Nghiên cứu thiết bị thu nhận và xử lý sóng điện não

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -BÙI TIẾN DŨNG Bùi Tiến Dũng KỸ THUẬT Y SINH NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ THU NHẬN VÀ XỬ LÝ SÓNG ĐIỆN NÃO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Y SINH KHÓA 2009 Hà Nội – 2011 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, từ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương I NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ SÓNG ĐIỆN NÃO 1.1 Sơ lược lịch sử máy điện não 1.2 Khái niệm điện sinh lý não 1.3 Điện sinh học tế bào 1.4 Hoạt động sinh lý Neuron 1.4.1Tín hiệu thần kinh 1.4.2 Hưng phấn ức chế 11 1.4.3 Điện màng hoạt động hóa học 12 1.4.4 Điện sau khớp thần kinh 13 1.4.5 Dòng hoạt động 14 1.4.6 Nguồn gốc nhịp vỏ não 14 1.5 Hệ thống lưới thân não 16 1.5.1 Con đường chiều (sens unique) hay đường độc 16 1.5.2 Nhiều đường (sens multiple) hay đường có nhiều hướng 17 1.5.3 Hệ thống lưới xuống 18 1.6 Hoạt động tín hiệu điện não 19 1.7 Chết não 22 1.7.1 Chết não chết người 22 1.7.2 Tiêu chuẩn để chẩn đoán chết não 23 1.7.3 Thực trạng chẩn đoán chết não Việt nam 25 Chương CƠ SỞ THIẾT KẾ BỘ THU NHẬN VÀ XỬ LÝ SÓNG ĐIỆN NÃO 29 2.1 Sơ đồ chung thiết bị thu sóng điện não 29 2.2 Bộ khuếch đại vi sai 30 2.2.1 Bộ khuếch đại vi sai chiều 30 2.2.2 Bộ khuếch đại INA 32 2.3 Mạch lọc tích cực 35 2.3.2 Mạch lọc thông thấp 41 2.3.2 Mạch lọc thông cao 44 2.3.3 Mạch lọc triệt dải (Notch Fillters) 45 2.4 Cở sở thiết kế khối DRL (Driver Right Leg) 48 2.5 Khối ghi hiển thị tín hiệu 50 2.6 Cơ sở thiết kế mạch biến đổi tương tự số 51 2.7 Cơ sở thiết kế số mạch khác 52 2.7.1 Mạch bảo vệ đầu vào 52 2.7.2 Mạch cách ly 53 2.7.3 Mạch nguồn cung cấp 55 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ THU NHẬN VÀ XỬ LÝ SÓNG ĐIỆN NÃO 58 3.1 Tổng quan 58 3.2 Sơ đồ khối thiết bị thu sóng điện não 59 3.3 Tính tốn thiết kế khối 61 3.3.1 Mạch bảo vệ 61 3.3.2 Các khuếch đại 61 3.3.3 Bộ lọc 62 3.3.3 Thiết kế mạch DRL 64 3.3.4 Ghép nối máy tính 64 3.3.5 Bộ Vi xử lý 65 3.3.6 Mạch nguồn 68 Chương THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA THIẾT BỊ 73 4.1 Xác định trở kháng vào 73 4.2 Dòng xuyên qua bệnh nhân 75 4.3 Hệ số nén tín hiệu đồng pha 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Phụ lục: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THIẾT BỊ 81     LỜI CAM ĐOAN    Tôi xin cam đoan toàn nội dung đề cập luận văn viết dựa kết nghiên cứu thân hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đức Thuận Mọi thông tin số liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ nguồn sử dụng luật quyền quy định Tôi xin chịu trách nhiệm nội dung luận văn Học viên Bùi Tiến Dũng                             DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT EEG Điện não đồ DRL Mạch phản hồi chân phải MFTD Bộ lọc thời gian trễ phẳng cực đại INA Bộ khuếch đại đo CMRR Hệ số nén tín hiệu đồng pha DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ   Hình 1.1 Các điện neuron Hình 1.2 Cấu tạo neuron Hình 1.3 Sơ đồ khử cực lan truyền gây nên điện dòng hoạt động chỗ 10 Hình 1.4 Điều kiện neuron dẫn truyền tín hiệu 10 Hình 1.5 Mẫu khớp thần kinh loại hoạt động kích thích 11 Hình 1.6 Cấu trúc khớp thần kinh 11 Hình 1.7 Cấu trúc neuron vận động gồm gai sợi trục 12 Hình 1.8 Điện màng ghi liên tục trình vi điện cực vào khỏi màng 13 Hình 1.9 Biểu đồ trình bày dòng K+ Na+ xuyên qua bề mặt màng neuron trạng thái nghỉ 13 Hình 1.10 Điện sau khớp tượng chậm 14 Hình 1.11 Biểu đồ diễn tả tồn tượng lý hóa q trình dẫn truyền xung động sợi trục 14 Hình 1.12 Cơ chế tạo nhịp 15 Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống lưới phát động lên vỏ não qua đồi thị 16 Hình 1.14 Sơ đồ hoạt động hệ thống đường 17 Hình 1.15 Sơ đồ đường cắt vật thí nghiệm nghiên cứu chế giấc ngủ 19 Hình 1.16 Các dạng sóng não 20 Hình 2.1 Sơ đồ khối máy ghi tín hiệu sóng não 29 Hình 2.2 Sơ đồ mạng Wilson 30 Hình 2.3 Bộ khuếch đại vi sai 30 Hình 2.4 Sơ đồ chi tiết khuếch đại đầu vào vi sai 31 Hình 2.5 Bộ khuếch đại đo 33 Hình 2.6 Dạng lý tưởng đáp tuyến biên độ lọc 37 Hình 2.7 Đáp tuyến biên dạng điển hình lọc thơng thấp thực tế 37 Hình 2.8 Đáp tuyến biên độ thực cách xác định tần số cắt, dải thông, dải triệt lọc thông thấp, thông cao, thông dải triệt dải 38 Hình 2.9 Dạng đáp tuyến biên độ lọc Butterworth Chebyshev 39 Hình 2.10 Dạng tổng quát đáp tuyến biên độ lọc thời gian trễ phẳng cực đại 40 Hình 2.11 Bộ lọc thơng thấp cực 41 Hình 2.12 Đáp tuyến biên độ tần số ví dụ 2-11 42 Hình 2.13 Mạch lọc thơng thấp dùng hồi tiếp âm 42 Hình 2.15 Mạch lọc thơng thấp cực 44 Hình 2.16 Mạch lọc thông cao loại cực, cực cực 44 Hình 2.17 Mạch lọc triệt dải 46 Hình 2.18 Sơ đồ mạch lọc triệt dải 46 Hình 2.19 Mạch lọc triệt dải dùng nhiều vòng hồi tiếp 47 Hình 2.20 Sơ đồ mạch cầu T-kép 48 Hình 2.21 Mạch lọc triệt dải dùng cầu T-kép 48 Hình 2.22 Sơ đồ mạch DRL 50 Hình 2.23 Sơ đồ khối hiển thị tín hiệu máy tính 50 Hình 2.24 Sơ đồ khối hệ biến đổi tương tự - số 51 Hình 2.25 Sơ đồ mạch bảo vệ đầu vào 53 Hình 2.26 Sơ đồ cách ly quang dùng LED photodiode 54 Hình 2.27 Sơ đồ mô tả mạch cách ly dùng biến áp 55 Hình 2.28 Sơ đồ khối nguồn 56 Hình 3.1 Sơ đồ khối thiết bị thu sóng điện não 59 Hình 3.2 Sơ đồ mạch bảo vệ 61 Hình 3.3 Sơ đồ tầng khuếch đại đầu vào INA 62 Hình 3.4 Sơ đồ tầng khuếch đại thứ 62 Hình 3.5 Sơ đồ mạch lọc 63 Hình 3.6 Đáp tuyến biên độ 63 Hình 3.7 Đáp tuyến pha lọc 63 Hình 3.8 Sơ đồ mạch DRL 64 Hình 3.9 Sơ đồ mạch ghép nối máy tính cách ly 64 Hình 3.10 Sơ đồ mạch vi điều khiển 68 Hình 3.11 Sơ đồ mạch nguồn ………………………………………………………71 Hình 4.1 Sơ đồ mạch điện xác định trở kháng đầu vào 74 Hình 4.2 Sơ đồ xác định dòng điện qua bệnh nhân 75 Hình B1 Mặt trước thiết bị 81 Hình B2 Mặt sau thiết bị 81 Hình B3 Mạch tương tự 82 Hình B4 Mạch số 82   MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật lĩnh vực y học sinh học không ngừng tăng trưởng Quá trình dẫn đến xuất ngành kỹ thuật vô mẻ Việt nam ngành Kỹ thuật y sinh Trên giới ngành phát triển từ lâu phát triển lớn mạnh, đóng vai trò quan trọng việc nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật phục vụ chăm sóc sức khỏe người Ở nước ta ngành Kỹ thuật y sinh có bước phát triển ban đầu đầu tư thỏa đáng để phát triển nhanh bắt kịp với yêu cầu thực tế đặt Đối với người phương đông, chết phần hồn bước sang cõi âm, giới bên thần bí xa lạ có liên hệ với giới lồi người, cịn phần xác cịn lại trơn cất để trở với đất Để chẩn đoán người chết, trước bác sĩ vào triệu chứng ba quan não, tim mạch, hô hấp ngừng hoạt động Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật tiến y, người có điều kiện để tìm hiểu sâu sắc danh giới sống chết Các để đưa định chết trước trở nên mong manh Từ sống chuyển sang chết q trình động khơng phải diễn khoảnh khắc, điều kiện phát triển vượt bậc Y học ngày Bệnh nhân trợ giúp nhiều loại thuốc men máy móc hỗ trợ Do khó lúc sống chấm dứt bệnh nhân bắt đầu chết? Nói chung, tiêu chuẩn chết não việc xác nhận chết người kết tất yếu phát triển khoa học kỹ thuật, xác tiến chẩn đoán chết Tuy nhiên máy điện não sử dụng nước phải nhập ngoại với giá thành cao trang bị bệnh viện tuyến trung ương, việc chẩn đoán bệnh nhân chết não bệnh viện tuyến ấp dụng theo tiêu chuẩn trước Điều gây định thiếu xác bác sĩ, 1    gia đinh bệnh nhân phải trả tiền cho dịch vụ y tế tốn gây tượng tải bệnh viện tuyến sau số trường hợp cung cấp nguồn tạng cho ngành ghép tạng Việt nam thiếu trầm trọng nguồn tạng Vì vậy, với mục đích để tạo cơng cụ cận lâm sàng giúp bác sĩ chẩn đốn xác với giá thành rẻ phù hợp với việc chẩn đoán chết não tuyến huyện định chọn đề tài “Nghiên cứu thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não” Toàn luận văn gồm chương: Chương 1: Những kiến thức sóng điện não Chương 2: Cơ sở thiết kế thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não Chương 3: Tính tốn thiết kế thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não Chương 4: Thử nghiệm đánh giá độ tin cậy thiết bị Mục tiêu đặt thiết kế thiết bị thu nhận xử lý tín hiệu sóng điện não đo thay đổi điện trường điện tạo tế bào thần kinh não người Một tín hiệu điện não đồ bao gồm nhiều sóng hình sin liên tục khác Những sóng nhận biết thơng qua thành phần tần số thể cho trạng thái khác thể sóng beta (15-30Hz), alpha (9-14Hz), theta (4-8Hz), delta (1-3Hz) Vì yêu cầu quan trọng thiết bị phải phát điện sóng dải tần Tín hiệu sóng điện não tạo da dầu có biên độ nhỏ, biên độ đỉnh – đỉnh trung bình khoảng 50µV, địi hỏi phải khuếch đại khoảng 100dB để tạo tín hiệu nhìn thấy mắt Thiết bị địi hỏi có khả lọc thành phần tần số không mong muốn Thông thường thiết bị phải sử dụng tất lọc thông thấp, thông cao lọc dải hẹp để loại bỏ nhiễu tạo từ chuyển động yếu tố sinh lý khác, đồng thời loại bỏ nhiễu từ nguồn điện lưới (50Hz) Khi đo, ta đặt điện cực da đầu bệnh nhân tín hiệu nhỏ nên điện cực thường làm vật liệu có độ dẫn tốt vàng, bạc, AgCl,… dùng thêm gel để làm giảm điện trở tiếp xúc 2    Như vậy, mục tiêu quan trọng mà thiết bị cần đạt thu nhận sóng điện não Qua phân tích máy điện não đại sử dụng nay, với tham khảo nghiên cứu tương tự khác nước để đến định sử dụng khuếch đại đầu vào kiểu vi sai (khuếch đại đo) sử dụng khâu lọc thông thấp butterworth bậc Sau thiết kế chế thử, thiết bị đạt yêu cầu đề đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Đức Thuận, tập thể thầy cô khoa Điện tử Viễn thông – Đại học Bách khoa Hà nội đồng nghiệp giúp tơi hồn thiện luận văn 3    Hình 3.10 Sơ đồ mạch vi điều khiển R102 R103 tạo thành phân áp phản hồi điện áp cho đầu vào so sánh điện áp cực âm 4V, đầu vào R mức điện áp 2,5V điểm thiết lập cho đầu vào so sánh Nếu nưh điện áp cực âm không ổn định thay đổi nguồn cung cấp, đầu so sánh thay đổi dòng điện phân dòng cách hợp lý, giữ điện áp đầu vào R khơng đổi 2,5V Tụ 10µF đặt bên trái R102 R103 có tác dụng nguồn điện Diode D101 giữ cho điện áp chuẩn không vượt điện áp cung cấp nguồn tắt Hãy xem xét thành phần bên trái R103 R104, tụ điện 10µF dùng nơi chứa lượng Diode D101 sử dụng để đảm bảo điện áp so sánh không vượt điện áp nguồn cung cấp 3.3.6 Mạch nguồn Để giảm thiểu khả ảnh hưởng nhiễu, dùng nguồn pin 9V 12V, dùng nguồn 5V Nếu dùng pin 9V 12V diode D103 bảo vệ việc đảo cực tính nguồn cấp Sau D103 IC ổn ấp 7805 vài tụ điện có tác dụng lọc thành phần đập mạch cịn sót lại trước đưa vào chuyển đổi DC-DC 68    Đầu 7905 cấp nguồn cho phần mạch điện: giao diện RS232 mô tả chuyển đổi DC-DC Bộ chuyển đổi DC-DC truyền điện qua “hàng rào” cách ly, cung cấp cho phần lại mạch điện bảo vệ người dùng khỏi tượng áp Nó chịu mức điện áp liên tục lên đến 1100V xung điện áp lên đến 3000V qua đầu vào đầu Sau chuyển đổi DC-DC lọc, tạo cuộn cảm L101 L102 tụ điện cho lọc Cần phải có nhiều tụ điện tụ điện thực tế khác xa so với tụ điện lý tưởng: chúng làm việc tốt dải tần số hữu hạn Tụ 10nF làm việc với thành phần tần số cao tụ 47µF làm việc tần số thấp Các lọc sử dụng để giảm nhiễu chuyển đổi DC-DC gây Nguồn cung cấp cho vi điều khiển lọc lần nguồn cấp cho mạch tương tự khuếch đại lọc hai lần Các khuếch đại phần mạch tương tự cần nguồn đối xứng, nguồn cấp cho chúng nguồn điện áp đơn Để giải vấn đề này, đất ảo tạo cách đưa tín hiệu 2V tới khuếch đại thuật toán, IC201A bảng mạch tương tự IC201A “điều khiển” đất ảo gọi VGND Tóm lại, sử dụng đất GND phần mạch tương tự đặt lại tên AGND sử dụng điểm âm nguồn cung cấp cho phần mạch số VGND = AGND+2V có tác dụng điểm đất ảo khuếch đại Như vậy, phần nguồn ta tóm tắt lại sau: - Bắt đầu từ phần mạch số, phần không cách ly, nơi nguồn cấp vào tín hiệu RS232 ra, có: PWM: nguồn cung cấp vào khơng cách ly +5V/1: ổn áp 5V không cách ly GND1: Đất không cách ly - Bộ chuyển đổi DC-DC nối nguồn cách ly không cách ly, có: +5V/3: nguồn cách ly 5V cho mạch số 69    +5V/2: nguồn cách ly có lọc dùng cho phần tương tự, bao gồm khuếch đại GND: đất cho phần mạch số - Cuối phần mạch tương tự ta có: VGND: đất ảo, 2V+AGND AGND: GND mạch tương tự 70    71    KẾT LUẬN CHƯƠNG Tóm lại chương đưa sơ đồ khối thu nhận tín hiệu sóng não đáo ứng điều kiện thị trường linh kiện Việt nam Tính tốn thiết kế khối theo phương án chọn Bằng modul hồn tồn thay khối tương đương máy thu tín hiệu sóng não sử dụng thị trường Điều có ý nghĩa có hỏng hóc xảy ta không bị phụ thuôc vào công nghệ linh kiện thay hãng nước Ngoài giá thành thiết bị tự thiết kế chế tạo rẻ nhiều lần so với máy nhập từ nước 72    Chương THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA THIẾT BỊ Như đến thời điểm tạo phần cứng thiết bị Từ thu nhận tín hiệu sóng não Nếu có ý định đưa thiết bị thị trường việc phải làm đánh giá độ tin cậy thiết bị Xuất phát từ nguyên lý làm việc thiết bị, ta tiến hành đánh giá độ tin cậy thiết bị theo hai tiêu chí sau: Thứ nhất, đánh giá độ trung thực tín hiệu sóng não sau loạt khâu lọc khuếch đại Thứ hai, đánh giá độ tin cậy làm việc thiết bị, nghĩa khả hoàn thành chức giao phó mà giữ tiêu kỹ thuật giới hạn cho phép, khoảng thời gian định điều kiện sử dụng định Theo khía cạnh đánh giá thông số như: xác suất làm việc không hỏng, mật độ xác suất hỏng, cường độ hỏng, thời gian làm việc khơng hỏng trung bình,… Ta thấy tất thông số vào đánh giá ảnh hưởng mơi trường bên ngồi đến linh kiện sử dụng Từ nhận thấy để nâng cao đột in cậy thiết bị cần phải sử dụng linh kiện chất lượng tốt Điều nằm khả thị trường linh kiện Việt nam đồng nghĩa với chất lượng giá thành sản phẩm Hơn thông số cần thiết để đánh giá độ tin cậy theo hướng khơng thể có Chính lý khách quan nên đánh giá độ tin cậy thiết bị theo hướng thứ hướng thiết thực Vì kiểm định thơng số sau ta đánh giá độ tin cậy thiết bị: 1) Xác định trở kháng vào 2) Dòng điện xuyên qua bệnh nhân 3) Hệ số nén tín hiệu đồng pha 4.1 Xác định trở kháng vào Trở kháng vào xác định từ sơ đồ mạch 4.1 Lý tưởng hóa khuếch đại thuật tốn ta có: Trở kháng khuếch đại thuật toán ∞ Do Khi dịng điện mạch có chiều dịng điện cửa thuận đảo 73    hình vẽ Hình 4.1 Sơ đồ mạch điện xác định trở kháng đầu vào Trở kháng thiết bị: | | Từ sơ đồ mạch nguyên lý ta có R=2,2kΩ+2,2kΩ+2,2kΩ =6,6kΩ, C=100pF Vì tín hiệu điện não nằm dải 0,5Hz đến 30Hz Do trở kháng đầu vào dải tín hiệu tích cực là: | | 6,6 Ω 30 100 10 53 Ω Trong yêu cầu kiểm định trở kháng đầu vào không nhỏ 2,5MΩ Như xét mặt tính tốn lý thuyết đạt u cầu Tuy nhiên thực tế khuếch đại lý tưởng nên làm giảm giá trị trở kháng đầu vào Do trở kháng đầu vào có giá trị hữu hạn Nghĩa dòng điện cửa thuận cửa đảo khuếch đại thuật toán khác khơng Chính mua linh kiện phải chọn loại khuếch đại thuật tốn có trở kháng đầu vào cao Cụ thể luận văn chọn khuếch đại đo (Instrumentation Amplifier) INA114, khuếch đại thuật tốn có giá trị điện trở đầu vào cao có thị trường Việt nam Theo tài liệu datasheet 74    trở kháng đầu vào INA114 có giá trị cỡ 10GΩ Ngồi tăng trở kháng đầu vào cách tăng giá trị R giảm giá trị tụ điện C 4.2 Dòng xuyên qua bệnh nhân Chính dịng điện rị từ thiết bị vào thể bệnh nhân Đây yêu cầu đặc biệt quan trọng Bởi dù thiết bị có tốt đến khơng đảm bảo an tồn cho bệnh nhân khơng có tác dụng Đối với tất thiết bị dịng điện dị tối đa cho phép qua bệnh nhân theo tài liệu khơng vượt q 0,1µA Trước tiên ta nên hiểu dịng dò yếu tố làm giảm dòng dò này? Dòng điện qua bệnh nhân xác định gián tiếp việc đo điện ghi thiết bị điện não mắc điện trở nối tiến đầu vào tính giá trị dòng điện qua điện trở Sơ đồ trình bày hình 4.2 Dịng điện I qua bệnh nhân tính cơng thức: (µA) Trong đó: h: độ cao bước ghi : Độ nhạy đặt (mm/mV) R: giá trị trở kháng mắc, (kΩ) Hình 4.2 Sơ đồ xác định dịng điện qua bệnh nhân Như với cách đo ta hiểu dòng điện qua điện trở tạo thành điện điện thiết bị khuếch đại hiển thị máy tính Để tính xác giá trị dịng qua thể bệnh nhân theo lý thuyết khó Bởi 75    thực tế dòng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện tiếp xúc vỏ máy với đầu vào, điều khiện tiếp đất thiết bị, yếu tố ảnh hưởng đến giá trị dịng dị điện trở R khâu lọc thông thấp sơ RC Tuy nhiên xét mặt lý thuyết tính giá trị dịng dị theo cơng thức: Thơng thường giá trị điện rở thể khoảng 200Ω đến 100kΩ Và giá trị điện áp có giá trị khoảng 1mV đến 5mV (đo thực nghiệm Oxylo) Thay vào công thức ta tính dịng rị qua bệnh nhân từ 0,01µA đến 0,09µA Như mặt lý thuyết đáp ứng Tuy nhiên cịn nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị dịng điện 4.3 Hệ số nén tín hiệu đồng pha Như biết môi trường xung quanh chúng mơi trường có tất loại nhiễu tạp tán xuất hiện, từ nhiễu âm tần cao tần Song có loại nhiễu có giá trị biên độ tương đối lớn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng tín hiệu chúng ta, nhiễu xoay chiều 50Hz Biên độ ghi nhận thơng qua máy sóng oxylo cỡ khoảng từ 10 đến 50mV, gấp 50 lần so với tín hiệu điện não Do máy điện não loại tương tự hay số đề phải có khuếch đại vi sai để loại bỏ nhiễu đồng pha (hay chế độ nhiễu chung) Để đánh giá khả loại bỏ nhiễu người ta đưa thơng số hệ số nén tín hiệu đồng pha (CMRR) Theo định nghĩa, tính CMRR theo công thức: 20log | |khi nối đất)/(| | )) Đối với IC INA114 sử dụng thiết bị này, tỉ số nén nhiễu dạng thức chung CMRR khuếch đại xác định từ công thức sau: 20 log 20 Trong đó: K: hệ số khuếch đại vi sai 76    (dB) : sai số điện trở tính phần trăm Để giảm thiểu dung sai điện trở đóng gói vào IC chuyên dụng, khối ổn định đồng thời giá trị tất điện trở có thay đổi yếu tố môi trường (đặc biệt nhiệt độ) Sai số điện trở khuếch đại INA114 0,001% hệ số khuếch đại vi sai thiết bị tính tốn K=12,2 nên ta có: 20 log 100 0,001 20 12,2 116 Trong yêu cầu hệ số nén tín hiệu đồng pha theo tiêu chuẩn Cục Đo lường phải lớn 80dB Nhờ nhờ có IC khuếch đại vi sai chuyên dụng ta thực yêu cầu này, giá thành tương đối đắt Trong trường hợp khơng có IC chun dụng phải bắt buộc phải sử dụng điện trở rời để lắp khuếch đại vi sai tương đương Hiện thị trường mua điện trở vạch có sai số 1% (tốt nay) Khi hệ số nén tín hiệu đồng pha CMRR là: 20 log 100 20 12,2 Như không đạt tiêu chuẩn kiểm định 77    56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau thời gian nghiên cứu thiết kế, hướng dẫn tận tình thầy giáo đồng nghiệp, tơi hồn thành mục tiêu nghiên cứu luận văn “Nghiên cứu thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não” theo kế hoạch đề Nội dung đạt cụ thể sau: Chương 1: Chương trình bày sở hình thành điện tế bào nói chung điện tế bào thần kinh nói riêng Đồng thời trình bày dạng hoạt động điện thể não, đặc điểm loại sóng như: Sóng Delta (δ), Theta (θ), Alpha (α), Beta (β), triệu chứng lâm sàng chẩn đoán não chết, phương pháp chẩn đoán não chết sử dụng EEG định hướng thiết kế thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não Chương 2: Chương tìm hiểu sở lý thuyết mạch chủ yếu phục vụ cho tiến hành nghiên cứu thiết kế thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não Điểm ý chương lý thuyết lọc nguyên tắc thiết kế khối nguồn sử dụng thiết bị Chương 3: Chương đưa tính tốn thiết kế cụ thể khối thu nhận sóng điện não đáp ứng điều kiện thị trường linh kiện Việt nam Tính tốn thiết kế khối theo phương án chọn Chương 4: Chương đánh giá thông số thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não thiết kế Qua kết đánh giá ta thấy hầu hết thông số đảm bảo tiêu chuẩn kiểm định Như đề tài luận văn thực hoàn chỉnh từ khâu nghiên cứu bản, nguyên lý cấu tạo hoạt động thiết bị tới thiết kế kỹ thuật thực hành chế tạo thử nghiệm Bước đầu thiết bị đạt tiêu chuẩn kỹ thuật theo yêu cầu đề Tuy nhiên để phát triển thành thương phẩm sử dụng bệnh nhân cần nghiên cứu bổ sung thêm cách tính năng, thay linh kiện đạt tiêu chuẩn để đạt độ tin cậy cần thiết trải qua trình nghiên cứu đánh giá lâm sàng Sau trang bị có 78    bệnh viện tuyến huyện để chẩn đoán trường hợp não chết Hướng phát triển tiếp theo: Nghiên cứu tính tốn đưa thêm khâu lọc số vào thiết bị Nâng cao độ tin cậy, đánh giá thử nghiệm lâm sàng động vật người Phát triển thêm tính bao gồm phần cứng phần mềm để phục vụ q trình chẩn đốn bác sĩ Nghiên cứu thiết kế module ghép nối vào thiết bị theo dõi bệnh nhân Rất mong quan tâm, đóng góp thầy đồng nghiệp luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! 79    TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan sĩ An (1999), Lý Y sinh học, Nhà Xuất Bản Y Học, tr.21-28 Huỳnh Lương Nghĩa, Mai Ngọc Anh, Lê Ngọc Sơn, Phạm Mạnh Hùng (2004), Trang Thiết bị Y tế, Học viện KTQS, tr.45-75 Ngô Diên Tập (2003) Kỹ thuật vi điều khiển với AVR, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, tr.18-46 Lê Văn Thành (1982) Điện Não Sinh Lý Lâm Sàng, Nhà Xuất Bản Y Học, tr 150 – 156 Lê Văn Thành Cộng (1984) Hội Chứng Bệnh Học Thần Kinh, Nhà Xuất Bản Y Học tr 96-100 Lê Văn Thành Cộng (1990) Bệnh Học Thần Kinh, Nhà Xuất Bản Y Học tr 112–116 Nguyễn Xuân Thản Cộng Sự Tiêu Chuẩn Chết Não Ở Việt Nam, Đề Tài Nhánh Cấp Nhà Nước, nghiệm thu 2000 Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Phan Kiên (2001) Bài giảng mạch xử lý tín hiệu y sinh, Trường ĐHBK Hà Nội Belkin GS (2003) Brain deathan the historical understanding of bioethics, J Hist Med Alhied Sci 2003 Jul; 58(3) 235-61 10 Eric R.Kandel, James H Schwartz, Thomas M Jessell Principles Of Neural Science, tr 817-818 11 Eelco F.M Wijdicks EF Brain death worldwide Acepted fact but no global consensus in Diagnostic critera Neurology 2002; 58(1):20-5 12 Maurice Victor, Allan H Ropper (2001) Principles Of Neurology - Seventh edition, tr 371-372 13 Michael Swash, MD, FRCP and Richard Beresford,MD Brain death Neurology 2002; 58: tr 9-10   80    Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THIẾT BỊ Hình B1 Mặt trước thiết bị Hình B2 Mặt sau thiết bị 81    Hình B3 Mạch tương tự Hình B4 Mạch số 82    ... thu nhận xử lý sóng điện não Chương 3: Tính tốn thiết kế thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não Chương 4: Thử nghiệm đánh giá độ tin cậy thiết bị Mục tiêu đặt thiết kế thiết bị thu nhận xử lý tín... chết não tuyến huyện định chọn đề tài ? ?Nghiên cứu thiết bị thu nhận xử lý sóng điện não? ?? Toàn luận văn gồm chương: Chương 1: Những kiến thức sóng điện não Chương 2: Cơ sở thiết kế thiết bị thu nhận. .. Chương CƠ SỞ THIẾT KẾ BỘ THU NHẬN VÀ XỬ LÝ SÓNG ĐIỆN NÃO Chương trình bày luận điểm sở để thiết kế chế tạo thu nhận xử lý sóng điện não Trước tiên, sơ đồ khối điển hình máy điện não đưa xem xét,