BME 305 EEG: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

مخطط كهربية الدماغ (EEG) هو جهاز يستخدم لقياس نشاط الدماغ الكهربائي لموضوع ما. يمكن أن تكون هذه الاختبارات مفيدة جدًا في تشخيص اضطرابات الدماغ المختلفة. عند محاولة عمل مخطط كهربية الدماغ ، هناك معلمات مختلفة يجب وضعها في الاعتبار قبل إنشاء دائرة عمل. شيء واحد حول محاولة قراءة نشاط الدماغ من فروة الرأس هو أن هناك جهدًا كهربائيًا صغيرًا جدًا يمكن قراءته بالفعل. يتراوح المعدل الطبيعي للموجة الدماغية البالغة من حوالي 10 uV إلى 100 uV. نظرًا لمثل هذا الجهد الصغير للإدخال ، يجب أن يكون هناك تضخيم كبير عند إجمالي خرج الدائرة ، ويفضل أن يكون أكبر من 10000 مرة من المدخلات. شيء آخر يجب مراعاته أثناء إنشاء مخطط كهربية الدماغ هو أن الموجات النموذجية التي ننتجها تتراوح من 1 هرتز إلى 60 هرتز. بمعرفة ذلك ، يجب أن تكون هناك مرشحات مختلفة من شأنها أن تخفف أي تردد غير مرغوب فيه خارج النطاق الترددي.

اللوازم

-مضخم تشغيل LM741 (4)

-8.2 كيلو أوم المقاوم (3)

-820 أوم المقاوم (3)

-مقاوم 100 أوم (3)

-15 كيلو أوم المقاوم (3)

-27 كيلو أوم المقاوم (4)

-0.1 فائق التوهج مكثف (3)

-100 فائق التوهج مكثف (1)

- اللوح (1)

متحكم اردوينو (1)

بطاريات 9V (2)

الخطوة 1: مضخم الأجهزة

تتمثل الخطوة الأولى في إنشاء مخطط كهربية الدماغ في إنشاء مضخم الأجهزة الخاص بك (INA) الذي يمكن استخدامه لأخذ إشارتين مختلفتين وإخراج إشارة مضخمة. جاء الإلهام لهذا INA من LT1101 وهو مكبر صوت شائع للأجهزة يستخدم لتمييز الإشارات. باستخدام 2 من مكبرات الصوت التشغيلية LM741 ، يمكنك إنشاء INA باستخدام النسب المختلفة الواردة في مخطط الدائرة أعلاه. يمكنك استخدام تباين في هذه النسب ، مع ذلك ، والحصول على نفس الناتج إذا كانت النسبة متشابهة. بالنسبة لهذه الدائرة ، نقترح عليك استخدام مقاوم 100 أوم لـ R ، ومقاوم 820 أوم لـ 9R ، ومقاوم 8.2 كيلو أوم لـ 90R. باستخدام بطاريات 9V الخاصة بك ، ستتمكن من تشغيل مضخمات التشغيل. من خلال إعداد بطارية 9V لتشغيل V + pin ، والبطارية 9V الأخرى بحيث تدخل -9V في V- pin. يجب أن يمنحك مضخم الأجهزة هذا ربحًا قدره 100.

الخطوة 2: التصفية

عند تسجيل الإشارات البيولوجية ، من المهم أن تضع في اعتبارك النطاق الذي تهتم به والمصادر المحتملة للضوضاء. يمكن أن تساعد المرشحات في حل هذا. بالنسبة لتصميم الدائرة هذا ، يتم استخدام مرشح تمرير النطاق متبوعًا بفلتر الشق النشط لتحقيق ذلك. يتكون الجزء الأول من هذه المرحلة من مرشح تمرير عالي ثم مرشح تمرير منخفض. قيم هذا المرشح هي لنطاق تردد من 0.1 هرتز إلى 55 هرتز ، والذي يحتوي على نطاق تردد إشارة EEG ذي الاهتمام. يعمل هذا على تصفية الإشارات القادمة من خارج نطاق الرغبة. ثم يجلس متابع الجهد بعد مرور النطاق قبل مرشح الشق للتأكد من أن جهد الخرج لمرشح القطع لديه مقاومة منخفضة. تم إعداد مرشح الشق لتصفية الضوضاء عند 60 هرتز مع تخفيض لا يقل عن 20 ديسيبل في الإشارة بسبب تشويه الضوضاء الكبير عند تردده. أخيرًا متابع آخر للجهد لإكمال هذه المرحلة.

الخطوة 3: مضخم تشغيلي غير مقلوب

تتكون المرحلة الأخيرة من هذه الدائرة من مضخم غير مقلوب لزيادة الإشارة المفلترة إلى نطاق 1-2 فولت مع كسب حوالي 99. نظرًا لقوة إشارة الإدخال الصغيرة جدًا من موجات الدماغ ، فإن هذه المرحلة النهائية هي اللازمة لإنتاج شكل موجة يسهل عرضه وفهمه مقارنة بالضوضاء المحيطة المحتملة. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن تعويض التيار المستمر عن مكبرات الصوت غير العاكسة أمر طبيعي ويجب أن يؤخذ في الاعتبار عند تحليل وعرض الإخراج النهائي.

الخطوة 4: التحويل التناظري إلى الرقمي

بمجرد الانتهاء من الدائرة بأكملها ، يجب رقمنة الإشارة التناظرية التي قمنا بتضخيمها في جميع أنحاء الدائرة. لحسن الحظ ، إذا كنت تستخدم متحكمًا دقيقًا من Arduino ، فهناك بالفعل محول تمثيلي إلى رقمي مدمج (ADC). لتكون قادرًا على إخراج دائرتك إلى أي من الدبابيس التناظرية الستة المضمنة في اردوينو ، يمكنك كتابة رمز الذبذبات على المتحكم الدقيق. في الكود الموضح أعلاه ، نستخدم الدبوس التناظري A0 لقراءة الشكل الموجي التناظري وتحويله إلى إخراج رقمي. أيضًا ، لتسهيل قراءة الأشياء ، يجب عليك تحويل الجهد من نطاق من 0 إلى 1023 ، إلى نطاق من 0 فولت إلى 5 فولت.