным «наземным» потенциалом, а может и нет. Если ваш ноутбук подключен к 2-контактному адаптеру, то заземление для ноутбука будет около 120 В переменного тока (в Австралии), что даст вам, по крайней мере, много синфазного шума, с которым вы можете столкнуться, и вероятная вероятность того, что ваш пациент «покалывает» «от ваших отведений, подключенных к его голове (!) или в худшем случае (из-за неисправности в блоке питания) мертвого тела и непредумышленного убийства.

— Тони Барри

Для вашего инструментального усилителя подойдет INA129 от Burr Brown (Техас). Они доступны как для поверхностного монтажа (SMT, маленький, SOIC), так и для сквозного отверстия (TH, большой, DIL). Вы можете просто положить 16 из них на плату, чтобы бороться с локальной поляризацией вокруг ваших электродов (что даст вам самые большие смещения постоянного тока для работы). 16 ампер позволяют установить каждый усилитель, и вы можете получить через мультиплексор и A / D. Ваш A / D может быть AD7940, который Фарнелл продает всего за 12 баксов - делает 100 кбит / с при 14 битах, односторонний 0-5В. Ницца.

— Тони Барри

6

Для таких ситуаций я думаю, что вы обычно хотите использовать инструментальный усилитель типа операционного усилителя. Они созданы для дифференциальных сигналов, так что вы можете легко вычесть шум, они имеют действительно высокий коэффициент усиления, поэтому вы можете усиливать слабые сигналы, и они имеют действительно высокое сопротивление, поэтому они могут воспринимать деликатные сигналы.

От быстрого прочтения этого OpenEEG сайта , как говорит Davr, похоже , они используют TI INA114AP приборного усилитель в качестве основного усилителя.

— todbot
источник

Черт возьми, они звучат как идеальный маленький усилитель, есть ли эквивалентная микросхема, которая может обрабатывать несколько каналов? Я хотел бы сделать 16-канальную ЭЭГ, но я не хочу иметь 16 отдельных микросхем для работы.

— Джим

Я только что посмотрел на мои электроды, они однополюсные 1pin мини DIN. Если я использую инструментальный усилитель с + и - входами, значит ли это, что он будет выводить разницу между двумя электродами? Я немного смущен тем, как электроды соединяются. Я исследовал решетку электродов, называемую Монреаль 10/20, где вход всех электродов суммируется и используется для подавления шума. Как это согласуется с цепью измерительного усилителя? Еще раз приветствует Тодбот

— Джим

Да, без понятия. Я не играл с инструментальными усилителями 15 лет и никогда не занимался ЭЭГ. Я бы залил OpenEEG. Похоже, что там описано несколько различных электродных систем, может быть, вы можете найти некоторые биты схемы, которые делают то, что вы хотите.

— todbot

Приветствия для помощи todbot

— Джим

Да, это делает различие между двумя электродами с синфазными сигналами, подавляемыми усилителем DRL.

— эндолит

5

По какой причине вы не используете OpenEEG , недорогую систему с открытым исходным кодом EEG? Они были вокруг некоторое время, и имеют много полезной информации на своем сайте.

— Davr
источник

Я посмотрел, что все в порядке, но это довольно простая настройка, низкая битовая глубина и ограниченные каналы, это также довольно большой кусок оборудования. Я хочу гораздо более компактную и комплексную систему. Канал с небольшой глубиной 10 - это как минимум для получения достойного представления о мозговом сигнале, я определенно хочу большего

— Джим

5

TI имеет ADS1298 для ЭЭГ и ЭКГ. Он описывается как 8-канальный 24-разрядный аналого-цифровой преобразователь со встроенным входом ЭКГ.

— Леон Хеллер
источник

ура чувак - на прошлой неделе я получил рекламное письмо от TI, и этот чип был на первой странице - сумасшедший!

— Джим

Я пока не могу получить этот чип - черт, они сказали, что он будет доступен с мая до середины лета! - говорить о повышении интереса

— Джим

Вместо непосредственного использования необработанного чипа вы могли бы рассмотреть возможность использования открытой платформы аппаратного обеспечения биопотенциального датчика на основе ADS1298 на основе этого чипа в своем первом прототипе.

— Дэвидкари

4

Операционный усилитель AD620 имеет схему в спецификации для схемы ЭКГ. Здесь вы также можете найти таблицы классов, которые используют AD620 для построения ЭКГ ( 1 , 2 , 3 , 4 ). Похоже на схему в таблице просто более многословно. Это только один канал. Не могу быстро ответить на остальную часть вашего вопроса, но надеюсь, что это поможет.

— cyphunk
источник

К сожалению, сигналы, которые обрабатывает ЭКГ, значительно сильнее, чем сигналы, обрабатываемые ЭЭГ, в любом случае, спасибо, но я думаю, что они будут слишком слабыми, чтобы уловить сигнал через череп.

— Джим

1

На самом деле, Джим, аппаратная часть, предложенная Cyphunk, должна подходить для ваших целей. Потенциалы кожи, которые воспринимает ЭКГ, сравнимы с потенциалом ЭЭГ (оба измеряют нервный импульс). AD620, AD624 или AD625 должны превосходно соответствовать вашим целям, в зависимости от того, какие функции и функции настройки схемы вы предпочитаете.

— Sketchy Fletchy

Cheers Sketchy, я надеялся сделать что-то с 16 каналами, поэтому я искал чип, который имеет несколько инструментальных усилителей. Знаете ли вы что-нибудь, вы можете порекомендовать?

— Джим

1

Есть причина, по которой они кладут в комплект только один инструментальный усилитель. Электрическая схема намного лучше с одним усилителем в упаковке, и между каналами нет взаимодействия.

— Коннор Вольф

2

В 70-х годах мы разработали 8 и 16 телеметрических устройств для больниц. Необходимо держать входные провода скрученными, экранированными и вдали от антенны передатчика. Для обеспечения безопасности мы использовали самые первые литиевые элементы для обеспечения изолированного питания. Для усиления сигнала использовались микроусилители L113 с плоской пачкой. Выходы были мультиплексированы на вход передатчика. Интересной частью этой конструкции был метод демультиплексирования, необходимый для разделения 8/16 ЭЭГ сигналов. Веселитесь - это аккуратный проект!

— Стив
источник

2

Я создал усилитель EMG в качестве магистерской диссертации. Он использует в основном стандартные детали (не дорогие INA) и имеет функции безопасности, необходимые для медицинской электроники. Я думаю, что требования к усилителям ЭЭГ аналогичны. Фильтр нижних частот и каскад усиления могут быть запрограммированы через 2-битные интерфейсы (00,01,10,11), что здорово, если вы хотите подключить его к микроконтроллеру.

С АЦП, возможно, было бы лучше сделать изоляцию на цифровой стороне, но вы все равно могли бы использовать некоторые идеи от усилителя. Приятной особенностью является активный экран на проводах дифференциального входа, который обеспечивает длину проводов <10 футов (<3 м) между электродами и предусилителем, то есть отсутствие небольшого блока предусилителя за пределами основного корпуса усилителя.

Сам тезис не доступен в Интернете, но вы можете найти ключевую главу в диссертации, которая частично основана на моей работе. Не стесняйтесь проверить здесь (см. Главу 8) . Извините, документация на немецком языке, но я полагаю, что электрические схемы довольно интернациональны.

Кроме того, я не знаю о многоканальных InAmps.

Связанные: Стратегии снижения шума в электрофизиологии

— zebonaut
источник

Круто - спасибо за PDF .... У меня сейчас есть хорошее прочтение, оно выглядит очень обширно! Я использовал ASD1298 от Texas Instruments (имеет 8 инструментальных усилителей), это выглядит как лучший кандидат для моего проекта. Просто так занят другими проектами прямо сейчас! Скоро придет трещина с ЭЭГ. Спасибо за информацию и помощь :)

— Джим

1

ModularEEG использует INA114 .

Звуковая карта EEG использует инструментальный усилитель AD8221 . Да, вы можете настроить усиление с помощью цифрового банка, но зачем вам это нужно?

альтернативный текст http://www.analog.com/static/imported-files/images/verified_circuits/CN0114_00_0415.gif

Кроме того, поиск: http://www.google.com/search?q=site%3Ati.com+PHYSIOLOGICAL+AMPLIFIERS%3A+EEG

— эндолиты
источник

Я хочу сделать универсальную плату, которую можно перепрограммировать для работы с различными аудио и сенсорными входами. Это как Arduino, но для людей, которые хотят сделать более серьезный DSP. Приветствия за помощь

— Джим

Я пошел и купил некоторые из техасских инструментальных инструментальных усилителей. Они похожи на бизнес, я просто пытаюсь найти способ сделать многоканальный. Было бы хорошо, если бы все сигналы могли проходить через АЦП MCU, а потом я мог бы сопоставить их с компьютером. Я подумал, что было бы хорошо, если бы пользователь мог просто выбрать (в пользовательском интерфейсе программного обеспечения) произвольный канал, который компьютер затем воспримет как общий режим, например

— Джим

Конец программного обеспечения должен быть достаточно легким для меня, вероятно, мне потребуется гораздо больше времени, чтобы понять, как пойдет аппаратное обеспечение!

— Джим