Vraag:
RnD op een EEG, hulp nodig, welke op-amp?
Jim
2009-12-09 03:36:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

dit is mijn eerste bericht en ik heb wat hulp / advies nodig bij het vinden van de juiste geïntegreerde schakelingen. Ik zal beginnen met een beetje een beschrijving van de projectachtergrond. Ik heb een fellowship gekregen om een ​​open source elektro-encefalograaf te ontwikkelen, de afgewerkte hardware zal mensen een platform bieden om verschillende creatieve en therapeutische toepassingen voor een EEG-systeem te ontwikkelen, zoals muziekcontrollers, gamecontrollers of hersentrainingsprogramma's. Ik wil een Atmel gebruiken MCU voor de analoog naar digitaal conversie, ik zou graag willen dat het via USB op een computer wordt aangesloten en ik zou ook willen dat het apparaat wordt gevoed door de USB-aansluiting. Ik heb hulp nodig bij het vinden van een geschikte op-amp-IC om de signalen te versterken van de elektroden voorafgaand aan de MCU. Het voltooide apparaat bestaat uit 16 kanalen, dus ik zou graag een IC met meerdere op-amps willen vinden. De elektrische activiteit die door de elektroden wordt opgepikt, ligt in de buurt van 200mV en minder, dus ik heb veel versterking nodig. Is het mogelijk om de versterking van een op-amp-circuit met een MCU aan te passen met behulp van een digitaal weerstandsprogramma? ? Het zou mooi zijn als de hardware opnieuw kan worden geprogrammeerd om met verschillende audio- en sensoringangen te werken. Alle hulp of advies zou fantastisch zijn.

Jim.

Wat is er mis met de OpenEEG? Het is open source en het doet al deze dingen.
@endolith - Het is duur
Er is veel discussie over EEG-elektronica op [Open Circuits: Programmable Chip EEG] (http://opencircuits.com/Programmable_Chip_EEG)
gerelateerd: http://electronics.stackexchange.com/questions/25198/noise-reduction-strategies-in-electrophysiology
Acht antwoorden:
#1
+9
Tony Barry
2009-12-15 18:00:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Uw gemiddelde instrumentatieversterker haalt gemakkelijk een bandbreedte van 1 MHz; en uw EEG mag niet meer zijn dan 2 kSPS. Dus een multiplexer / Sample en Hold voor de instrumentatieversterker zou je daar moeten redden.

Maar bedenk dat de versterker maar een paar dollar zou moeten kosten. Is het de multiplexing waard? Als je Surface Mount doet, zal de grootte vrij minimaal zijn.

De Arduino kan niet sneller digitaliseren dan ongeveer 10kSPS, dus je zou een snellere A / D nodig hebben om 16 kanalen te doen. Iets dat 12 bits kan doen bij 100 kSPS zou leuk zijn. Ze zijn ook redelijk goedkoop.

Merk op dat je voor de veiligheid van de patiënt optische isolatie van signalen en een goede geïsoleerde voeding (batterij of iets dergelijks) nodig hebt. Knoei niet met de veiligheid op dit gebied - als u een snelle gegevensstroom nodig heeft, bouw dan uw eigen isolatoren of gebruik glasvezel om het signaal te verzenden.

Proost, dat klinkt als de beste aanpak, ik denk dat ik waarschijnlijk zal kijken naar het ontwerpen en de Arduino-kloon met ingebouwde instrumentatieversterkers en een flinke Atmel-chip. Als ik het apparaat via USB voed, moet ik dan echt optische isolatoren gebruiken? Ik dacht dat de beschermende circuits op de USB-poort van de meeste mensen meer dan voldoende zouden zijn
Ik kijk naar het gebruik van deze Atmel-chip -> http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=AT32UC3B0256-A2UT-ND Niet helemaal zeker, maar ik denk dat het zal werken, en het lijkt erop dat het geen aparte chip nodig heeft om met USB te communiceren
Er zijn geen "beschermende circuits" op USB-poorten. Wanneer u een USB-poort aanraakt, raakt u de aarde aan. Er is geen isolatie. De enige keer dat het ok is om zonder isolatie in het EEG-circuit te werken, is als het zweeft (als je bent verbonden met een laptop en de laptop is nergens anders op aangesloten). Bouw gewoon wat echte isolatie in, zodat u zich er geen zorgen over hoeft te maken.
Hallo Jim, Zoals endolith heeft opgemerkt, heeft USB geen bescherming. De aarde waarnaar wordt verwezen, kan het lokale "aardingspotentieel" zijn, of misschien niet. Als uw laptop is aangesloten op een 2-pins adapter, zal de aarde voor de laptop ongeveer 120 VAC zijn (in Australië), waardoor u op zijn minst veel common-mode-ruis krijgt om mee te kampen, de kans dat uw patiënt "tintelingen krijgt" "van uw snoeren aangesloten op zijn hoofd (!) of in het ergste geval (van een storing in de stroomvoorziening), een dood lichaam en een doodslag.
Voor uw instrumentatieversterker is een INA129 van Burr Brown (Texas) misschien goed. Ze zijn verkrijgbaar in opbouwmontage (SMT, klein, SOIC) en doorgaand gat (TH, groot, DIL). U kunt er uiteindelijk 16 op het bord plaatsen om te kampen met lokale polarisatie rond uw elektroden (waardoor u uw grootste DC-compensaties krijgt). Met 16 ampère kan elke versterker worden ingesteld en u kunt vervolgens via een multiplexer en A / D aanschaffen. Uw A / D is misschien een AD7940 die Farnell verkoopt voor slechts 12 dollar - 100 kSPS bij 14 bit, enkelvoudig 0-5V. Mooi hoor.
Cool allemaal bedankt voor alle hulp, ik heb je advies opgevolgd en heb wat INA129's gekregen om mee te experimenteren. Zo te zien zal ik een opto-isolator gebruiken, ik wil de hersenen van mensen niet frituren!
AD7940, wow dat ziet er zo uit, hoe verstuurt het de digitale gegevens? is het serieel? zou ik zoiets als een FTDI-chip moeten gebruiken om het op USB aan te sluiten? Zou deze ADC-chip ook in de plaats komen van het gebruik van een MCU? Alvast bedankt.
@Jim - Klinkt alsof je een beetje over je hoofd zit. Een ADC is meestal verbonden met en wordt grotendeels beheerd door een aparte MCU. Ze werken niet alleen. Alles staat in de datasheet. Zo'n kleine ADC is ook niet nodig, iets met differentiële ingangen zorgt voor een veel betere ruisonderdrukking.
@TonyBarry - Ik heb je handtekening verwijderd, omdat de forumsoftware automatisch al je berichten ondertekent. Raadpleeg de [FAQ] (http://electronics.stackexchange.com/faq#signatures) voor meer informatie.
#2
+6
todbot
2009-12-09 06:25:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Voor dergelijke situaties denk ik dat je over het algemeen een op-amp van het type instrumentatieversterker wilt gebruiken. Ze zijn gemaakt voor differentiële signalen, zodat je de ruis gemakkelijk kunt aftrekken, ze hebben echt een hoge versterking, zodat je de zwakke signalen kunt versterken, en ze hebben echt hoge impedanties, zodat ze delicate signalen kunnen waarnemen.

Uit een snelle inzage van de OpenEEG -site, zoals davr suggereert, lijkt het erop dat ze een TI INA114AP instrumentatieversterker gebruiken als de hoofdversterker .

Proost kerel, ze klinken als de perfecte kleine versterker, is er een gelijkwaardig IC dat meerdere kanalen aankan? Ik zou graag een 16-kanaals EEG willen maken, maar ik wil geen 16 aparte IC's voor de klus.
Ik heb net naar mijn elektroden gekeken, het zijn enkele 1-pins mini-DIN-aansluiting. Als ik een instrumentatieversterker gebruik met + en - ingangen, betekent dit dan dat het verschil tussen twee elektroden wordt uitgevoerd? Ik ben een beetje in de war over hoe de elektroden worden aangesloten. Ik heb onderzoek gedaan naar een elektrode-array genaamd een montreal 10/20, waar de input van alle elektroden wordt opgeteld en gebruikt om ruis te neutraliseren, hoe zou dit passen in het instrumentatieversterkercircuit? Proost nogmaals Todbot
Ja, geen idee. Ik heb al 15 jaar niet met instrumentatieversterkers gespeeld en heb nog nooit EEG-dingen gedaan. Ik zou over OpenEEG gieten. Het lijkt erop dat er meerdere verschillende elektrodesystemen worden beschreven, misschien kun je enkele circuitbits vinden die doen wat je wilt.
Proost voor de hulp van todbot
Ja, het doet het verschil tussen twee elektroden, waarbij common-mode-signalen worden opgeheven door de DRL-versterker.
#3
+5
davr
2009-12-09 03:49:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Is er een reden waarom u geen OpenEEG gebruikt, een goedkoop & open source EEG-systeem? Ze bestaan ​​al een tijdje en hebben veel nuttige informatie op hun website.

Ik heb gekeken dat het oké is, maar het is een vrij eenvoudige opstelling, een lage bitdiepte en beperkte kanalen, het is ook een behoorlijk groot stuk hardware. Ik wil een veel compacter en uitgebreider systeem. Een kanaal met een bitdiepte van 10 is als een absoluut minimum om een ​​fatsoenlijke weergave van een hersensignaal te krijgen, ik wil zeker meer dan dat
#4
+5
Leon Heller
2010-03-30 00:01:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

TI heeft de ADS1298 voor EEG- en ECG-frontends. Het wordt beschreven als een 8-kanaals, 24-bits analoog-naar-digitaal-omzetter met geïntegreerd ECG-front-end.

proost kerel - ik kreeg vorige week een promo-e-mail van TI en deze chip stond op de voorpagina - gek!
Ik kan deze chip nog niet krijgen - verdorie, ze zeiden dat hij ergens van mei tot midden zomer beschikbaar zou zijn! - praten over interesse wekken
In plaats van de onbewerkte chip rechtstreeks te gebruiken, kunt u overwegen om de open hardware [ADS1298 Based Biopotential Sensor Platform] (http://code.google.com/p/opendous/wiki/BioSensorPlatform) te gebruiken op basis van die chip in uw eerste prototype .
#5
+4
cyphunk
2009-12-09 06:31:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

AD620 op amp heeft een schema in het gegevensblad voor een ECG-circuit. Hier kun je ook lesbladen vinden die de AD620 gebruiken om een ​​ECG te maken ( 1, 2, 3, 4). Vergelijkbaar met het schema in de datasheet, maar veel gedetailleerder. Het is slechts één kanaal. Ik kan de rest van uw vraag niet snel beantwoorden, maar ik hoop dat dit helpt.

Helaas zijn de signalen die een ECG verwerkt aanzienlijk sterker dan de signalen die door een EEG worden afgehandeld, in ieder geval bedankt, maar ik kan me voorstellen dat ze veel te zwak zouden zijn om een ​​signaal via de schedel op te vangen.
Eigenlijk Jim, de hardware die Cyphunk heeft voorgesteld, zou ongeveer goed moeten zijn voor jouw doeleinden. De huidpotentialen die een ECG opneemt, zijn vergelijkbaar met die van een EEG (beide meten zenuwimpuls). De AD620, AD624 of AD625 zouden uitstekend bij uw doeleinden moeten passen, afhankelijk van welke functionaliteit en circuitinstellingen u verkiest.
Proost Sketchy, ik hoopte iets te maken met 16 kanalen, dus ik was op zoek naar een chip met meerdere instrumentatieversterkers. Kent u er een die u kunt aanbevelen?
Er is een reden waarom ze maar één instrumentversterker in een pakket stoppen. De elektrische lay-out is veel beter met een enkele versterker per pakket en er is geen interactie tussen de kanalen.
#6
+2
zebonaut
2010-07-28 02:54:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik heb een EMG-versterker gebouwd als mijn masterscriptie. Het maakt voornamelijk gebruik van standaardonderdelen (geen dure INA's) en heeft de veiligheidskenmerken die vereist zijn voor medische elektronica. De vereisten zijn vergelijkbaar met EEG-versterkers, denk ik. Het laagdoorlaatfilter en de versterkingsfase kunnen worden geprogrammeerd via 2-bit interfaces (00,01,10,11), wat gaaf is als je het op een microcontroller wilt aansluiten.

Met een ADC, het is misschien beter om de isolatie aan de digitale kant te doen, maar misschien kun je toch wat ideeën van de versterker gebruiken. Een leuke eigenschap is de actieve afscherming bij de differentiële ingangsdraden die draadlengtes van < 10 ft (< 3 m) tussen de elektroden en de voorversterker mogelijk maakt, dwz geen kleine voorversterkerbox buiten de behuizing van de versterker.

Het proefschrift zelf is niet online beschikbaar, maar je kunt het belangrijkste hoofdstuk vinden in een proefschrift dat deels gebaseerd is op mijn werk. Kijk gerust hier (cf. hoofdstuk 8). Sorry, de documentatie is in het Duits, maar de schakelschema's zijn vrij internationaal, denk ik.

Ook ben ik niet op de hoogte van InAmps met meerdere kanalen.

Gerelateerd: Ruis reductiestrategieën in elektrofysiologie

Cool - bedankt voor de pdf ... ik lees het nu goed door, het ziet er erg uitgebreid uit! Ik gebruik de ASD1298 by Texas instrumenten (heeft 8 instrumentversterkers), het lijkt de beste kandidaat voor mijn project. Gewoon zo druk met andere projecten op dit moment! Zal binnenkort aan de slag moeten met het EEG.Bedankt voor de info en hulp :)
#7
+2
steve
2011-11-30 04:09:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

In de jaren 70 ontwikkelden we telemetrie-eenheden met 8 en 16 kanalen voor ziekenhuizen. De inputkabels moeten gedraaid, afgeschermd en uit de buurt van de zenderantenne gehouden worden. Voor de veiligheid hebben we de allereerste lithiumcellen gebruikt om geïsoleerde stroom te leveren. micro-power, flat-pack opamps voor signaalversterking. de uitgangen werden gemultiplexed naar de zenderingang. het leuke deel van dit ontwerp was de methode van de-multiplexing die nodig was om de 8/16 eeg-signalen te scheiden. veel plezier - dit is een netjes project!

#8
+1
endolith
2009-12-16 02:47:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

ModularEEG gebruikt INA114.

Geluidskaart EEG maakt gebruik van AD8221 instrumentatieversterker. Ja, je kunt de versterking aanpassen met een digitale pot, maar waarom zou je dat willen?

alt-tekst http://www.analog.com/static/imported-files/images/verified_circuits /CN0114_00_0415.gif

Ook een zoekopdracht: http://www.google.com/search?q=site%3Ati.com+PHYSIOLOGICAL+AMPLIFIERS%3A+EEG

Ik wil een multifunctioneel bord maken dat opnieuw kan worden geprogrammeerd om te werken met verschillende audio- en sensoringangen. Het is een beetje zoals een Arduino, maar voor mensen die serieuzere DSP willen doen. Proost voor de hulp
Ik heb een paar van die instrumentversterkers uit Texas gekocht. Ze zien eruit als het bedrijf, ik probeer gewoon een manier te vinden om multi-channel te doen. Het zou goed zijn als alle signalen door de MCU ADC's zouden kunnen gaan en ik ze daarna met de computer zou kunnen vergelijken. Ik dacht dat het goed zou zijn als de gebruiker gewoon (in de gebruikersinterface van de software) een willekeurig kanaal kon selecteren dat de computer dan zou behandelen als de gewone modus, bijvoorbeeld
Het software-einde zou voor mij gemakkelijk genoeg moeten zijn om uit te werken, het zal waarschijnlijk veel langer duren voordat ik erachter kom hoe de hardware zal gaan!


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 2.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...