RnD em um EEG, é necessária ajuda, qual amplificador operacional?

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este é meu primeiro post e preciso de ajuda / aconselhamento para encontrar os circuitos integrados certos. Começarei descrevendo um pouco o plano de fundo do projeto. Recebi uma bolsa para desenvolver um eletroencefalógrafo de código aberto; o hardware final fornecerá uma plataforma para as pessoas desenvolverem vários usos criativos e terapêuticos para um sistema de EEG, como controladores de música, controladores de jogos ou programas de treinamento cerebral. Eu quero usar um Atmel MCU para a conversão analógica para digital, gostaria que ele se conectasse a um computador via USB e também gostaria que a unidade fosse alimentada pela conexão USB. Preciso de ajuda para encontrar um IC de amplificador operacional adequado para amplificar os sinais dos eletrodos antes do MCU. O dispositivo final será de 16 canais, então eu gostaria de encontrar um IC com vários amplificadores operacionais. A atividade elétrica captada pelos eletrodos estará na região de 200mV e menos, então precisarei de muito ganho. É possível ajustar o ganho de um circuito de amplificador operacional com um MCU usando um programa de resistor digital? Seria bom se o hardware pudesse ser reprogramado para funcionar com várias entradas de áudio e sensor. Qualquer ajuda ou conselho seria fantástico.

Jim.

— Jim
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O que há de errado com o OpenEEG? É de código aberto e faz tudo isso.

— Endolith 15/12/2009

@endolith - É caro

— Connor Wolf

Há muita discussão de electrónica de EEG em circuitos abertos: Programmable Chip EEG

— davidcary

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relacionados: electronics.stackexchange.com/questions/25198/...

— davidcary

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Seu amplificador de instrumentação médio pode facilmente fazer largura de banda de 1 MHz; e seu EEG não deve exceder 2kSPS. Portanto, um multiplexador / Sample e Hold à frente do amplificador de instrumentação deve salvá-lo lá.

Mas considere que o amplificador deve ser de apenas alguns dólares. Vale a pena a multiplexação? Se você fizer o Surface Mount, o tamanho será mínimo.

O Arduino não pode digitalizar mais rápido que cerca de 10kSPS; portanto, você precisa de um A / D mais rápido para executar 16 canais. Algo que pode fazer 12 bits a 100kSPS seria bom. Eles também são bastante baratos.

Observe que, para segurança do paciente, você precisa de isolamento óptico em sinais e um bom suprimento isolado (bateria ou similar). Não mexa com segurança nesta área - se você precisar obter um fluxo de dados de alta velocidade, construa seus próprios isoladores ou use fibreoptics para transmitir o sinal.

— Tony Barry
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Saúde, parece a melhor abordagem, acho que provavelmente examinarei o design e o clone do arduino que possui amplificadores de instrumentação e um chip Atmel robusto. Se eu ligar a unidade via USB, realmente precisaria usar isoladores ópticos? Eu pensei que os circuitos de proteção na maioria dos povos USB seria mais do que suficiente

— Jim

Estou pensando em usar esse chip Atmel -> search.digikey.com/scripts/DkSearch/… Não tenho certeza, mas acho que ele fará o trabalho e parece que ele não precisará de um chip separado para se comunicar com USB

— Jim

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Não há "circuitos de proteção" nas portas USB. Quando você toca em uma porta USB, está tocando o terra. Não há isolamento. O único momento em que é correto executar sem isolamento no circuito EEG é se estiver flutuando (se você estiver conectado a um laptop e o laptop não estiver conectado a mais nada). Apenas construa um isolamento real para não precisar se preocupar com isso.

— Endolith 15/12/2009

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Olá Jim, Como o endólito comentou, o USB não tem proteção. A terra à qual é referenciada pode ser o potencial local de "solo" ou não. Se o seu laptop estiver conectado a um adaptador de 2 pinos, o aterramento será de cerca de 120VCA (na Austrália), oferecendo pelo menos muito ruído no modo comum, a possibilidade provável de o paciente sentir formigamentos. "dos seus cabos conectados à cabeça (!) ou, na pior das hipóteses (de uma falha na fonte de alimentação), um corpo morto e uma acusação de homicídio culposo.

— 22410 Tony Barry

Para o seu amplificador de instrumentação, um INA129 de Burr Brown (Texas) pode ser bom. Eles estão disponíveis em montagem em superfície (SMT, pequeno, SOIC) e também em furo passante (TH, grande, DIL). Você pode acabar colocando 16 deles no quadro para lidar com a polarização local em torno de seus eletrodos (o que lhe dará os seus maiores desvios de corrente contínua para lidar). 16 amplificadores permitem que cada amplificador se estabilize e você pode adquirir através de um multiplexador e A / D. Seu A / D pode ser um AD7940 que a Farnell vende por apenas 12 dólares - faz 100kSPS em 14 bits, 0-5V com terminação única. Agradável.

— 22415 Tony Barry

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Para tais situações, acho que geralmente você deseja usar um tipo de amplificador de instrumentação de amplificador operacional. Eles são feitos para sinais diferenciais, para que você possa subtrair facilmente o ruído, eles têm um ganho realmente alto, para que você possa amplificar os sinais fracos, e eles têm impedâncias realmente altas, para que possam detectar sinais delicados.

A partir de uma leitura rápida do OpenEEG site como davr sugere, parece que eles usam uma TI INA114AP instrumentação amp como o amp principal.

— todbot
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Cheers cara, eles soam como o pequeno amplificador perfeito, existe um IC equivalente que pode lidar com vários canais? Eu gostaria de fazer um EEG de 16 canais, mas não quero ter 16 ICs separados para o trabalho.

— Jim

Acabei de olhar para os meus eletrodos, eles são de 1pin mini DIN de conexão única. Se eu usar um amplificador de instrumentação com entradas + e -, isso significa que ele produzirá o diferencial entre dois eletrodos? Estou um pouco confuso sobre como os eletrodos são ligados. Eu tenho pesquisado uma matriz de eletrodos chamada montreal 10/20, onde a entrada de todos os eletrodos é somada e usada para cancelar o ruído. Como isso se encaixaria no circuito de amplificação da instrumentação? Felicidades novamente Todbot

— Jim

Sim, nenhuma pista. Não brinco com amplificadores de instrumentação há 15 anos e nunca fiz coisas de EEG. Eu derramaria sobre o OpenEEG. Parece que existem vários sistemas de eletrodos diferentes descritos lá, talvez você possa encontrar alguns bits de circuito que fazem o que você deseja.

— 9788 todbot

Felicidades para a ajuda todbot

— Jim

Sim, faz a diferença entre dois eletrodos, com os sinais do modo comum cancelados pelo amplificador DRL.

— Endolith 15/12/2009

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Algum motivo para você não usar o OpenEEG , um sistema EEG de baixo custo e código aberto? Eles já existem há algum tempo e têm muitas informações úteis em seus sites.

— davr
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Eu olhei que está tudo bem, mas é uma configuração básica, com pouca profundidade de bits e canais limitados, também é um pedaço de hardware bastante grande. Eu quero um sistema muito mais compacto e abrangente. Um canal com uma profundidade de 10 bit é como um mínimo para obter uma representação decente de um sinal cerebral, eu definitivamente vou querer mais do que isso

— Jim

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A TI possui o ADS1298 para front-ends de EEG e ECG. É descrito como um conversor analógico-digital de 8 canais e 24 bits com front end de ECG integrado.

— Leon Heller
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Cheers dude - recebi um e-mail promocional da TI na semana passada e esse chip estava na primeira página - louco!

— 21710 Jim

Ainda não consegui esse chip - caramba, eles disseram que estaria disponível entre maio e meados do verão! - fale sobre despertar interesse

— Jim

Em vez de usar o chip bruto diretamente, você pode considerar o uso da plataforma de sensor biopotencial baseado em ADS1298 de hardware aberto com base nesse chip em seu primeiro protótipo.

— Davidcary

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O amplificador operacional AD620 tem um esquema na folha de dados para um circuito de ECG. Aqui também é possível encontrar folhas de aula que usam o AD620 para criar um ECG ( 1 , 2 , 3 , 4 ). Semelhante ao esquema na folha de dados, é muito mais detalhado. É apenas um canal. Não é possível responder rapidamente ao restante da sua pergunta, mas espero que ajude.

— cyphunk
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Infelizmente, os sinais que um ECG manipula são consideravelmente mais fortes do que os sinais tratados por um EEG, obrigado de qualquer maneira, mas eu imagino que eles seriam fracos demais para captar um sinal através do crânio.

— Jim

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Na verdade, Jim, o hardware que Cyphunk sugeriu deve ser o ideal para seus propósitos. Os potenciais de pele que um ECG capta são comparáveis aos de um EEG (ambos medem o impulso nervoso). O AD620, AD624 ou AD625 deve atender de maneira admirável aos seus objetivos, dependendo de quais funcionalidades e configuração de circuito você preferir.

— Sketchy Fletchy

Cheers Sketchy, eu esperava fazer algo com 16 canais, então eu estava procurando por um chip que possua vários amplificadores de instrumentação. Você conhece algum, você pode recomendar?

— Jim

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Há uma razão para eles colocarem apenas um amplificador de instrumentação em um pacote. O layout elétrico é muito melhor com um único amplificador por pacote, e não há interação entre os canais.

— Connor Wolf

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Nos anos 70, desenvolvemos 8 e 16 unidades de telemetria para hospitais. É necessário manter os fios de entrada torcidos, protegidos e afastados da antena do transmissor. Para segurança do solo, usamos as primeiras células de lítio para fornecer energia isolada. Opamps L113 usados de micro-energia e pacote plano para amplificação de sinal. As saídas foram multiplexadas na entrada do transmissor. A parte divertida desse projeto foi o método de desmultiplexação necessário para separar os sinais 8/16 eeg. Divirta-se - este é um projeto interessante!

— Steve
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Construí um amplificador EMG como tese de mestrado. Utiliza principalmente peças padrão (sem INAs caros) e possui os recursos de segurança necessários para a eletrônica médica. Os requisitos são semelhantes aos amplificadores de EEG, eu acho. O filtro passa-baixo e o estágio de ganho podem ser programados por meio de interfaces de 2 bits (00,01,10,11), o que é legal se você quiser conectá-lo a um microcontrolador.

Com um ADC, talvez seja melhor isolar o lado digital, mas você pode usar algumas idéias do amplificador de qualquer maneira. Uma característica interessante é a blindagem ativa nos fios de entrada diferencial, que permite comprimentos de fio de <10 pés (<3 m) entre os eletrodos e o pré-amplificador, ou seja, nenhuma pequena caixa de pré-amplificador fora da caixa principal do amplificador.

A tese em si não está disponível on-line, mas você pode encontrar o capítulo principal de uma tese de doutorado que se baseia em parte no meu trabalho. Sinta-se à vontade para conferir aqui (ver capítulo 8) . Desculpe, a documentação está em alemão, mas os diagramas de circuitos são bastante internacionais, eu acho.

Além disso, não conheço InAmps multicanal.

— zebonauta
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Legal - obrigado pelo PDF .... Estou tendo uma boa leitura agora, parece muito extenso! Eu tenho usado o ASD1298 da Texas Instruments (tem 8 amplificadores de instrumento), parece o melhor candidato para o meu projeto. Tão ocupado com outros projetos agora! Terá que começar a quebrar com o EEG em breve. Obrigado pela informação e ajuda :)

— Jim

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O ModularEEG usa INA114 .

A placa de som EEG usa o amplificador de instrumentação AD8221 . Sim, você pode ajustar o ganho com um pote digital, mas por que você deseja?

texto alternativo http://www.analog.com/static/imported-files/images/verified_circuits/CN0114_00_0415.gif

Além disso, uma pesquisa: http://www.google.com/search?q=site%3Ati.com+PHYSIOLOGICAL+AMPLIFIERS%3A+EEG

— endólito
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Quero criar uma placa multifuncional que possa ser reprogramada para funcionar com várias entradas de áudio e sensor. É como um Arduino, mas para pessoas que querem fazer um DSP mais sério. Felicidades para a ajuda

— Jim

Eu comprei alguns desses amplificadores de instrumentação do Texas. Eles se parecem com o negócio, eu só estou tentando descobrir uma maneira de fazer multi-canal. Seria bom se todos os sinais pudessem passar pelos ADCs da MCU e eu pudesse cruzá-los posteriormente com o computador. Eu estava pensando que seria bom se o usuário poderia simplesmente selecionar (na interface de usuário do software) um canal arbitrário que o computador seria então tratar como o modo comum, por exemplo

— Jim

O final do software deve ser fácil o suficiente para eu resolver, provavelmente levará muito mais tempo para descobrir como será o hardware!

— 21139 Jim