Датчик мозговой активности ардуино

Энцефалограф на базе Arduino

Развиваем тему о том, как сделать своими руками электрокардиограф, и плавно переходим к тому, как самостоятельно сделать электроэнцефалограф. Таким образом, здесь рассмотрена доработка кардиографа отсюда до энцефалографа.
Электроэнцефалограф (энцефалограф) по сути отличается от электрокардиографа лишь просто большим коэффициентом усиления. У электрокардиографа коэффициент усиления порядка 1000 (у нас на схеме это 7*124=868), у энцефалографа он должен быть как минимум порядка 20000 (см. книгу Л.Р. Зенков Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии. Изд-во “МЕДпресс-информ”). Для этого в соответствии с рекомендациями даташита на AD620 по поводу изменения коэффициента усиления AD620 заменим резистор в 400 Ом задающий коэффициент усиления второго ОУ с рис.8 на резистор порядка 25 Ом. Тогда коэффициент усиления второго ОУ станет около 2000, а коэффициент усиления всей схемы 7*2000=14000. Теоретически этого уже достаточно, правда есть “небольшая” закавыка. Мы, конечно же, можем теперь снимать электроэнцефалограмму при помощи этой схемы, но для этого клиента придётся побрить наголо! Ведь электроды мы используем те же, что и для снятия ЭКГ – то есть те, которые должны довольно плотно прилегать к коже.
Конечно же, вариант с бритьём наголо для большинства неприемлем. Поэтому придётся доработать наше устройство следующим образом. Во-первых, мы должны применить электроды, которые бы благополучно достигали кожу головы даже при наличии на ней волос. То есть электроды должны быть чем-то типа массажной расчёски. Делать мы такую “расчёску” будем при помощи так называемых штырьковых соединителей следующего вида:

Cкрепив штырьки следующим образом, получаем “расчёску”:

Данная технология была взята отсюда. Далее необходимо все короткие штырьки (которые снизу на рис.16) закоротить между собой и присоединить к проводу, который потом будет вести к входу усилителя. Длинные штырьки будут контачить с кожей головы. Казалось бы, что задача изготовления электрода для подключения к голове решена. Однако тут возникает следующая проблема. Дело в том, что сопротивление кожа-электрод в такой схеме резко повышается. Если у электродов для снятия ЭКГ это сопротивление не выше 5. 100 кОм (см. С.В. Фролов, В.М. Строев, А.В. Горбунов, В.А. Трофимов Методы и приборы функциональной диагностики. Изд-во ТГТУ), то у штырьковых электродов из-за малой площади контакта штырьков с кожей это сопротивление подскакивает до 1 Мом и более. При этом сопротивление провода, к которому подключён электрод, всего лишь несколько Ом. Практика показала, что огромное сопротивление датчика-электрода на коже головы, подключённое к входу усилителя, чьё сопротивление мало относительно сопротивления кожа-электрод, приводит к полной неработоспособности схемы, что выражается в том, что полезный сигнал буквально тонет в шумах. Чтобы от этого избавиться в схему ставят, для так называемого согласования повторитель, у которого входное сопротивление стремится к бесконечности, а выходное к нулю (о повторителе см., например, здесь, о согласовании здесь). Таким образом, схема сопряжения датчика-“расчёски” с проводом должна иметь следующий вид:

рис.17

Здесь данный способ согласования применён даже в схеме электрокардиографа. Здесь это применяется в схеме энцефалографа. Необходимо отметить, что для лучшего качества работы схемы необходимо чтобы повторитель был как можно ближе к датчикам на коже головы. В идеале провод ведущий от датчика к повторителю должен иметь нулевую длину.
Для уменьшения действия шумов сигнальный провод и провода питания этой схемы лучше всего заключить в экран. То есть выполнить всё это на базе экранированного микрофонного провода. Тогда более полная схема подключения данных датчиков имеет следующий вид:

рис.17

Здесь экран (медная оплётка провода) должен быть подключен к нулю схемы. В качестве ОУ для построения повторителя в соответствии с рекомендациями сайта берём TLC272. В микросхеме TLC272 на самом деле два усилителя, а нам нужен лишь один, поэтому выводы второго подключаем в соответствии с рекомендациями сайта.

рис.18

Здесь выводы № 1, 2, 3 – выводы неиспользуемого второго усилителя. Выводы усилителя, который используется, на рис.18 подключены по схеме рис.17. Необходимо отметить, что подключения на упомянутом сайте в своей основе те же, что и на рис.18, правда там добавлены дополнительные конденсаторы и резисторы. Из своего опыта скажу, что я делал без этих дополнительных конденсаторов и резисторов и всё работало, схему же с этого сайта не проверял.
Таким образом, схема энцефалографа это рис.2, ну или рис.3 (см. также исходную схему кардиографа здесь), где аналоговая часть это рис.8 у которой резистор в 400 Ом второго усилителя заменён на резистр в 25 Ом, далее это источник питания аналоговой части рис.11 и схема рис.18. – так (через повторители) подключаем электроды (датчики) ко входам первого ОУ схемы рис.8. Ну и нулевой провод в схеме энцефалографа в отличие от электрокардиографа подключают не к правой ноге, а к мочке уха – для этого провода повторители не нужны. Если собирать всё это на основе платы беспаечного монтажа, то получится что-то типа вот такого :-). Про настройку блютуза, «заливку» скетчей в Arduino и разных способах просмотра полученных данных на компьютере см. здесь. Схему целиком можно посмотреть здесь.

О сигналах, которые можно наблюдать при помощи данного устройства

С электрокардиографом всё достаточно очевидно – электрокардиограмма имеет достаточно специфический и легко узнаваемый вид. Поэтому там практически сразу видно работает система или нет. Есть периодические всплески определённого вида формы соответствующие ударам сердца – значит, система работает, нет – ищем ошибку в схеме. С энцефалографом сложнее. Вообще наша цель – как минимум обнаруживать на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) альфа-ритм, а как максимум – бета-ритм. Амплитуда всех остальных ритмов обычно не слабее бета-ритма (см. здесь). Однако прежде чем выполнить задачу-минимум рекомендуется обратить внимание на следующие более сильные сигналы. Во-первых, энцефалограмма (ЭЭГ) достаточно сильно и явно меняется, если начинаем гримасничать. Отсюда первый тест: начинаете гримасничать и смотрите – меняется ли что-либо на энцефалограмме в соответствии с изменением вашей мимики. То есть электрические импульсы при напряжении мышц (в нашем случае лицевых) – достаточно сильный сигнал различимый на энцефалограмме. Следующий сильный сигнал, проявляющийся на ЭЭГ это реакция на сглатывание. То есть, сглатываем и смотрим – поменялось ли явно что-либо на ЭЭГ в соответствии с этим видом движении. Каждый раз меняется, когда сглатываете, можете себя поздравить – ваше устройство хотя бы на этом уровне уже точно работает. Следующий сигнал, различимый на ЭЭГ – реакция на поднятие с усилием вверх глаз. Следующий более слабый сигнал – реакция на моргание. Причём на моргание не с усилием, а обычное практически незаметное моргание, которое делают наши глаза каждые несколько секунд. Проявляется это на ЭЭГ в виде достаточно амплитудных и коротких импульсов – каждый раз, когда моргаете. Если ваш прибор фиксирует импульсы от такого вот слабого моргания, то, скорее всего, вы можете теперь попытаться обнаружить и альфа-ритм. Альфа-ритм обнаруживаем следующим образом. Во-первых, для его обнаружения лучше всего один из электродов крепить на затылок, а второй – на лоб. Во-вторых, альфа-ритм проявляется хорошо лишь в состоянии спокойной расслабленности с закрытыми глазами, в полутёмной комнате. В-третьих, это достаточно быстрый сигнал – от 8 до 13 Гц. Поэтому обнаружить его легче всего в записи – то есть нужно поставить вашу программу на непрерывную запись сигнала и лишь потом вы на записи сможете обнаружить данный сигнал. Он выглядит как достаточно явно выраженная синусоида с частотой от 8 до 13 Гц. Пропадает, когда начинаем о чём-то усиленно думать и возникает, когда находимся в состоянии расслабленного спокойствия. О сути, что кроется за альфа-ритмом и о пользе отслеживания данного ритма см. здесь.

&nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbspОптимистическое заключение-обобщение

Принципы, описанные здесь для построения кардиографа и энцефалографа, универсальны и подойдут для построения систем, где мы меряем не только биопотенциалы человеческого тела (электрокардиограмма, энцефалограмма, электромиограмма). В качестве датчиков у вас может быть что угодно: это и всевозможные температурные, звуковые, сейсмо датчики, датчики влажности, датчики давления, датчики обнаружения концентрации паров различных веществ, датчики освещённости, прочих излучений и т.д. Описанные здесь принципы подойдут для построения различных систем сбора, записи на компьютер и анализа данных самой разной природы. По сути, здесь описаны принципы построения «органов чувств» робота для его восприятия окружающей обстановки. Помимо восприятия плата Arduino позволяет сделать системы управления двигателями, исполнительными устройствами (см., например, здесь об управлении реле) и излучателями самого разного вида. То есть помимо «органов чувств» на ней можно реализовать «мышцы» того же робота. Это обуславливает применение систем типа Arduino в самом широком диапазоне устройств самого разного назначения. Причём сложность изготовления и настройки данных систем оказывается исчезающе малой. В настоящее время разработать, настроить и изготовить все эти системы по силам даже школьнику. То есть то, что до недавнего времени было сложным и зачастую непонятным для выпускника ВУЗа, в настоящее время является простым и понятным даже для школьника.

Далее приводится схема целиком.

Комментарии

Skif
24/10/13 16:31

Благодарю за простоту и ясность!

Константин
24/10/13 17:49

Всегда пожалуйста. И спасибо за отклик 🙂

Евгений
10/01/14 16:14

Я извиняюсь, может, я чего-то не понял. У кардиографа входы усилителя подключаются к правой и левой руке. А у энцефалографа мы подключаем тоже два датчика к «+» и к «-» ? Спасибо за статью.

Константин
10/01/14 16:58

Да, как у кардиографа здесь два измеряющих датчика (идут на «+» и на «-» усилителя). Например, для измерения альфа-ритма один крепим на затылок, а другой на лоб (тут об этом уже писалось). Ну, а нулевой провод (который ещё носит название референтного) на мочку уха.

Сергей
24/01/14 18:17

Не помню в каком то из коментариев писал уже но решил повториться. Статья бомба — неделю седел собирал инфу что б сделать самому , а тут готовая ! Супер ! Спасибо ! Один вопросик (повторюсь) куда подключать «О» я так понял что его надо заземлить — так вот где её искать землю ? и второй вопрос. если у меня не 2 датчика а 10, то мне надо на I- один датчик а для остальных сделать подобные схемы — для каждого ?

Константин
24/01/14 20:49

Ноль в землю закапывать не надо. Ноль здесь это средняя точка блока питания. То есть ноль тут это середина двуполярного блока питания – см., например, смысл этого здесь: http://www.prointellekt.ru/OU1.php, рис.4b. И в общей схеме, которая здесь – http://www.prointellekt.ru/EKG4.php просто надо все точки обозначенные, как ноль (то, что обозначено, как “земля”) соединить между собой и подключить к нулевой точке блока питания – который внизу данной схемы. То есть просто все проводки в схеме обозначенные, как ноль (ну или «земля») нужно соединить между собой и всё! К реальной Земле (которая под ногами) ни в коем случае не подключаемся никак. Если что не понятно уточняйте, переспрашивайте, рад буду помочь.

Константин
24/01/14 21:04

По поводу десяти датчиков. На одной плате Arduino вы можете реализовать 6 каналов т.е. это 6 пар датчиков. Но, для каждого канала нужно будет строить свою усилительную схему (свою аналоговую часть).

LuxMax
28/01/14 0:09

Про электронику в статье супер (коротко и понятно). Но про ЭЭГ нет ни чего! Ты пишешь — чтобы получить альфу, один конец на лоб, второй на затылок. Получается ты снимаешь одним каналом альфу всей головы? Я в электронике силен, а в ЭЭГ ступор полный. Если не затруднит, помоги зацепить электроды к схемам этого девайса — http://www.emotiv.com/apps/epoc/299/, или разобраться вот этих супер наваротах — http://www.osp.ru/os/2012/06/13017103/.

Константин
28/01/14 12:06

Да, одним каналом меряем разность потенциалов между затылком и лбом. Характерные колебания этой разности потенциалов с частотой 8-13 Гц называется альфа ритмом. На счёт того, что альфа ритм это характеристика всей головы или не всей обычно пишут так: эти колебания лучше всего выражены в затылочных отделах. Ещё этот ритм увязывают со способностью человека видеть. Так что скорее всего это ритм именно затылочной части мозга, хотя всё-таки это пока что гипотеза, а не теория.

Константин
28/01/14 12:10

Насчёт «разобраться вот этих супер наваротах — http://www.osp.ru/os/2012/06/13017103/.» Можно попробовать помочь. Что конкретно непонятно?

Константин
28/01/14 12:27

Посмотрел по ссылке http://www.emotiv.com/apps/epoc/299/. Скачал там ихний specification document. Схемы нет, так что что, с чем и как спрягать не ясно. Если была бы электрическая схема данного устройства, то можно было бы побарахтаться. Ещё я там обнаружил, что в комплект входят 14 сенсоров-датчиков. Они там даже на картинке. Поэтому не ясно зачем туда цеплять что-то другое. Поясни, если не трудно.

Константин
28/01/14 12:35

Да, насчёт, того, что на сайте мало про ЭЭГ — это так. Собственно статья посвящена энцефалографу — прибору для измерения ЭЭГ. Так же здесь сказано как с помощью данного прибора мерять, а вот что со всем этим потом делать — это другая большая и интересная тема. Как вариант — идентификация человека (в ссылке, что LuxMax дал). Есть книги про анализ ЭЭГ, название одной из них (медицинская) здесь приводится.

LuxMax
28/01/14 15:42

На счет этого девайса — http://www.emotiv.com/apps/epoc/299/. У него не 14, а 16 датчиков. Два под гироскопами. Что то вроде прищепок на уши когда ЭЭГ делают. Это просто аппарат для снятия ЭЭГ. Я его заказал, как получу – поиграюсь и на «молекулы» разберу. Тогда и посмотрю чего там на подключали.

LuxMax
28/01/14 15:43

Я занимаюсь электроникой и программирую. Это мой хлеб с картошкой. Года два назад стал интересоваться ИМК — http://www.youtube.com/watch?v=V8livLiEUBI. Сперва относя не как, думал лабуда очередная, но недавно увидел это — http://www.youtube.com/watch?v=jGoA5tTNlvQ. Теперь не есть не спать не могу.

LuxMax
28/01/14 15:44

Ты в комментарии написал – «Можно попробовать помочь. Что конкретно непонятно?», так вот мне нечего не понятно. Парень на видео глаза не закрывает на долго, а значит альфы у него не какой нет. Она прет только с открытыми глазами. И на ушах прищепок нет, значит не просто ЭЭГ девайс. А еще такие характеристики: Четыре би полярных каналов. Частота регистрации – 125гц. Полоса сигнала от 0 до 30гц. Проход лабиринта. Управление объектом в лабиринте, используется 4 состояния-команды. Команды распознаются с частотой 2гц т. е. 8 бит в секунду. Скорость канала управления 8 бит в секунду. Тип интерфейса мозг компьютер оперантный т. е. асинхронный. Там в видео все говорят. А еще, при тесте сигналов парень на ноутбук смотрит, а при проходе лабиринта – нет. Я это видео наизусть выучил.

LuxMax
28/01/14 15:45

Если интерес есть – присоединяйся, вместе мож че разгребем. У него ж получилось.

Константин
28/01/14 18:32

Интересные ссылки! По характеристикам тамашнего энцефалографа: «Четыре биполярных канала. Частота регистрации – 125 Гц. Полоса сигнала от 0 до 30 Гц» — характеристики вполне подъёмные. По принципу схемы этого сайта, как я уже писал, на одной ардуине можно сделать 6 каналов вполне себе с диапазоном от 0 до 30 Гц каждый т.е. в аппаратной части судя по характеристикам там вроде всё достаточно просто. По поводу альфа-ритма. Вообще-то его можно фиксировать и с открытыми глазами (просто, когда глаза закрыты он наиболее силён) — есть даже сейчас такие игрушки, где выигрывает тот, кто вовремя расслабится (сбросит эмоциональное напряжение). См., например, здесь про «Мозговой футбол»: http://www.membrana.ru/particle/1749 Есть сейчас и компьютерные программы, которые используются для реабилитации пациентов. Там на экране монитора цветок и чем успешнее пациент расслабляется, тем сильнее цветок распускается — там работа на альфа ритмах. В итоге альфа ритм есть (расслабились), альфа ритма нет (напряглись) — вот у нас уже 2 состояния-комманды из 4-х для управления объектом. Осталось ешё две найти. В принципе это решаемо. Ну а скорость распознавания комманд 8 бит в сек. Этим занимается компьютер, куда поставляется то, что намерял энцефалограф. Написать компьютерную программу для распознавания наличия или отсутствия синусоиды с частотой 8-13 Гц (альфа-ритм) — так же вполне подъёмно.

Константин
28/01/14 18:34

По поводу присоединиться к сотрудничеству – я обеими руками за! Может и разгребём чего. Здесь на этом сайте есть форум (см. выше), где можно со мной связаться через личный раздел пользователя и личные сообщения данного форума в частном порядке, а можно и выкладывать разные идеи на всеобщее обозрение. Я на форуме под ником KNov.

LuxMax
29/01/14 16:46

К форуму присоединюсь. Ты хороший электронщик, я неплохой. Ты хороший программист, я не плохой. Ты про альфу знаешь, я про альфу знаю. Это я к тому, что данные из ролика я прислал (об них в ролике говорится) потому что сам прикинул, что аппаратура там игрушка какая то, что дает мне не плохой оптимизм. А твоей схемотехники там более чем достаточно.

LuxMax
29/01/14 16:47

Я свою схему так собираю. Электрод -> усилитель -> USB звуковая (Creative SoundBlaster Play! USB Retail [SB1140]) или еще какая не будь по круче. Что мне это дает. Избавление от СЕЛЕКТОРА АНАЛОГОВЫХ ВХОДОВ! Легко добавлять каналы. Уменьшение проникновение сигнала с других проводов. Как на такое смотришь? На днях разгребу основную работу и займусь экспериментами. Но а там и EPOC наверное придет. Начну его испытывать. Хотя по моему мнению кроме альфы, из него выжать не удастся не чего.

LuxMax
29/01/14 16:47

А на счет альфы, то про нее знают уже почти 100лет. Формирование двух сигналов типа включил-выключил – не так интересно что бы этим всерьез заниматься. Полагаю ты со мной согласишься. Кроме альфы есть еще и бета и гамма и диапазон от 0 до 70гц. А есть еще такая штука, называется – ИМК «P300». По гугли. Вот в ней я окончательно затупил. Полагаю она не просто ЭЭГ 10/20. Она наверное подключается к двум точкам, а к третьей виртуальная земля. Разность потенциалов двух точек относительно третьей измеряется прогой. Если разность в течении 300мс была – то единица, если нет, то ноль. И так четыре участка. Чем тебе не четыре сигнала-команды. Как смотришь на это?

Константин
29/01/14 22:54

vosterg
20/02/14 1:25

Константин, приветствую. Рядом с вашей ссылкой про мозговой футбол была информация про программы для реабилитации пациентов (распускающийся цветок). Располагаете ли более обширной инф. по этой теме? Может есть ссылка?

Константин
20/02/14 14:04

Здравствуйте, vosterg! Вот здесь, например, есть немного на русском: http://здоровье.com.ua/popularly/652-kabinet-lantistressr-na-osnove-texnologii-kompyuternoj-bioregulyaczii В этой ссылке говорится, что работа идёт на аппарате NeXus при помощи программного обеспечения BioTrace+. Вот здесь уже на английском про NeXus: http://stens-biofeedback.com/products/nexus-4-wireless-bluetooth-biofeedback Там же увидите и тот самый цветок 🙂 Здесь немного про BioTrace+: http://81.169.139.131/CMS2012/index.php?option=com_k2&view=item&id=305:biotrace+&Itemid=146&lang=en А вообще сейчас подобных устройств и программ достаточно, есть даже бесплатные варианты.

vosterg
22/02/14 1:23

спасибо, Константин, за ссылки

prorok
09/03/14 20:39

Кто-нибудь пробывал делать энцефалограф, описанный на этом сайте?

Константин
09/03/14 21:04

Я делал. Всё работает. Если интересуетесь, задавайте вопросы. С удовольствием отвечу.

prorok
14/03/14 10:20

Не могу найти tlc272 . Можно ли их заменить УД1208?

prorok
14/03/14 10:26

Константин дай свой скайп пожалуйста.

Константин
14/03/14 15:02

Здесь смысл TLC272 — это повторитель с огромным входным и минимальным выходным сопротивлением. На сайте, где взята эта схема напирают на то, что огромное входное сопротивление здесь очень важно. У TLC272 оно по даташиту 10^12 Ом, у УД1208 то ли 5*10^6, то ли 30*10^6 (нашёл в интернете для разных модификаций). Так что видимо УД1208 не подойдёт — отличие на 6 порядков — это многовато.

Константин
14/03/14 15:05

Мой скайп: ABV1111111 Но меня там поймать практически не реально. Можно договориться в том числе и о времени связи через скайп по e-mail: kos_post@mail.ru

prorok
16/03/14 20:33

Подойдет ли AD620ARZ и OP97FS ?

Константин
16/03/14 21:38

Открываем даташиты и смотрим. В результате оказалось. По электрическим характеристикам подойдут. Но надо иметь в виду, что у этих микросхем тип корпуса SOIC. Если для вас эти размеры подъёмные в плане пайки и т.д., то всё Ok.

Юрий
09/06/14 17:02

Добрый день Было бы интересно посмотреть на качество записи такого энцефалографа В свою очередь готов помочь с теоритической частью (работаю в этой области) и если интересно — могу ответить на вопросы про нейробелт (есть на руках) В частности меня интересует качество записи P-300 , могу помочь с проведением самой записи

Константин
09/06/14 21:00

Здравствуйте, Юрий! Вызванные потенциалы на данном приборе не исследовал. Для работы с вызванными потенциалами, как я понимаю, надо использовать накопление сигналов с последующим усреднением. Для этого нужно по хорошему как минимум создать компьютерную программу, где бы фиксировались моменты времени соответствующие моментам внешнего раздражения, чтобы потом на ЭЭГ можно было выделять участки для последующего усреднения. В принципе всё это решаемо. Вопрос: а нейробелт вас чем-то не устраивает в плане таких экспериментов? Если да, то чем?

Юрий
10/06/14 6:25

К сожалению он периодически теряет соединение при работе и его драйвер при этом никак об этом не уведомляет. А вообще меня просто заинтересовало на сколько хорошо работает такой энцефалограф собранный на коленке, особенно учитывая сухие электроды. У всех наших энцефалографов влажные электроды (т.е. наносится специальный гель на место контакта с скальпом, снижающий сопротивление контакта)

Константин
10/06/14 8:08

Да, потеря связи по радиоканалу — такое бывает. Драйвер и протокол передачи данных значит у них пока что сыроваты. А по поводу сухих электродов — альфу ловит достаточно явно. Ну а вызванные потенциалы — там накопление с усреднением, так по-моему таким образом можно вообще довольно слабые сигналы отлавливать.

Юрий
10/06/14 16:26

Собственно одно из направлений наших исследований — сокращение времени требующегося для срабатывания интерфейса, мы экспериментируем с Р300 без накопления и сейчас тестируем нейробелт на возможность использования в таких режимах, к сожалению драйвера весьма сырые и плохо заводится чтение данных с него. У них кстати говорят что есть новая восьмиканальная версия, правда я пока её ещё не видел. В любом случае хочу сказать вам спасибо за доступное объяснение схематехники энцефалографа, было очень познавательно. Вы этой темой профессионально занимаетесь или как хобби, если не секрет?

Константин
10/06/14 21:19

Myrik
18/10/14 13:38

Есть хорошая микросхемка thinkgear am http://ru.aliexpress.com/item/brainwave-sensor-brain-control-toys-mind-games-bio-sensor-neurosky-thinkgear-am-TGAM-geek-BCI-bio/1361377769.html?s=p Что-то среднее между хорошим ЭЭГ и поделкой на коленке. Остановился на этом варианте для домашних экспериментов.

Константин
18/10/14 19:08

Интересная микросхема. Если не затруднит, напишите пожалуйста, как она вам на практике.

Геннадий
17/11/14 12:08

Сайт просто находка. Очень, понятно, доступно, и главное что оно работает. Планирую развести плату. Но пожалуйста сделайте нормальный сайт.

Константин
17/11/14 21:38

Поясните пожалуйста в чём вы видите недочёты данного сайта. Буду благодарен за ваш взгляд со стороны.

Анатолий
05/12/14 20:29

А в схеме нужно заменять 400 ом на 25 ом или это непринципиально?

Константин
05/12/14 21:20

Этот резистор задаёт коэффициент усиления. Если хотите ловить лишь ЭКГ, то достаточно 400 Ом, если вам нужно фиксировать такие слабые, малозаметные сигналы, как ЭЭГ, то резистор должен быть около 25 Ом.

Анатолий
06/12/14 18:08

А в схеме нужно заменять 400 ом на 25 ом или это непринципиально?

Константин
06/12/14 18:28

В схеме для ЭЭГ принципиально.

Максим
28/12/14 22:01

Скажите пожалуйста обязателен ли ардуино или можно собрать такое устройство более простыми электронными компонентами? также можете дать оценку этим вариантам: дизайн усилителя http://pceeg.sourceforge.net/Amp_Design.html конвертера http://pceeg.sourceforge.net/AD_Design.html микроконтроллера соответственно http://pceeg.sourceforge.net/UC_Design.html http://www.shifz.org/moosec/download/monolitheeg_13_schematic.pdf и компоненты http://www.shifz.org/moosec/index-Dateien/bom13.htm http://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/s2012/cwm55/cwm55_mj294/index.html

Максим
28/12/14 22:17

А также — что вы можете посоветовать по поводу электродов , например таких http://openeeg.sourceforge.net/buildeeg/electrodes.php

Константин
28/12/14 23:32

Arduino конечно же не обязательна, можно применять самые разнообразные варианты оцифровки и передачи сигнала на компьютер, в том числе и на основе схемы с ссылок, что вы привели. На счёт дать оценку вариантам с OpenEEG. Ну, когда-то я собирался начать именно ориентируясь на этот сайт и на эти схемы. Схемы хороши тем, что довольно тщательно проработаны, неоднократно повторялись самыми разными радиолюбителями. Однако, для начинающих они достаточно сложны и местами может быть даже излишне сложны. Например, там используется не простая схема референтного электрода — «Right Leg Driver» (в моей схеме инвертирующий повторитель там без надобности т.к. имеется абсолютная гальваническая развязка от сети в 50 Гц за счёт использования радиоканала блютуз). Так же начинающему радиолюбителю в схемах OpenEEG придётся заниматься цифровой частью, у меня же всё это «решается» при помощи готового блока — той самой Arduino. К тому же если необходимо написать свою программу для прибора с OpenEEG, то придётся осваивать соответствующие библиотеки и прочие инструменты простого описания для которых я в своё время так и не обнаружил. С Arduino и тут для начинающих всё гораздо проще. По поводу «солевых» электродов. В ЭЭГ я такими не пользовался поэтому тут ничего конкретного не скажу. Пробовал для измерения ЭКГ монетки смоченные солевым раствором — работают отлично.

Максим
29/12/14 14:51

Прошу заранее прощения если это уже спрашивали выше : допустим что для оцифровки я буду использовать юсб аудио карту — что мне останется сделать в плате? и есть ли такие решения? просто я намереваюсь просить знакомого о помощи в сборке ибо сам в этом мягко говоря некомпетентен. А прибор нужен для психологической реабилитации близкого родственника (врач есть — прибора только нет)

Константин
29/12/14 16:41

Здравствуйте, Максим! В своём сообщении от 29/01/14 16:47 LuxMax (см. выше) кратко расписал схему: Электрод -> усилитель -> USB звуковая. В принципе это всё, что надо. От себя я добавил здесь: http://www.prointellekt.ru/phpBB3/viewtopic.php?f=26&t=6&p=120#p120 Более конкретно для общего понимания, как использовать в подобных ситуациях звуковую карту можно посоветовать посмотреть здесь: http://mylab.wmsite.ru/moi-razrab/kardiograf (см. Кардиограф на базе звуковой USB платы) — там звуковая карта используется в схеме с кардиографом, но так как принцип оцифровки и передачи на компьютер, что в ЭКГ, что в ЭЭГ один и тот же, то информация с данного сайта может быть использована и в связке с усилителем для ЭЭГ с моего сайта. От меня вопрос: насколько я понял вам нужен данный прибор для лечения родственника, а не для каких-либо экспериментов. Не быстрее ли будет приобрести уже готовый прибор, коих в интернете предлагается достаточно большое количество? Смотрели ли вы в этом направлении и если да, то чем вас не удовлетворили готовые варианты?

Максим
29/12/14 16:57

Исключительно цена. дешевле 150 долларов я вариантов не видел а это в ближайшие месяцы как минимум невозможно, а человеку так сказать очень плохо мягко говоря. Если собирать такое устройство самостоятельно то выйдет 2500-3000 тысячи рублей вроде как , а такая сумма посильна.

Константин
29/12/14 18:33

Да, если всё делать на аудио-USB, то в 3000 руб. вроде бы всё укладывается (если цены не скакнут). Успехов вам и Здоровья вашему близкому родственнику.

Максим
02/01/15 17:31

Константин, с новым годом вас! В поисках информации столкнулся с вопросом — каким ПО энцефалограмму то дальше обрабатывать? И еще вопрос — как я понял по вашей схеме снимать данные можно будет только одним каналом? То-есть разницей потенциалов с двух электродов и мочки уха? А можно ли , и если да, то как добавить еще \»канал\» ?

Константин
03/01/15 16:57

Здравствуйте, Максим. И вас с Новым Годом! Да, в моей схеме только один канал — разность потенциалов между двумя электродами, а электрод на мочку уха — он не для измерений, а для того, чтобы средний уровень потенциала на голове совпадал с нулевым потенциалом схемы и не отличался, например, на 30 Вольт (подобное отличие очень часто возможно и приводит к тому, что измеряемые значения выходят за допустимый диапазон усилителя). Ещё канал можно добавить — для этого вам придётся сделать ещё один усилительный канал по схеме на сайте и на Arduino можно завести до 6-ти таких каналов. Ну, а по поводу ПО — вот здесь (в конце страницы): http://www.prointellekt.ru/Ardu2.php При помощи этого ПО вы сможете смотреть энцефалограммы, на этой же странице есть ссылки на способы создания своего ПО на языке Си. По сути это способы обработки на Си того, что выдаёт на компьютер Arduino — этому в интернете посвящено множество ссылок и для среднего программиста тут всё довольно прозрачно.

Максим
03/01/15 18:10

Не программист, и таковых знакомых не имею. Задумался над openeeg — так как с ним можно использовать openvibe. Правда не могу выбрать что эффективнее сделать: вот это — http://www.shifz.org/moosec/index-Dateien/MonolithEEG13_e.htm или вот это — http://openeeg.sourceforge.net/doc/modeeg/MultichannelOpenEEG.html или вот это — https://www.olimex.com/Products/EEG/OpenEEG/ (то что выше только собранное) что лучше из указанного? я посчитал по деталям, выходит те-же 120 USD.

Константин
03/01/15 20:20

Посмотрел их технические характеристики, насколько я понял они практически одинаковы.

Максим
04/01/15 17:32

Скажите пожалуйста можно ли считать что чем больше мысленного напряжения — тем сильнее биотоки мозга? иначе говоря — если человек спокоен — у него токи 40мкВ а когда активно ищет интегралы то 100мкВ ? И второе почти везде используются аналого-цифровые схемы, можно ли сделать только аналоговую? К примеру : получая сигнал с электрода, пропускаем его через ОУ и далее на пример включаем светодиоды — чем выше активность мозга — тем больше светодиодов зажигается. Можно ли сделать такую схему и будет ли в ней смысл. Если есть информация где то написанная простым (не техническим языком) буду благодарен за ссылку.

Максим
04/01/15 19:02

Прошу прощения если мои вопросы уже вас достали, вы пожалуй единственный кто что-то реально знает и при этом с кем можно поговорить:) скажите можно ли Итедуино заменить на вот это http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Bluno_SKU:DFR0267 — на сколько я понимаю то можно. просто эта плата дешевле и в ней блтуз 4

Константин
04/01/15 19:08

Смотря какие биотоки. Например есть такое колебание биотоков, называется альфа-ритм. Так вот альфа-ритм наоборот связан с расслаблением — чем сильнее вы расслаблены, тем сильнее колебания биотоков называемые альфа-ритмом. Про альфа-ритм можете почитать здесь: http://www.prointellekt.ru/Alfa1.php За «интегралы» отвечают вроде как бета-ритм и гамма ритм. См., например, здесь: О ритмах в Вики И да, похоже, что плата, про которую вы спросили подойдёт.

Максим
08/01/15 0:56

Уточните пожалуйста : если я реализую например 4 канала , то-есть 4 пары электродов с одной «землей» в виде электрода идущего к мочке уха. Как мне их подключить к ардуино?

Константин
08/01/15 11:33

На рис.2 здесь http://www.prointellekt.ru/EKG1.php есть общая схема подключения одного канала к ардуино. Как видно из рис.2 у канала есть аналоговая часть с выходом на GND и выходом на A0 ардуины. Четыре таких канала подключаем так: все 4 GND-выхода аналоговых частей соединяем между собой и подаём на GND ардуины, а все остальные 4 выхода аналоговых частей подключаем соответственно на A0, A1, A2, A3 входы ардуино. Но прежде чем сразу делать систему с 4-мя каналами я бы порекомендовал сначала добиться нормальной работы системы с одним каналом.

Николай
30/01/15 2:55

Доброе время суток.Хотел сказать огромное спасибо автору за проделанною работу.І хотелось попросить если вас не затруднит можете выложить список основних елементов(артикулов) для сборки на плате беспаечного монтажа.Буду очень признателен и зарание спасибо. P.S:не судите строго,я совсем новичок в этой сфере.

Константин
30/01/15 9:49

Здравствуйте, Николай! К сожалению сейчас расписать все элементы с точностью до артикула затруднительно. Я так точно все элементы при покупке не фиксировал (будет мне уроком). Но по большому счёту особых проблем тут нет. Открываем даташиты на каждый элемент и обычно в самом конце даташита приведены виды маркировки для данного элемента. Для беспаечного монтажа выбираем те, что в DIP корпусе. Ну и всё-таки чтобы вам хоть немного помочь приведу список на основе которого я сам выбирал элементы. TL431 — 2 шт. AD620 — 2 шт. OP97 — 1 шт. TLC272 — 2 шт. Так же потребуется как минимум 9 шт. конденсаторов в 0.1 мкФ (низковольтные — самые простые) из них 6 шт. — для устранения возможности самовозбуждения усилителей по питанию и 3 шт. для построения ФВЧ. Резистор в 1МОм (2Вт, но в приципе можно и меньшей мощности, хотя теоретически чем большая мощность, тем меньше шумы этого резистора) — 1шт. — для ФВЧ. Ну и множество самых разных резисторов — см. на схеме. Можно выбирать для мощности на 0.5 Вт (опять же чем больше мощность, тем лучше с точки зрения минимизации шумов, но всё-таки тут лучше без фанатизма ибо резистор на 2 Вт. это уже довольно большие размеры). К вышеперечисленному понадобятся ещё: Экранированный микрофонный кабель — около 3 м. Стабилитроны и диоды Шоттки — тут маркировка на схеме соответствует артикулу. Все микросхемы, повторюсь, в DIP корпусах.

Николай
30/01/15 15:51

Студент-медик
27/04/15 15:33

Привет! Я далёк от электроники, но чувствую, что это возможно. Хочу сделать ЭЭГ и ЭКГ в одном корпусе. Подозреваю, что нужно просто переподключать электроды и сделать что-то вроде переключателя, который будет переключать резисторы на втором ОУ для изменения усиления сигнала. Подскажите! 🙂

Константин
27/04/15 20:04

Всё правильно — на втором ОУ вместо резистора RG в 400 Ом подключаем вот такое: http://www.prointellekt.ru/1_1.bmp Где R1 = 400 Ом, а R2 = 25 Ом, ну и когда нужно ЭКГ подключаем R1, когда ЭЭГ подключаем R2.

John
13/05/15 18:23

Привет! А что-то тема с EMOTIV заглохла совсем, пришла эта штука? Работали вы с ней? Интересно как она себя показала.

Muerto
04/06/15 1:47

Владимир
25/06/15 16:09

Спасибо тебе огроменное! Диплом сдан на 4 в МГТУ им. Баумана. На дипломе был представлен «Энцефалограф», который ты описал. Удачи тебе в твоей деятельности!

Константин
25/06/15 16:47

Спасибо. И поздравляю с защитой диплома!

Александр
09/08/15 20:44

добрый день. я все собрал по схеме, но на выходе осцилограф показывает 250кГц. откуда это самовозбуждение?

Константин
10/08/15 14:09

Здравствуйте, Александр! Самовозбуждения быть не должно. Где-то у вас образовалась петля обратной связи, я бы посоветовал проверить контакты. Либо собирать всё постепенно и проверять работоспособность каждого узла по мере сборки схемы.

Петренко Кирилл
26/09/15 12:38

а можно финальную схему энцефалографа?

Константин
26/09/15 19:15

Я уже писал об этом вот здесь: http://www.prointellekt.ru/phpBB3/viewtopic.php?f=26&t=6

Кирилл
11/10/15 19:38

сделал даное чудо выдаёт на ардуине переодичные числа 139 139 1023 1023 139 139 думал помехи сделал коробку из метала на землю кинул и ничего периодичность осталась Когда электроды к голове тыкаем то проскакивает сигнал в 296-829 когда стояли стабиллитроны и диод шотки то значения были до 750

Константин
11/10/15 22:26

С экранированием это вы поспешили. Пробовали ли сначала проверить работу данного прибора в режиме кардиографа?

Кирилл
12/10/15 11:16

пробовали таже закономерность

Кирилл
12/10/15 11:19

а какие значения выдавал ваш энцефалограф?

Константин
12/10/15 11:48

У меня было так, что если построить эти числа в экселе в виде графика, то получалась кардиограмма, как на рис. 15 вот здесь: http://www.prointellekt.ru/EKG3.php. Ну и соответственно числа в диапазоне значений этого графика. Да, кстати и числа были разделены буквой A. А у вас разделительные символы на выходе Arduino есть? Вы туда какой скетч заливали?

Кирилл
12/10/15 17:52

Там идут закономерные числа 139 139 139 1023 1023 1023 139 139 139 и так далее при подключении электродов значения те самые но иногда проскакуют 576 296 789 956 тоесть он их как бы ловит но выдавать нехочет

Константин
12/10/15 18:57

Здравствуйте, Кирилл! Попробуйте соединить между собой вместе сигнальные и референтные электроды и посмотрите что выдаст Arduino. Должны быть значения в середине диапазона т.е. около 500.

Кирилл
14/10/15 3:25

Выдает те же числа мы не знаем может это микросхема паленая или еще что то, а то уже все перепробывали и ничего, значения с кардиографа и энцефалографа совпадали хотя так не должно быть. Если вам не сложно то можете написать последовательность ( типа электроды-АД620А( или что там должно быть)-. ) начиная от электродов и заканчивая компьютером, а то уже голова болит, а сроки поджимают ( это я на конкурс делаю) спасибо за то что всегда отвечаете))

Константин
14/10/15 8:39

Ну первое что я бы сделал — сначала проверил Arduino. Самое простое — берём батарейку в 1.5 В, минус на GND, плюс на A0, смотрим что выдаёт Arduino. Должна выдавать в районе 307. Можно также поиграть со значениями напряжения, что вы подаёте на вход Arduino и посмотреть правильные ли числа она выдаёт. Если тут всё нормально, то далее надо проверять аналоговую часть. Во-первых сначала всё проверяем без активных электродов. Т.е. вместо активных электродов обычные проводочки как в схеме на ЭКГ. Замыкаем между собой три электрода — 2 сигнальных и референтный. Arduino должна выдать в районе 500. Ну а если без неё, то можно просто вольтметром померять разность потенциалов между проводом на GND и на A0 — должно быть где-то 2.5В (в крайнем случае 3В). Если это не так, то уже станет понятно, что дело не в Arduino и почему она выдаёт неправильные числа, что вы описали. Далее, если оказалось, что дело в аналоговой части, то надо разбираться где ошибка. Тут я бы проверил сначала блок питания, если с ним всё нормально, то далее проверяем правильно ли работает повторитель — разность потенциалов между выходом OP97 и нулевым проводом схемы должна быть равна нулю. Если тут всё нормально, то проверяем 1-й AD620. Смотрим усиливает ли он в 7 раз. Подаём на вход разность потенциалов 0.1В, на выходе (между выходным проводом AD620 и нулевым проводом схемы) должно быть 0.7В. Если тут всё нормально, то останется проверить 2-й AD620. Можно так же прямо на его вход подать 0.01В и посмотреть что на выходе (коэффициент усиления у него лучше выставить как у кардиографа). Если и тут всё нормально, то возможно, что дело в конденсаторе ВЧ фильтра между двумя AD620 — можно его проверить. Также можно сформировать синусоиду амплитудой 1мВ, подать между сигнальными электродами 1-го AD620 (при этом референтный электрод подключаем к минусовому сигнальному электроду) и на выходе схемы — между выходом 2-го AD620 и нулевым проводом схемы должна быть синусоида амплитудой что-то около 0.86В (это если там общий коэффициент усиления как у кардиографа). Кстати это даже можно попробовать сделать в самом начале — как только проверили Arduino.

Илья
16/01/16 19:11

Доброго времени суток! Собрал ЭКГ по этой схеме — при соединении 3х проводков выдаёт сигнал 610-615. это при напряжении блока питания +-3В и без стабилитронов и диодов Шоттки; с электродами не стал заморачиваться и решил сразу переделать схему в ЭЭГ, но тут возникла пролема — ардуино показывает 135, периодически перескакивая на 1023. ели отсоединить электродв, то значение наоборот держиться на уровне 1023 и периодически соскавает на 135. если же соединить входы с первого AD620 и 0(аналогично проверке ЭКГ), то выдает значение в районе 560

Илья
16/01/16 19:46

В качестве чипа для электродов были взяты TLC272CP

Константин
16/01/16 20:42

Здравствуйте, Илья! А схема ЭКГ нормально работала? Кардиограмму снять удалось? Или вы не пробовали и разу начали собирать ЭЭГ?

Илья
16/01/16 20:45

Снимать кардиограмму не пробовал. просто получил сигнал на уровне 610 и решил сразу приступить к ээг

Константин
17/01/16 10:06

Вот это зря. Всё-таки лучше сначала удостовериться, что собранная схема работает в виде кардиографа. Тогда вы однозначно будете уверены, что в усилительной части порядок. Дело в том, что в схеме энцефалографа часто у многих не удаётся сразу нормально сделать электроды. Да что там энцефалограф — даже у кардиографа основные проблемы при сборке часто именно с электродами. Поэтому прежде чем переходить к энцефалографу хорошо бы сначала сделав и настроив кардиограф быть уверенным, что усилительная часть и ардуино уж точно работают нормально.

Илья
17/01/16 13:29

Поменял электроды местами — вроде стало выдавать что то похожее на ээг. Спасибо)

Константин
17/01/16 13:46

Ну, кстати, тогда можно окончательно удостовериться, что схема работает нормально — для этого энцефалографом можно померить экг — для этого надо лишь коэффициент усиления второго AD620 при помощи соответствующего резистора выставить как у кардиографа и данный прибор с электродами от энцефалографа будет нормально измерять экг.

Антон
20/01/16 13:19

Здравствуйте! Можно ли данную схему использовать как контроллер движение. Если чувствительность каждого датчика уменьшить так, чтобы он регистрировал движение только одной мыщцы, над которой непосредственно закреплен. Реальна ли такая идея?)

Константин
20/01/16 16:45

Здравствуйте, Антон! Идея похожа на реальную. И даже более того сильно похожа на рабочую. Но конечно же лишь практическая проверка подтвердила или опровергла бы данную идею.

Максим
11/02/16 12:24

Константин, здравствуйте! Можно ли с вами связаться по почте? Жду ответа

Константин
11/02/16 16:34

Дмитрий
23/04/19 0:29

Константин здравствуйте, а программная часть есть? Сам скетч?

Константин
23/04/19 12:50

Здравствуйте, Дмитрий. Вот здесь есть, например: http://www.prointellekt.ru/Ardu1.php

Катерина
11/10/19 9:47

здравствуйте ребят, перечитала все, очень круто. Но у меня вопрос. Мы снимаем сигнал с электроэгцефалографа, он получается в мкВ, мне его нужно усилить до 1В. Используем ардуино. А вот никак не можем решить со схемой усиления ОУ. Может есть у кого варианты как сделать?

Константин
12/10/19 6:56

Источник