Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy đo điện não

Bộ công thơng viện nghiên cứu điện tử, tự động, tin học hóa Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ năm 2007 nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy đo điện no Chủ nhiệm đề tài: Ths . trần văn tuấn 6933 04/8/2008 hà nội - 2007 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NCKH VÀ PTCN CẤP BỘ NĂM 2007 Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ĐO ĐIỆN NÃO (Mã số: 138.07 RD/HĐ-KHCN) Chủ nhiệm đề tài: Ths. Trần Văn Tuấn Hµ néi, 12.2007 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA o0o Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 1 TÓM T T TÀI Tính c pthi t c a tài: Trong án“Nghiên c uch t ovà s nxu ttrangthi t b y t n n m2010” ã cTh t ngchínhph phêduy ttrongquy t nh S :18/2005/Q -TTgngày 21/01/2005 ãch rõ n n m2010 c nnghiên c u t s nxu t t iVi tNamnhi u s nph mthu cnhómthi t b th mdòch c n ng.Riêngmáy o i nnão m i n m c n t ihàngch cmáy,do óvi cnghiên c u,ch t omáy o i nnãolà r tphù h p v ixuth hi nnay c angànhy t . S nph m c a tàinày,máy o i nnão,cóth s d ng r ngrãitrongnhi u b nhvi ntuy n t nhvàhuy n n ctavà m tph n thayth nh pkh u. M ctiêu c a tài: Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão v igiáthànhphù h p, ngth i áp d ngcácph ngpháp x lýtínhi u s trongvi cnângcaoch t l ngtínhi u, t ng ng v icác s nph mcùnglo i c acác n ctiênti n. D atrêncác k tqu ã t ctronggiai o n m t n m2006làch t o c máy o i nnão d ngghép n imáytính,giai o nnày s thi t k , b sungch c n ng t ota m tmáy o i nnão d ng c l p,hoànch nh d atrên c s côngngh nhúng. Tìnhhìnhnghiên c utrong n c: Máy o i nnãolàthi t b t ng itinhvivà tti n, uph imua n c ngoài,do v ynhi u c s y t c a n ctahi nnay v nch a ctrang b . D igóc nghiên c upháttri n, x lýnhi uchotínhi u i nnãoluônlàtháchth c l nnh t, chínhvì v y m cdùcó m t s n v trong n c ãch t oth nghi msongch a thànhcôngdokhônggi iquy t cbàitoántínhi ubé(c V ). Trong n m2006,nhómth chi n tài ãgi iquy tthànhcôngvi c x lýtín hi ubé,nghiên c u,ch t othànhcôngmáy o i nnãochoch t l ng t ng ng v imáyngo inh p v i phângi ihi u d ng 1 .5 V < .Ngoàiracácph ngpháp ánhgiá,phântíchtínhi u i nnão c ng ã clàmrõ. Tìnhhìnhnghiên c u n cngoài: Xu h nghi nnay c acáchãng s nxu tmáy o i nnãolà ng d ng t i a cáccôngngh m inh ttrongcác l nh v c i n t vàcôngngh thôngtin t oracác máy ocó s kênhnhi u h n, g nnh h n,ítnhi u h n,thânthi n v ing i s d ng h n, c ngnh cung c pnhi ucông c ánhgiá k tqu tr giúpcácbác s . Cácch tiêuchínhmàcácnhà s nxu tnh Nicolet,NihonKohden,Neurosoft, … t ptrungvàonghiên c upháttri nlà t ng s kênh uvào, t ng t s tínhi utrên Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 2 t p, m r ng d i t n s x lýtínhi u. T t c cácmodel m ixu thi nvà s xu thi n u s d ngcôngngh DSPngaytrongcác h p i n c c.Vi c u n igi acác h p i n c cvàmáytính uth chi nquaUSBho c c nggiaoti pEthernet. i v iph n m m,ngoàicácch c n ngthôngth ngnh hi nth , l utr ,phân tích nhph ,…cáchãng c ng aranhi u l cch nchocácbác s nh ngtr giúp trongvi c o,tínhtoán,hay tthêmcác b l ctínhi u s cho t h ptínhi ukhác nhau. Ph ngphápnghiên c u: -S d ngcácquy nh,quychu nhi n itrongthi t k ,ch t othi t b o l ngtínhi usinh h ctrongy t . - u t t ptrungvàocáclinhki ncó ph mch t t tvà m inh thi nnay nh ADCDeltaSigma,ICcáchly s ,… -Lach nthích h pcácmoduleph n c ng d ngOEM - ào t o, t phu n s d ngcáccông c pháttri ntrên h nhúng -Thi t k vàph nbi nthi t k N idungchính n m2007: -Nghiên c ukh osátcáclo imáy i nnão m ucóch c n ngtiênti nnh t hi nnay. -Davào k tqu nghiên c u n m2006,hoànthi nph n c ng t oramáy o d ng c l p v i32kênhtínhi u. -Vi tph n m mgiaodi ntrên h nhúng. -Vi tch ngtrìnhin. -Thêmvào m t s uvào b sungkhác. -Áp d ngcácch c n ng x lýtiênti n, h tr ch n oánvàomáy. -Ti nhành m t s phép oki m nhantoàn. -Áp d ngth nghi m t icác c s y t . Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 3 VI T T T B:Non-cardiacgrounded,AppliedPart:Ki uthi t b ti pxúctr cti p v i b nh nhânkhôngliênquan ntim m chmà m t u c n i t. BF:Non-cardiacfloating,AppliedPart:Ki uthi t b ti pxúctr cti p v i b nh nhânkhôngliênquan ntim m chcó t n i. CF:Ki uthi t b ti pxúctr cti p v i b nhnhâncóliênquan ntim m ch, t n i(Cardiacfloating,AppliedPart). MD:Medicaldevice(productorequipment)undertest:Thi t b y t ã c ki mtra. FE:Functionearth: tch c n ng PE:Protectiveearth: t b o v NC:Normalconditions: i uki nth ng SFC:Singlefaultconditions: i uki n x yra l i n l EEG:Electroencephalograph–máy o i nnão Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 4 M C L C VI T T T 3 CH NG1:KH OSÁT M T S MÁY O I NNÃO C L P 9 1.1 M T S MÁY O I NNÃO C L PHI NNAY 9 1.2YÊU C UANTOÀN I V IMÁY O I NNÃO 12 1.2.1Cácch s antoàn i v imáy o i nnão 12 1.2.2Cácbàitest antoàn i n c amáy o 12 CH NG2:HOÀNTHI NMÁY O I NNÃO C L P 18 2.1CH TIÊUCH T L NG C AMÁY O I NNÃOBRAINSCOPEII 19 2.2HOÀNTHI NPH N C NG 19 2.2.1Hoànthi nthi t k m chkhu ch ivà l c: 23 2.2.2Hoànthi nch c n ng o i ntr ti pxúc 26 2.2.3Thi t k m ch s 28 2.2.4 H pmáytínhnhúng: 33 2.2.5Kh icáchly: 36 2.3XÂY D NGPH N M M I UKHI N(FIRMWARE)CHOMÁY O I NNÃO 39 2.3.1Thi t k ph n m mchovi x lý 39 2.3.2 X lýtínhi u i nnãotrênvi x lý 41 2.3.3Giaoth ctruy nthông v imáytính 44 2.4XÂY D NGPH N M MTRÊNMÁYTÍNHNHÚNGCHOMÁY O I NNÃO 45 2.4.1Thi t k t ngth ph n m m i ukhi ntrênmáytínhnhúng 45 2.4.2Moduleph n m mghép n i 48 2.4.3Module x lýtínhi u 50 2.4.4Moduleph n m mhi nth 52 CH NG3:TH NGHI MVÀ ÁNHGIÁ K TQU 55 3.1PH NGPHÁP ÁNHGIÁ 55 3.2TH NGHI M, ÁNHGIÁPH N C NGVÀPH N M M: 55 Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 5 CH NG4: K TLU N 62 TÀILI UTHAMKH O 63 Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 6 M C L CCÁCHÌNH Hình1-1:Máy o i nnão c aPhoenixClinical 9 Hình1-2:Máy o i nnão c aBiosemi 9 Hình1-3:Máy o i nnão c aBiola 10 Hình1-4:Máy o i nnão c aNeurosoft 10 Hình1-5:Máy o i nnão k thu t s 11 Hình1-6:Nguyênlý c a h otínhi u i nnão 11 Hình1-7: otínhliên t c c a t b o v 13 Hình1-8:Ki mtra i ntr tr cáchly i v icácthi t b l pI 13 Hình1-9:Ki mtra i ntr cáchly i v icácthi t b l pII 14 Hình1-10: B tríthi t b odòngrò 14 Hình1-11: odòngrò d t 14 Hình1-12: odòngrò v 15 Hình1-13: oròph nti pxúc v i b nhnhân v icácph nti pxúc v i b nhnhân c n i v inhau 15 Hình1-14: odòngròtrên b nhnhânchoriêng m iph nti pxúc v i b nhnhân 16 Hình1-15:Dodòng d trên b nhnhân 16 Hình1-16:Phép o m ng i n l itrênph nti pxúc v i b nhnhân 17 Hình2-1:Thi t k t ngth máy o i nnão 20 Hình2-2:Thi t k ph n c ngchomáy o i nnão 21 Hình2-3:S m tkênhkhu ch i 21 Hình2-4: H p u n icác i n c c 22 Hình2-5: S c pngu n 22 Hình2-6: M i n c cvàcách m c i n c ctheochu n10-20qu c t 23 Hình2-7: S nguyênlý c a m chkhu ch i 25 Hình2-8: S nguyênlý b l cSallen-key b c5dùngAD4941 26 Hình2-9. S kh i h o l ngEEG 26 Hình2-10. S nguyênlý m ch otr khángEEG 27 Hình2-11. S m ch otr kháng 27 Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 7 Hình2-12: S kh i c avi i ukhi nLPC2194 30 Hình2-13: D i ngvà t n s l y m u c acácthi t b osinh h c 32 Hình2-14: S kh i c aADS1256 33 Hình2-15: nhch pmáytínhnhúngTS-7300 34 Hình2-16: S u n imáytínhnhúng 36 Hình2-17: S kh ich c n ng c aADUM3402 36 Hình2-18: S nguyênlý m chcáchly 37 Hình2-19: S nguyênlý m ch t o i náp5Vvà3.3Vcho m chcáchly 38 Hình2-20: S nguyênlý m ch t o i náp5Vchomáytínhnhúng 38 Hình2-21:MSM2012 39 Hình2-22: S kh ich c n ngph n m mtrongvi i ukhi n 40 Hình2-23 X lýtínhi u i nnãotrênvi i ukhi n 41 Hình2-24Các b l ctrênph n c ng 41 Hình2-25. áp ng t n s b l cthôngcao 42 Hình2-26Quátrìnhthuth pvà x lý d li u 42 Hình2-27Th chi nsongsongquátrìnhthuth pvà x lýtínhi u 43 Hình2-28:Giaoth ctruy nthông v imáytínhnhúng 44 Hình2-29:Truy ntingi avi x lývàmáytính 44 Hình2-30 S kh ich ngtrình 46 Hình2-31 C utrúc c aQtopiachoLinux 47 Hình2-32 S k th a c a l pDataSource 48 Hình2-33 S t ngtác c a l pMyEEGDataSource 49 Hình2-34 L u g ihàmtrongthread(lu ng) c d li uthi t b 50 Hình2-35Cácplug-in x lýtínhi u 51 Hình2-36 L c s trênmáytính 52 Hình2-37Quátrìnhthi t k vàth chi ncác b l ctrongph n m mmáytính 52 Hình2-38 S t ngtác c a l pEslabScope 54 Hình3-1: nhch p m ttrên c a m chthi t k 56 Hình3-2: nhch p m t d i c a m chthi t k 57 Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 8 Hình3-3: nhch pcácboard m chtrong h pkhu ch i 57 Hình3-4: nhch p h pkhu ch itínhi u 58 Hình3-5: nhch p h p c pngu n 58 Hình3-6:Thínghi m t iphòngthínghi m 58 Hình3-7:Môph ng áp ng t n s c a b l cSallen-key 59 Hình3-8:Th nghi mth c t v i b l cSallen-key b c5 59 Hình3-9:Tínhi uban u,tínhi usaukhi l c50Hzvà l cthông d i 60 Hình3-10: M cnhi u 1kspskhi l ivào h 61 Hình3-11: M cnhi u 100kspskhi l ivào h 61 [...]... ti n hành kh o sát máy o i n não a kênh c a m t s hãng nh Biola, Nicolet, Phoenix Clinical, Biosemi, Nihon Kohden, Phsylab, Neurosoft … Hình 1-1: Máy o i n não c a Phoenix Clinical Hình 1-2: Máy o i n não c a Biosemi tài c p b 2007 9 Nghiên c u, thi t k , ch t o máy o i n não Hình 1-3: Máy o i n não c a Biola Hình 1-4: Máy o i n não c a Neurosoft V thi t k ph n c ng, các máy o i n não th ng s d ng các... t k , ch t o máy o i n não 2.1 CH TIÊU CH T L NG C A MÁY O I N NÃO BRAINSCOPE II D a vào k t qu t c n m 2006 và k t qu kh o sát máy o i n não c a m t s hãng n i ti ng ã nêu trong ph n I, ng th i t c m c tiêu nâng cao ch t l ng máy o i n não, áp ng y các yêu c u c a m t máy o tiên ti n, t ng ng v i các s n ph m c a các hãng n i ti ng, có kh n ng d n thay th các máy ngo i nh p, máy o i n não c thi t k... cách ly; tài c p b 2007 10 Nghiên c u, thi t k , ch t o máy o i n não cách ly quang; truy n nh n d li u v i máy tính qua c ng truy n thông RS232 ho c USB Hình 1-5: Máy o i n não k thu t s Hình 1-6: Nguyên lý c a h o tín hi u i n não Có 2 ki u thi t k ch y u là: h p i n c c và máy tính cùng trong m t kh i, ho c h p i n c c và máy tính nhúng c tách riêng Ph n l n, máy o i n não c a các hãng - nh y u áp... HOÀN THI N PH N C NG Máy o i n não g m m t h p khu ch i tín hi u, m t máy tính nhúng, m t máy in, m t kh i ngu n cách ly, m t èn kích thích ánh sáng Trong tài này, chúng tôi ti n hành thi t k , ch t o h p khu ch i tín hi u, kh i ngu n cách ly và vi t ch ng trình cho máy tính nhúng Thi t k t ng th c a máy o i n não nh sau: tài c p b 2007 19 Nghiên c u, thi t k , ch t o máy o i n não Máy in lazer Màn hình... t 0.1Hz n 32Hz, Máy o i n não BrainScope I ã có t máy o i n não hi n i ng sáng i u ch nh i y c các tính n ng c a m t t c m c tiêu nghiên c u, ch t o c máy o i n não t ch t l ng t ng ng v i các s n ph m c a các hãng n i ti ng, d n thay th các thi t b ngo i nh p, trong n m 2007, chúng tôi ti p t c ti n hành nghiên c u, thi t k , hoàn thi n h n và b sung m t s ch c n ng cho máy o i n não ã thi t k n m... các máy o i n não hi n i s , v i các u vi t h n h n các máy o i n não t có th th c hi n phép o trong i u ki n th ng, s s , tín hi u s hóa c l u trong máy tính, ti t ki khi n t xa thông qua m ng máy tính, t viên… u là lo i máy o i n não k thu t ng t c s d ng tr c ây nh d ng các thu t toán x lý tín hi u m không gian l u tr , có th i u ng kh c ph c nh ng s su t c a k thu t C u trúc c a máy o i n não k.. .Nghiên c u, thi t k , ch t o máy o i n não CH NG 1: KH O SÁT M T S 1.1 M T S MÁY O I N NÃO MÁY O I N NÃO CL P C L P HI N NAY Các hãng s n xu t máy o i n não hi n nay có xu h ng ng d ng t i a các công ngh m i nh t trong các l nh v c i n t và công ngh thông tin t o ra các máy o có s kênh nhi u h n, g n nh h n, ít nhi u h n, thân thi n v... 2-4 tài c p b 2007 21 Nghiên c u, thi t k , ch t o máy o i n não Hình 2-4: H p Hình 2-5 là s u n i các i n c c c p ngu n cho t ng thành ph n trong h p khu ch Hình 2-5: S i c p ngu n Tín hi u i n não c truy n n máy o qua m t h th ng các i n c c và dây d n, 32 kênh c a máy o s c n i v i 32 i n c c Tín hi u vào máy o b nh tài c p b 2007 22 Nghiên c u, thi t k , ch t o máy o i n não h ng khá l n b i i... khi n H p khu ch tín hi u Bàn phím i Hình 2-1: Thi t k t ng th máy o i n não Trong xu h ng t ng s kênh u vào cho các máy o i n não, m t s nhà s n xu t ã a ra máy o i n não có 16 kênh, 32 kênh, 64 kênh, ho c lên t i 128 kênh, 256 kênh Tuy nhiên, theo kh o sát và nh n nh c a các bác s và nhi u nhà nghiên c u, s l ng 32 kênh cho m t máy o i n não là h p lý và cung c p y các thông tin h tr cho vi c ch n... là 0.05mA cho m i i n c c Hình 1-16: Phép o m ng i n l tài c p b 2007 i trên ph n ti p xúc v i b nh nhân 17 Nghiên c u, thi t k , ch t o máy o i n não CH NG 2: HOÀN THI N MÁY O I N NÃO CL P Trong tài n m 2006, chúng tôi ã th c hi n nghiên c u, thi t k , ch t o thành công máy o i n não ghép n i máy tính BrainScope I v i các ch c n ng chính: - Có 20 kênh u vào T n s truy n qua: 0.16Hz -70Hz T n s l y . Bộ công thơng viện nghiên cứu điện tử, tự động, tin học hóa Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ năm 2007 nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy đo điện no Chủ nhiệm đề tài: Ths. 04/8/2008 hà nội - 2007 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NCKH VÀ PTCN CẤP BỘ NĂM 2007 Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ĐO ĐIỆN NÃO (Mã số: 138.07 RD/HĐ-KHCN) . đề tài: Ths. Trần Văn Tuấn Hµ néi, 12.2007 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA o0o Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão tài c p b 2007 1 TÓM