RnD sur un EEG, Besoin d'aide, quel ampli op?

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c'est mon premier article, et j'ai besoin d'aide / conseil pour trouver les bons circuits intégrés. Je vais commencer par décrire un peu l'arrière-plan du projet. J'ai reçu une bourse pour développer un électroencéphalographe open source, le matériel fini fournira une plate-forme permettant aux gens de développer diverses utilisations créatives et thérapeutiques pour un système EEG, c'est-à-dire des contrôleurs de musique, des contrôleurs de jeu ou des programmes d'entraînement cérébral. Je veux utiliser un microcontrôleur Atmel pour la conversion analogique-numérique, je voudrais qu'il se connecte à un ordinateur via USB et je voudrais également que l'unité soit alimentée par la connexion USB. J'ai besoin d'aide pour trouver un circuit intégré d'amplificateur opérationnel approprié pour amplifier les signaux des électrodes avant le MCU. L'appareil fini sera 16 canaux, donc je voudrais trouver un circuit intégré avec plusieurs amplificateurs opérationnels. L'activité électrique captée par les électrodes sera de l'ordre de 200 mV et moins, j'ai donc besoin de beaucoup de gain. Est-il possible d'ajuster le gain d'un circuit d'ampli-op avec un MCU en utilisant un programme de résistance numérique? Ce serait bien si le matériel pouvait être reprogrammé pour fonctionner avec diverses entrées audio et de capteur. Toute aide ou conseil serait fantastique.

Jim.

— Jim
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Quel est le problème avec OpenEEG? C'est open source et il fait tout ça.

— endolith

@endolith - C'est cher

— Connor Wolf

Il y a beaucoup de discussions sur l'électronique EEG à Open Circuits: Programmable Chip EEG

— davidcary

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en relation: electronics.stackexchange.com/questions/25198/…

— davidcary

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Votre ampli d'instrumentation moyen peut facilement faire une bande passante de 1 MHz; et votre EEG ne doit pas dépasser 2kSPS. Donc un multiplexeur / Sample and Hold devant l'ampli d'instrumentation devrait vous y sauver.

Mais considérez que l'ampli ne devrait coûter que quelques dollars. Vaut-il le multiplexage? Si vous faites un montage en surface, la taille sera assez minime.

L'Arduino ne peut pas numériser plus rapidement qu'environ 10kSPS, vous auriez donc besoin d'un A / D plus rapide pour faire 16 canaux. Quelque chose qui peut faire 12 bits à 100kSPS serait bien. Ils sont également assez bon marché.

Notez que pour la sécurité des patients, vous avez besoin d'une isolation optique des signaux et d'une bonne alimentation isolée (batterie ou similaire). Ne jouez pas avec la sécurité dans ce domaine - si vous avez besoin de diffuser un flux de données à haute vitesse, construisez vos propres isolateurs ou utilisez des fibres optiques pour transmettre le signal.

— Tony Barry
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À la vôtre, cela semble être la meilleure approche, je pense que je vais probablement étudier la conception et le clone arduino qui a des amplis d'instrumentation intégrés et une puce Atmel lourde. Si j'alimente l'unité via USB, aurais-je vraiment besoin d'utiliser des isolateurs opto? Je pensais que les circuits de protection sur la plupart des gens USB seraient plus que suffisants

— Jim

Je cherche à utiliser cette puce Atmel -> search.digikey.com/scripts/DkSearch/… Pas tout à fait sûr, mais je pense qu'il fera l'affaire, et il semble qu'il n'aura pas besoin d'une puce distincte pour communiquer avec USB

— Jim

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Il n'y a pas de "circuits de protection" sur les ports USB. Lorsque vous touchez un port USB, vous touchez la terre. Il n'y a aucun isolement. Le seul moment où il est correct de fonctionner sans isolation dans le circuit EEG est s'il est flottant (si vous êtes connecté à un ordinateur portable et que l'ordinateur portable n'est branché à rien d'autre). Il vous suffit de créer un véritable isolement pour ne pas vous en soucier.

— endolith

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Bonjour Jim, Comme l'a commenté endolith, l'USB n'a aucune protection. La terre à laquelle elle est référencée pourrait être le potentiel local de "masse", ou non. Si votre ordinateur portable est branché sur un adaptateur à 2 broches, la masse de l'ordinateur portable sera d'environ 120 VCA (en Australie), ce qui vous donnera au moins beaucoup de bruit en mode commun à gérer, la possibilité probable que votre patient ait des "picotements" "de vos fils connectés à sa tête (!) ou dans le pire des cas (d'un défaut d'alimentation), un cadavre et une accusation d'homicide involontaire.

— Tony Barry

Pour votre ampli d'instrumentation, un INA129 de Burr Brown (Texas) pourrait être bon. Ils sont disponibles en montage en surface (SMT, petit, SOIC) ainsi qu'en trou traversant (TH, grand, DIL). Vous pourriez finir par en mettre 16 sur la carte pour lutter contre la polarisation locale autour de vos électrodes (ce qui vous donnera vos plus grands décalages CC à gérer). 16 ampères permet à chaque ampli de s'installer et vous pouvez ensuite acquérir via un multiplexeur et A / D. Votre A / D pourrait être un AD7940 que Farnell vend pour seulement 12 dollars 100 kSPS à 14 bits, à une extrémité 0-5V. Agréable.

— Tony Barry

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Pour de telles situations, je pense que vous voulez généralement utiliser un amplificateur opérationnel de type amplificateur d'instrumentation . Ils sont faits pour des signaux différentiels, vous pouvez donc facilement soustraire le bruit, ils ont vraiment un gain élevé, vous pouvez donc amplifier les signaux faibles et ils ont des impédances très élevées, afin qu'ils puissent détecter des signaux délicats.

D'après une rapide lecture du site OpenEEG comme le suggère davr, il semble qu'ils utilisent un ampli d'instrumentation TI INA114AP comme ampli principal.

— todbot
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Bravo mec, ils sonnent comme le petit ampli parfait, y a-t-il un IC équivalent qui peut gérer plusieurs canaux? Je voudrais faire un EEG à 16 canaux, mais je ne veux pas avoir 16 circuits intégrés séparés pour le travail.

— Jim

Je viens de regarder mes électrodes, ce sont des mini-DIN 1 broches à connexion unique. Si j'utilise un ampli d'instrumentation avec des entrées + et -, cela signifie-t-il qu'il produira le différentiel entre deux électrodes? Je suis un peu confus quant à la façon dont les électrodes se connectent. J'ai fait des recherches sur un réseau d'électrodes appelé Montréal 10/20, où l'entrée de toutes les électrodes est additionnée et utilisée pour annuler le bruit, comment cela s'intègre-t-il avec le circuit d'amplification d'instrumentation? Bravo à nouveau Todbot

— Jim

Ouais, aucun indice. Je n'ai pas joué avec des amplis d'instrumentation depuis 15 ans, et je n'ai jamais fait de trucs EEG. Je verserais sur OpenEEG. Il semble qu'il y ait plusieurs systèmes d'électrodes différents décrits ici, peut-être que vous pouvez trouver des bits de circuit qui font ce que vous voulez.

— todbot

Vive l'aide todbot

— Jim

Oui, cela fait la différence entre deux électrodes, avec des signaux en mode commun annulés par l'amplificateur DRL.

— endolithe

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Une raison pour laquelle vous n'utilisez pas OpenEEG , un système EEG open source à faible coût? Ils existent depuis un certain temps et ont beaucoup d'informations utiles sur leur site Web.

— davr
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J'ai regardé que c'est ok, mais c'est une configuration assez basique, une faible profondeur de bits et des canaux limités, c'est aussi un assez gros matériel. Je veux un système beaucoup plus compact et complet. Un canal avec une profondeur de bits de 10 est comme un strict minimum pour obtenir une représentation décente d'un signal cérébral, je veux certainement plus que ça

— Jim

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TI a l' ADS1298 pour les frontaux EEG et ECG. Il est décrit comme un convertisseur analogique-numérique à 8 canaux, 24 bits avec frontal ECG intégré.

— Leon Heller
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cheers mec - J'ai reçu un email promotionnel la semaine dernière de TI et cette puce était en première page - fou!

— Jim

Je ne peux pas encore obtenir cette puce - sacrément, ils ont dit qu'elle serait disponible de mai à la mi-été! - parler de susciter l'intérêt

— Jim

Plutôt que d'utiliser directement la puce brute, vous pourriez envisager d'utiliser la plate- forme de capteur biopotentiel ADS1298 à matériel ouvert basée sur cette puce dans votre premier prototype.

— davidcary

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L'amplificateur opérationnel AD620 a un schéma dans la fiche technique d'un circuit ECG. Ici, vous pouvez également trouver des fiches de classe qui utilisent l'AD620 pour construire un ECG ( 1 , 2 , 3 , 4 ). Semblable au schéma de la fiche technique, beaucoup plus détaillé. Ce n'est qu'un canal unique. Je ne peux pas répondre rapidement au reste de votre question, mais j'espère que cela vous aidera.

— cyphunk
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Malheureusement, les signaux qu'un ECG gère sont considérablement plus forts que les signaux traités par un EEG, merci quand même, mais j'imagine qu'ils seraient bien trop faibles pour capter un signal à travers le crâne.

— Jim

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En fait Jim, le matériel que Cyphunk a suggéré devrait être à peu près adapté à vos besoins. Les potentiels cutanés détectés par un ECG sont comparables à ceux d'un EEG (les deux mesurent l'influx nerveux). Les AD620, AD624 ou AD625 devraient admirablement convenir à vos besoins, selon les fonctionnalités et les caractéristiques de configuration de circuit que vous préférez.

— Sketchy Fletchy

Cheers Sketchy, j'espérais faire quelque chose avec 16 canaux, donc je cherchais une puce qui a plusieurs amplificateurs d'instrumentation. En connaissez-vous, que pouvez-vous recommander?

— Jim

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Il y a une raison pour laquelle ils ne mettent qu'un seul ampli d'instrumentation dans un paquet. La disposition électrique est bien meilleure avec un seul ampli par boîtier, et il n'y a pas d'interaction entre les canaux.

— Connor Wolf

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Dans les années 70, nous avons développé des unités de télémétrie à 8 et 16 canaux pour les hôpitaux. Besoin de garder les fils d'entrée torsadés, blindés et éloignés de l'antenne de l'émetteur. Faible sécurité, nous avons utilisé les toutes premières piles au lithium pour fournir une alimentation isolée. Amplificateurs opérationnels L113 à micro-alimentation et paquet plat utilisés pour l'amplification du signal. Les sorties ont été multiplexées sur l'entrée de l'émetteur. La partie amusante de cette conception était la méthode de démultiplexage requise pour séparer les signaux eeg 8/16. Amusez-vous - c'est un projet soigné!

— Steve
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J'ai construit un ampli EMG comme thèse de master. Il utilise principalement des pièces standard (pas d'INA coûteux) et possède les caractéristiques de sécurité requises pour l'électronique médicale. Les exigences sont similaires aux amplis EEG, je suppose. Le filtre passe-bas et l'étage de gain peuvent être programmés via des interfaces 2 bits (00,01,10,11), ce qui est cool si vous voulez le connecter à un microcontrôleur.

Avec un ADC, il serait peut-être préférable de faire l'isolement du côté numérique, mais vous pourriez quand même être en mesure d'utiliser certaines idées de l'ampli. Une caractéristique intéressante est le blindage actif au niveau des fils d'entrée différentiels qui permet des longueurs de fil <10 pi (<3 m) entre les électrodes et le préampli, c'est-à-dire pas de petite boîte de préampli à l'extérieur du boîtier principal de l'ampli.

La thèse elle-même n'est pas disponible en ligne, mais vous pouvez trouver le chapitre clé dans une thèse de doctorat qui est en partie basée sur mon travail. N'hésitez pas à vérifier ici (cf. chapitre 8) . Désolé, la documentation est en allemand, mais les schémas électriques sont assez internationaux, je suppose.

De plus, je ne connais pas les InAmps multicanaux.

Connexes: Stratégies de réduction du bruit en électrophysiologie

— zebonaut
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Cool - merci pour le PDF .... J'ai une bonne lecture maintenant, il a l'air vraiment étendu! J'utilise l'ASD1298 par Texas Instruments (a 8 amplis d'instrument), il semble être le meilleur candidat pour mon projet. Juste tellement occupé avec d'autres projets en ce moment! Devra bientôt se casser avec l'EEG. Merci pour l'info et l'aide :)

— Jim

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ModularEEG utilise INA114 .

La carte son EEG utilise un ampli d'instrumentation AD8221 . Oui, vous pouvez régler le gain avec un potentiomètre numérique, mais pourquoi voudriez-vous le faire?

texte alternatif http://www.analog.com/static/imported-files/images/verified_circuits/CN0114_00_0415.gif

En outre, une recherche: http://www.google.com/search?q=site%3Ati.com+PHYSIOLOGICAL+AMPLIFIERS%3A+EEG

— endolith
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Je veux créer une carte polyvalente qui peut être reprogrammée pour fonctionner avec diverses entrées audio et de capteur. C'est un peu comme un Arduino mais pour les gens qui veulent faire du DSP plus sérieux. Vive l'aide

— Jim

Je suis allé acheter certains de ces amplis d'instrumentation d'instruments du Texas. Ils ressemblent à l'entreprise, j'essaie juste de trouver un moyen de faire du multicanal. Ce serait bien si tous les signaux pouvaient passer à travers les ADC MCU et je pouvais les croiser ensuite avec l'ordinateur. Je pensais que ce serait bien si l'utilisateur pouvait simplement sélectionner (dans l'interface utilisateur du logiciel) un canal arbitraire que l'ordinateur traiterait alors comme le mode commun, par exemple

— Jim

La fin du logiciel devrait être assez facile pour moi de travailler, cela me prendra probablement beaucoup plus de temps pour déterminer comment le matériel fonctionnera!

— Jim