Нейроинтерфейс

[kiv.apple]

Давай-те поговорим про нейроинтерфейсы. Если конкретнее - то про однонаправленные (мозг -> компьютер), не требующие хирургического вмешательства, ибо с одной стороны они относительно безопасны (разве что если не подавать напряжение в пару сотен вольт на электроды, но кто ж предлагает то?), с другой в теории такое реально попытаться собрать дома. Для начала нужно собрать что-то вроде ЭЭГ, передающего информацию о мозговой активности в компьютер. Затем можно попытаться при некоторых изменениях активности выполнять какие-либо действия (хоть мышкой двигать, хоть светодиоды зажигать, зависит от количества и качества датчиков, а также способностей подопытного) и научиться осознанно это контролировать. Подобные прототипы уже существуют, так что в реальности сомневаться не приходится, вопрос в технической реализации.

Старательно погуглив, набросал схему одноканального ЭЭГ:

Предполагаемый порядок использования: нейтральный электрод крепится на мочке уха (спасибо Википедии за подсказку), основные где-то в лобной или височной части головы. Выход схемы подключается к входу звуковой карты компьютера, на котором запущена программа-осциллограф. Питаться всё это будет от USB (разумеется, в схему будет добавлен конденсатор по питанию где-то на 1 мкФ).

Интересует ваше мнение как о идее вообще, так и о конкретно моей схеме. Вдруг я где-то ошибся, особенно волнует фильтр Бесселя - я не понимаю как он работает, для расчёта пользовался программой. Его задача срезать частоты выше 48-49 Гц, чтобы убрать наводки от розеток и т. п.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Рязанцев Владислав]

Идея как идея. На схеме вашей преобразователь балансного входа в обычный, не совсем понимаю как он будет ловить деятельность мозга. Предполагаю что лучше ловить магнитные поля, а не потенциалы на поверхности кожи.

Если голову жалко, вполне можно воткнуть пару иголок в руку, и сокращая мелкие мышцы управлять устройством.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Igel]

инструментальный усилитель делается несколько по другому

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[kiv.apple]

На схеме вашей преобразователь балансного входа в обычный, не совсем понимаю как он будет ловить деятельность мозга.

Схема основана на элементах из OpenEEG. Я собрал 1 активный электрод (OP1, C1, C2, R1, R2, R3) по этой схеме. При прижатии ко лбу может выдавать на выходе от 20 до 100 милливольт. На пальцы не реагирует (ибо там нет мышц, а вот если прижать к той части руки, где много мыщц и напрячь, то среагирует). Причём показания меняются во времени и зависят от места, к которому прижимать.

Если голову жалко, вполне можно воткнуть пару иголок в руку, и сокращая мелкие мышцы управлять устройством.

В общем-то совсем не обязательно заниматься членовредительством вообще. Ловить сокращения мыщц успешно получается и электродом на поверхности кожи.

[Рязанцев Владислав]

Чтобы точно считать сокращения всех мышц, поверхностных датчиков недостаточно. Видел давно по телевизору американцы слепым электроды в мозг имплантировали и подключали камеру. Так-что это не проблема. Разработаете нормальные электроды и систему считывания- буду вашим добровольным подопытным

[kiv.apple]

Ну меня сейчас интересует не регистрация сокращений существующих конечностей, а добавление "новых". То есть управление силой мысли тем, чего у человека нет. Как будто третьей рукой или как-то так. А операцию на мозге проводить на кухне я думаю никто не решиться, да и сомневаюсь, что оно того стоит. К тому же устройство, которое можно просто надеть на голову и, после тренировки, управлять, мне видится более привлекательным.

Так... немного подредактировал схемку... только я что-то вообще запутался насчёт инструментального усилителя. Кто-нибудь может подсказать насчёт подбора сопротивлений для него? У операционного усилителя MCP602 входное сопротивление 10^13 Ом, так что чувствительность не должна быть проблемой. Но как я понимаю, задача инструментального усилителя отсеивать помехи (и два электрода вместо одного именно для этого?).

Изменено 23 июня, 2013 пользователем kiv.apple

[Геннадий]

На пальцы не реагирует (ибо там нет мышц, а вот...

в голове есть мышцы? Мозговые? Я представляю, когда некоторые люди думая морщат лоб и мимикрию, но чтобы мозгом напрягать мышцы головы - непонимаю.

[Igel]

честно говоря не представляю как можно запутаться в школьной арифметике http://ru.wikipedia....льный_усилитель

[Рязанцев Владислав]

Так идея в том чтобы взять маленькие мышцы, и сокращением которых управлять внешним устройством. Например как человек паук растопырил пальцы, и включилось какое-то устройство

в голове есть мышцы? Мозговые? Я представляю, когда некоторые люди думая морщат лоб и мимикрию, но чтобы мозгом напрягать мышцы головы - непонимаю.

Вообще-то все мышцы управляются напряжением с мозга, передаваемым через нервы.

[kiv.apple]

чтобы мозгом напрягать мышцы головы - непонимаю.

Нейроинтерфейс должен следить за мозговой активностью, но мышцы приводят к наводкам в сенсорах. Определять активность мышц лица не входит в мои планы.

[Рязанцев Владислав]

чтобы мозгом напрягать мышцы головы - непонимаю.

Определять активность мышц лица не входит в мои планы.

Пока вы только так и делаете.

[kiv.apple]

честно говоря не представляю как можно запутаться в школьной арифметике

Нет, эту статью я тоже читал. Я хочу разобраться зачем там вообще два электрода вместо одного и инструментальный усилитель. Моё предположение - чтобы давить помехи (наводка будет на обоих электродах, а вот полезный сигнал разный). Я прав? А также какой коэффицент усиления выбрать (там дальше идёт фильтр Бесселя для среза частот выше 48-49 Гц, а потом вход звуковой карты).

Я хочу разобраться в основах, чтобы потом не было глупых вопросов.

Изменено 23 июня, 2013 пользователем kiv.apple

[Igel]

прав

[Геннадий]

Нейроинтерфейс должен следить за мозговой активностью, но мышцы приводят к наводкам в сенсорах...

Это я понимаю. Понимаю, импульсные команды мышцам на движение. Не понимаю, какие мышцы "шевелятся" во время раздумий.

[kiv.apple]

Радует :-)

Так... значит разные электроды одного канала имеет располагать относительно близко. Как я и думал.

Теперь всё же вернёмся к вопросу расчёта номиналов компонентов инструментального усилителя. Какой коэффицент усиления мне нужен, чтобы сигнал потом успешно прошёл через фильтр частоты и был воспринят АЦП звуковой карты?

[Igel]

уверен что радиолюбители знают какой коэффициент усиления тебе нужен?

с этим вопросом лучше к медикам на форум...

[Геннадий]

Зависит от датчиков.

[kiv.apple]

В качестве датчика собирался использовать прижатую к коже металлическую пластину. Как-то так:

[kiv.apple]

Хм... а можно сделать всё усиление по напряжению на втором каскаде инструментального усилителя (как сейчас в моей схеме, потому что инвертирующий вход ОУ соединён напрямую с его выходом), а первый каскад в таком случае, как я понимаю, будет делать усиление по току (ибо от электрода придут микроамперы, а ОУ MCP602 способен выдать до 30 мА на выходе)? В таком случае Rgain не нужен? Получается приложенная схема и у неё коэффицент усиления 20000/100=200. Извиняюсь, если несу чушь.

Изменено 23 июня, 2013 пользователем kiv.apple

[Рязанцев Владислав]

http://ru.wikipedia.org/wiki/Потенциал_действия

http://ru.wikipedia.org/wiki/Потенциал_покоя

[kiv.apple]

Хм... получается там где-то в районе 70 мВ. Думаю, будет не плох коэффицент усиления 50-100. Если предыдущая схема верна, то в ней надо заменить R14 и R16 на 5-10 кОм.

Изменено 23 июня, 2013 пользователем kiv.apple

[Рязанцев Владислав]

Это потенциал нерва, а от кожи до нерва еще много тканей, включая жировую клетчатку очень плохо проводящую электро-энергию.

[kiv.apple]

Ну я и взял коэффицент с запасом. При коэффиценте усиления 50 и 70 мВ на входе на выходе будет 3,5В, что явно многовато. Но с учётом всех этих сопротивлений получатся сотни милливольт - вполне приемлимо для АЦП звуковой карты или контроллера AVR.

Ау! Верна моя схема инструментального усилителя или нет? И какой ОУ стоит взять на место OP3, OP4 и OP5?

Изменено 23 июня, 2013 пользователем kiv.apple

[Рязанцев Владислав]

Я бы использовал обычный усилитель с высоким коэффициентом усиления. Датчики контактируют с кожей, тоесть шунтируются ее сопротивлением, а не весят в воздухе, поэтому о наводках можно особо не волноватся

[kiv.apple]

Как я понимаю, проблема в мышцах, которые дают больший ток, чем мозг (ибо они ближе как минимум).