BME 305 EEG : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Un électroencéphalogramme (EEG) est un appareil utilisé pour mesurer l'activité cérébrale électrique d'un sujet. Ces tests peuvent être très utiles pour diagnostiquer différents troubles cérébraux. Lorsque vous essayez de faire un EEG, différents paramètres doivent être pris en compte avant de créer un circuit fonctionnel. Une chose à propos d'essayer de lire l'activité cérébrale du cuir chevelu est qu'il y a une très petite tension qui peut réellement être lue. Une plage normale pour une onde cérébrale adulte est d'environ 10 uV à 100 uV. En raison d'une tension d'entrée aussi faible, il faudra une amplification importante à la sortie totale du circuit, de préférence supérieure à 10 000 fois l'entrée. Une autre chose qui doit être gardée à l'esprit lors de la création d'un EEG est que les ondes typiques que nos ondes émises vont de 1 Hz à 60 Hz. Sachant cela, il devra y avoir différents filtres qui atténueront toute fréquence indésirable en dehors de la bande passante.

Fournitures

-Amplificateur opérationnel LM741 (4)

Résistance -8,2 kOhm (3)

-820 Ohm résistance (3)

-100 Ohm résistance (3)

-15 kOhm résistance (3)

-27 kOhm résistance (4)

-0,1 uF condensateur (3)

-100 uF condensateur (1)

-Planche à pain (1)

-Microcontrôleur Arduino (1)

-9V piles (2)

Étape 1: Amplificateur d'instrumentation

La première étape de la création d'un EEG consiste à créer votre propre amplificateur d'instrumentation (INA) qui peut être utilisé pour capter deux signaux différents et produire un signal amplifié. L'inspiration pour cet INA est venue du LT1101 qui est un amplificateur d'instrumentation commun utilisé pour différencier les signaux. En utilisant 2 de vos amplificateurs opérationnels LM741, vous pouvez créer l'INA en utilisant les différents ratios donnés dans le schéma ci-dessus. Cependant, vous pouvez utiliser une variation de ces ratios et obtenir toujours le même résultat si le ratio est similaire. Pour ce circuit, nous vous suggérons d'utiliser une résistance de 100 ohms pour R, une résistance de 820 ohms pour 9R et une résistance de 8,2 kOhm pour 90R. A l'aide de vos piles 9V vous pourrez alimenter les amplificateurs opérationnels. En configurant une pile 9V pour alimenter la broche V+, et l'autre pile 9V pour qu'elle entre -9V dans la broche V-. Cet amplificateur d'instrumentation devrait vous donner un gain de 100.

Étape 2: Filtrage

Lors de l'enregistrement de signaux biologiques, il est important de garder à l'esprit la plage qui vous intéresse et les sources potentielles de bruit. Les filtres peuvent aider à résoudre ce problème. Pour cette conception de circuit, un filtre passe-bande suivi d'un filtre coupe-bande actif sont utilisés pour y parvenir. La première partie de cette étape se compose d'un filtre passe-haut puis d'un filtre passe-bas. Les valeurs de ce filtre sont pour une plage de fréquences de 0,1 Hz à 55 Hz, qui contient la plage de fréquences de signal EEG d'intérêt. Cela sert à filtrer les signaux provenant de l'extérieur de la plage souhaitée. Un suiveur de tension se trouve ensuite après la bande passante avant le filtre coupe-bande pour garantir que la tension de sortie vers le filtre coupe-bande a une faible impédance. Le filtre coupe-bande est configuré pour filtrer le bruit à 60 Hz avec au moins une réduction de -20 dB du signal en raison d'une grande distorsion de bruit à sa fréquence. Enfin un autre suiveur de tension pour terminer cette étape.

Étape 3: Amplificateur opérationnel non inverseur

L'étage final de ce circuit est composé d'un amplificateur non inverseur pour augmenter le signal filtré dans la plage 1-2V avec un gain d'environ 99. En raison de la très faible puissance du signal d'entrée des ondes cérébrales, cet étage final est nécessaire pour produire une forme d'onde de sortie facile à afficher et à comprendre par rapport au bruit ambiant potentiel. Il convient également de noter qu'un décalage CC des amplificateurs non inverseurs est normal et doit être pris en compte lors de l'analyse et de l'affichage de la sortie finale.

Étape 4: Conversion analogique-numérique

Une fois l'ensemble du circuit terminé, le signal analogique que nous avons amplifié tout au long du circuit doit être numérisé. Heureusement, si vous utilisez un microcontrôleur arduino, il existe déjà un convertisseur analogique-numérique (ADC) intégré. Pouvant sortir votre circuit sur l'une des six broches analogiques intégrées à l'arduino, vous pouvez coder un oscilloscope sur le microcontrôleur. Dans le code ci-dessus, nous utilisons la broche analogique A0 pour lire la forme d'onde analogique et la convertir en une sortie numérique. De plus, pour faciliter la lecture, vous devez convertir la tension d'une plage de 0 à 1023 à une plage de 0 V à 5 V.