EOG (Elektrookulograf) a měření REM

Zpráva

Alex005 · #1 Příspěvek od **Alex005** » 22 lis 2010, 22:32

Zdravím,

řeším jednu konstrukci EOG a chtěl bych se optal zkušenějších zda-li někdy neřešili něco podobného. Rád bych pomocí jednoduchého EOG snímal pohyby očí při spánku a detekoval tak REM a Non-REM stavy. Vše by mělo tak jak je na schématu fungovat. Princip je následující:

Dvě elektrody jsou na vnějších stranách u očí. Zesilovač AD620AN s diferenciálními vstupy je nastavený rezistorem 50Ohm na 1000x zesílení. Jelikož pohyby očí a kontrakce svalů vyvolávají napětí od 1mV do 3mV, po konečném zesílení na 1V až 3V ženu hodnoty do Atmelu přes analogově-digitální comparátor. Ze schématu jsem vymazal tlačítka a ostatní hlouposti. Trápí mě ale pár otázek:

1) Na netu jsem moc schémat nenašel. Toto jednoduché schéma je prý OK, ale ze začátku je dost nestabilní po připojení elektrod. Nemá někdo zkušenosti jak vymazat ze signálu rušivé vlivy těla? Nějaké pásmové propusti či co? Co by jste doporučili?

2) Elektrody, které se doporučují jsou na jedno použití. Jelikož bych je přidělal do spící masky, radši bych použil nějaké jinačí, které bych nemusel mazat gelem a tak. Napadlo mě vzít malý faston a vykoupat jej ve stříbřicí lázni. Co by jste doporučili? Jaký materiál zvolit pro pasivní elektrody?

Dodal bych ještě, že nechci snímat kam se právě dívám a tak. Jen pohyby očí, čímž se vše dost ulehčuje. Atmel pak vše v kódu vyhodnotí.

Díky,
Alex

#2 Příspěvek od **Cust** » 23 lis 2010, 09:34

Zdravím, elektrody použij stejné jako na EEG, něco i zde na fóru bylo napsané (tlačítko hledat).
Vstupní zesilovač bych udělal několikastupňový. Na vstupu JFET operák (není tak citlivý na rušení). Při konstrukci pozor na to aby vodiče s vysokou úrovní signálu nešli v blízkosti vstupních vodičů. Vstupní vodiče - kroucená dvoulinka.
Pro oční artefakty v EEG ti asi bude stačit šířka přenášeného pásma 1 - 100 Hz. Tedy potřeba udělat dolní propust někde se zlomem okolo 100 - 500 Hz a vše stejnosměrně oddělit (horní propust okolo 0,5 Hz). Pro kvalitní vyhodnocení budeš potřebovat dobrý styk (časově stálý) s pokožkou. Tedy hlavně nějaký kvalitní gel, který ti do rána nevyschne.

Alex005 · #3 Příspěvek od **Alex005** » 23 lis 2010, 11:14

Zdravím,

příspěvky s EEG jsem již pročítal, ale moc mě neuspokojili odpovědi. Nerozumím přesně oněm propustím. Zesilovač AD620AN by měl vše zesílit tak jak je třeba. Patrně ale výsledné zesílení bude ovlivněno tlukotem srdce, množstvím světla dopadající na oko či náladou.

Nějaký návrh schéma?

Jinak k těm elektrodám. Rád bych se vyhnul gelům. Jednorázové elektrody pro EEG by asi fungovaly výborně ... ale nestačila by u mého typu jen třeba nastříbřené destičky? Či z nerezu?

Jaký kabel by jste doporučili jako vedení signálu u elektrod?

Díky,
Alex

#4 Příspěvek od **Cust** » 23 lis 2010, 11:42

Alex005 píše:příspěvky s EEG jsem již pročítal, ale moc mě neuspokojili odpovědi. Nerozumím přesně oněm propustím. Zesilovač AD620AN by měl vše zesílit tak jak je třeba. Patrně ale výsledné zesílení bude ovlivněno tlukotem srdce, množstvím světla dopadající na oko či náladou.

Propusti tam být musí, jinak ti to nebude (uspokojivě) fungovat. Zesílení nebude ovlivněno tlikotem srdce,... to se bude jen do signálu přimíchávat - jde to ovlivnit (eliminovat) vhodnou polohou elektrod a volbou filtrů/propustí.

Alex005 píše:Nějaký návrh schéma?

Za tebe to asi nikdo vyvíjet nebude, prostě postavíš přístrojový zesilovač (třeba i ten monolitický, který zmiňuješ) a přidáš k tomu vhodné filtry, musíš holt experimentovat.

Alex005 píše:Jinak k těm elektrodám. Rád bych se vyhnul gelům. Jednorázové elektrody pro EEG by asi fungovaly výborně ... ale nestačila by u mého typu jen třeba nastříbřené destičky? Či z nerezu?

Začal bych s nerezem a uvidíš jaké budou výsledky - experiment bude potřeba.

Alex005 píše:Jaký kabel by jste doporučili jako vedení signálu u elektrod?

Zační se smotanýma drátkama do copánku a podle výsledku můžeš experimentovat (třeba koax).

Alex005 píše:DíkyAlex

Není zač

#5 Příspěvek od **Cust** » 23 lis 2010, 11:45

PS: Používej napájení z baterii, ať máme možnost se dovědět, jak ti to funguje.

ZdenekHQ · #6 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 23 lis 2010, 16:05

Cust píše:
Alex005 píše:Jinak k těm elektrodám. Rád bych se vyhnul gelům. Jednorázové elektrody pro EEG by asi fungovaly výborně ... ale nestačila by u mého typu jen třeba nastříbřené destičky? Či z nerezu?
Začal bych s nerezem a uvidíš jaké budou výsledky - experiment bude potřeba.

Použij nějaký piercing.

Alex005 · #7 Příspěvek od **Alex005** » 23 lis 2010, 16:43

Ahoj,

moc právě nerozumím těm propustem a hlavně neznám součástky a jejich názvy. EEG schémata jsou samé trojúhelníky, ale toto je EOG - čili není třeba zas tak moc citlivé součástky a různé propusti.

Zde je stránka ze které jsem čerpal.

http://community.curuxa.org/en/Electrooculograph

Je tam i video jak to funguje (kdyby to někoho zajímalo). Zítra mi přijde ten AD620AN tak budu experimentovat.

PS: Napájet to budu 5 volty z USB počítače. Deska je sice asi 5 let stará, ale zatím mě ještě nikdy nezabila.

Díky
Alex

ZdenekHQ · #8 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 23 lis 2010, 17:29

Pokud ten počítač bude napájený z baterek, je těch 5V bezpečných. Jinak je to potenciální elektrické křeslo...

bastliar · #9 Příspěvek od **bastliar** » 23 lis 2010, 17:49

A čo tak nejaký pozlátený kontakt.
:?:

Predpokladám, dal by sa uvedený obvod využiť aj ku snímaniu napr kontrakcii svalov, zodpovedných za sťahovanie prstov na ruke.
Ako elektrody by som použil dve polovičky vzniknuté z pozlateneho cinchu, zo zvätšením radiusu. Elektródy umiestnené z vnútornej strany predlaktia.
Ide mi len o zopnutie tranzistora po kontrakcii svalu.

#10 Příspěvek od **Cust** » 23 lis 2010, 20:41

Alex005 píše:moc právě nerozumím těm propustem a hlavně neznám součástky a jejich názvy. EEG schémata jsou samé trojúhelníky, ale toto je EOG - čili není třeba zas tak moc citlivé součástky a různé propusti.

Ty jsi dobrý trojúhelník :-)

Zkus se na pár dní podívat na to co to je operační zesilovač, přístrojový zesilovač a co to je dolní/horní propust. Bez toho se dál nehneš.
PS: Ten tvůj obvod je přístrojový zesilovač, který se skládá ze tří trojúhelníků (operačních zesilovačů - konkrétně 3x OP07).

alles · #11 Příspěvek od **alles** » 24 lis 2010, 20:10

z hlediska bezpečnosti a možného rušení, mě přijde nutné napájet zařízení z plovoucího zdroje, který nemá nic společného se sítí (počítač není ani plovoucí ani oddělený), prostě použij k napájení BATERKY a zařízení galvanicky odděl od počítače.
další problém by mohlo být stejnosměrné napětí vznikající na elektrodách, soustava hlava- nějaký gel či což - kov by mohla fungovat jako malá baterka proto se hodí ta dolní propust jak píše Cust, která odstraní ss. složku
trochu problém by mohla být i všudypřítomná nabručená síťová padesátka, nevím kolik se jí dá naměřit mezi očima... doporučoval bych přístrojový zesilovač nainstalovat někam na ty "brýle", podstatně to sníží rušení, na výstupu PZ už to rušení nevadí protože signál má dostatečnou úroveň a výstup má malou impedanci

jak budeš ty pohyby logovat? Smím se zeptat co tě vlastně přivedlo ke stavbě? Tohle je docela zajímavý obor, ale moc lidí ho tu neřeší..

Alex005 · #12 Příspěvek od **Alex005** » 24 lis 2010, 21:33

Ahoj,

tak jsem postavěl to co je vidět na prvním příspěvku. Zarazilo mě, že když se elektrody (pozlacené očko) ničeho nedotýká, tak z AD620AN leze něco kolem 1 voltu! Když jsem očka dal k očím, tak byl výstup dost nestabilní, často bez reakce na oční pohyby.

... zkoumal jsem tedy a problém je v elektrodách! Jenže co udělat, abych nemusel používat gel či neustále měnil elektrody? => řešení je postavit si aktivní elektrody... narazil jsem na tyto stránky:
http://bioera.net/bw/ae/active_prototype2.html

Je zde popis na stavbu aktivní elektrody u kterých se nemusí připravovat pokožka a mazat gel. Navíc jsou to elektrody pro EEG a u mého případu budou jistě stačit.

Měl bych ale ještě dotaz! Ten AD620AN má diferenciální vstupy ... jestli tomu dobře rozumím, tak vezme oba signály, odečte je a pak zesílí? Jestli ano, tak je to možná u mého případu zbytečný. Rád bych pouze detekoval REM a Non-REM stavy a nemusím vědět kam se oko kouká. Nešlo by třeba zvolit jinačí zesilovač (precizní s minimálním šumem a tak), který by byl napojený jen na jednu elektrodu na jedné straně oka? V případě, že by oko začalo kmitat (REM stav), tak bych přeci proti zemi měl naměřit kolísání signálu ... ?

BTW nestačilo by na ten AD620AN zapojit tedy jednu elektrodu na jednu stranu oka a na druhý vstup dát zem?

Díky,
Alex

frantajetel11 · #13 Příspěvek od **frantajetel11** » 24 lis 2010, 22:08

alles píše:...Smím se zeptat co tě vlastně přivedlo ke stavbě? ...

http://www.ebastlirna.cz/modules.php?na ... 25&start=0
Asi kucí zjistili, že jim to bez toho nemaká :wink:

Alex005 · #14 Příspěvek od **Alex005** » 24 lis 2010, 22:24

To frantajetel11: držme se diskuze. BTW detekce pomocí IR funguje. Nejsem ale moc spokojený s výsledky. EOG bude jistě v tomto směru kvalitnější.

alles · #15 Příspěvek od **alles** » 24 lis 2010, 22:46

co se týče způsobu snímání, zůstal bych u AD620, pro začátečníka v operačních zesilovačích je to zjednodušení možností chyb na maximum.
ta "aktivní" věc mi nepřijde v ničem lepší.... AD 620 je stejne aktivní

Přístrojový zesilovač tedy zesiluje rozdíl napětí na jeho vstupech.
Zároveň ale potlačuje shodné vstupní signály (rozdíl stejných vstupních signálů je 0), což je fajn - shodné signály jsou pro nás rušením (snažíme se sejmout rozdíl napětí vzniklý na svalu)

ten 1 volt na výstupu je dost zvláštní, v tomhle zapojení není využita noha 5 což mi nějak hapruje, bylo by fajn napájet to symetricky(třeba +/- 3V - 4x AA baterie) a vývod 5 zapojit na střed napájení