Máy đo điện não 32kênh với các tần số 250Hz, 500Hz, 1000HZ Kết nối trực tiếp với máy tính Cho ra biểu đồ não, dạng sóng EEG Hộp khuyếch đại thiết kế độc đáo chống nhiễu
7.2.Đi sâu tìm hiểu mạch đo EEG 7.2.1.Sơ đồ khối
7.2.2.Sơ đồ nguyên lí hệ thống
7.2.3.Phân tích sơ đồ nguyên lí của hệ thống
a)Điện cực Điện cực được sử dụng
Hình 1. Một số loại điện cực được sử dụng trong đo tín hiệu điện não
Điện cực trong điện não đồ thường là những đĩa kim loại, da đầu chỗ đặt điện cực được bôi kem dẫn điện, trước đó người ta hay tẩy sạch da đầu bằng chất bột tẩy da. Để làm sạch chất bẩn, người ta cũng có thể dùng cồn làm sạch chất mỡ nhờn trên da đầu, sao cho điện trở giữa da đầu với điện cực không vượt quá một ngưỡng nào đó, thường là không quá 5 Kilo-Ohms. Nếu làm sạch da đầu tốt, cũng có thể không dùng kem dẫn điện trên điện cực ghi, mà dùng miếng xốp tẩm dung dịch muối. Người ta cũng hay dùng loại mũ cao su có gắn sẵn điện cực, và đặt trùm lên đầu người bệnh. Cách bố trí điện cực
Hình 2 cách đặt các điện cực theo hệ thống chuẩn 10 – 20 quốc tế b)Mạch tiền khuếch đại và mạch hồi tiếp về cơ thể
Mạch tiền khuếch đại
Tín hiệu EEG có biên độ khoảng 100uV, do vậy cần phải sử dụng bộ khuếch đại đo chất lượng cao, hệ số khuếch đại đảm bảo để khuếch đại tín hiệu EEG trước khi đưa tới các bộ lọc. Bộ khuếch đại đo là bộ khuếch đại tín hiệu vi sai và loại bỏ các thành phần tín hiệu chung xuất hiện ở cả hai đầu vào. Do vậy có thể loại bỏ các
thành phần nhiễu giống nhau ở hai điện cực. IC khuếch đại đo INA114 được nhóm em sử dụng trong mạch đo tín hiệu EEG. INA114 thích hợp với các ứng dụng đo trong y tế, tiêu thụ năng lượng thấp, hệ số CMRR(common mode rejection ration) chính xác và ổn định(115dB), voltage offset thấp khoảng 50uV Hệ số khuếch đại của INA114 theo như thiết kế trong mạch xấp xỉ 23, hệ số khuếch đại được tính theo công thức sau: G= +1 Theo mạch trên thì =( + )// Do đó = = 2.3K G=50/2.3 + 1 =23 Do vậy hệ số khuếch đại của mạch khuếch dại đo khoảng 23
Mạch hồi tiếp về cơ thể
Mạch hồi tiếp về cơ thể có tác dụng làm tăng hệ số CMRR của bộ khuếch đại đo. Tăng tỉ số SNR(tỉ số tín hiệu trên nhiễu), tín hiệu vi sai thu được sau mạch khuếch đại đo bị ảnh hưởng bởi nhiễu là thấp nhất. Ngoài ra nó bảo vệ người dùng bởi sự hư hỏng của mạch khuếch đại bằng các điện trở. Mạch hồi tiếp về cơ thể còn bù cho sự suy giảm hệ số CMMR của mạch khuếch đại đo tại tần số thấp.
c)Mạch khuếch đại thuật toán
Có tác dụng khuếch đại tín hiệu sau bộ khuếch đại đo Công thức tín hệ số khuếch đại: G= / + 1=4000/200+1=21 Như vậy sau bộ khuếch đại thuật toán này tín hiệu được khuếch đại lên 23x21=483 lần.
d)Mạch lọc thông thấp
Sử dụng mạch lọc thông thấp tích cực Butterworth. Hệ số cắt của mạch lọc: f = ≈ 60Hz Mặc dù theo lí thuyết tín hiệu điện não có dải tần từ 0.5Hz – 100Hz, nhưng thực tế không cần thiết cần phải lấy các tín hiệu có tần số lớn hơn 60Hz, do sóng Alpha có dải tần từ 7Hz tới 14Hz, sóng Beta có dải tần là 15 – 50Hz Hệ số khuếch đại của bộ lọc thông thấp G =1 + = 1.47 thỏa mãn điều kiện nhỏ hơn 1.586 đối với bộ lọc Butterworth hai cực.
e) Mạch lọc thông cao
Tác dụng loại bỏ các thành phần tần số lớn hơn 0.5Hz Tần số cắt của bộ lọc thông cao hai cực Butterworth được tính theo công thức f = =0.5Hz Hệ số khuếch đại của bộ lọc G =1+ =1.47
g)Mạch lọc triệt dải 50Hz
Mạch loại bỏ thành phần tần số 50Hz gây ra bởi mạng điện lưới sử dụng Công thức tính tần số triệt dải: f= ≈ 53Hz h)Khối giao tiếp và hiển thị trên máy tính Sử dụng vi điều khiển AVR ATMEGA16 để chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang số và truyền dữ liệu lên cổng COM của máy tính thông qua MAX 232.