Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Biophysiologische Vorgänge via Elektroden und Mikrocontroller steuern


von Neuer (Gast)


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Hallöchen, ich möchte mal eine Art Diskussion starten:
Auch im Körper gibt es Potentiale und Aktionspotentiale, die durch Reize 
ausgelöst werden, so kommt es zu Spannungsunterschieden, etc..
Ist es möglich mit einer Elektrode beispielsweise die Spannung an der 
Beinmuskulatur zu messen, diese Werte dann an einen Mikrocontroller zu 
übertragen, und wenn die Spannung einen bestimmten Wert erreicht, einen 
Schalter zu aktivieren?
Ich schätze, dass das in der Prothetik ähnlich gemacht wird

von Harald (Gast)


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Diese Methoden gibt es in der elektrophysiologie. Dort misst man mit 
sog. Patch clamps die Membranpotentiale von und in Zellen.
Ich denke allerdings nicht, dass dies für ein Hobbylabor in frage kommt, 
weil entweder invasiv oder in vitro gearbeitet werden muss.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Vor einiger Zeit (Jahren) war mal im Batronixforum einiges zu dem Thema. 
Dabei ging es um Ableitungen wie bei EKG und EEG  welche auf 
Spannungsableitungen mittels Elektroden an der Hautoberfläche basierte. 
Soviel ich weiß wird so etwas auch im Prothesenbau gemacht. Jedoch kann 
der µC die Spannungen nicht direkt auswerten. Dazu ist es notwendig 
diese vom µV Bereich mindestens auf mV Niveau zu verstärken.

Namaste

von Neuer (Gast)


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Soweit ich mich noch an meinen Biologie-Unterricht erinnere, liegt eine 
Spannung von -/+70 mV bei ausgelösten Aktionspotentialen an. Ließe sich 
das dann auswerten? Sowas wie: wenn Spannung anliegt (mit Elektrode o.Ä. 
gemessen), so Pin1 aktivieren... ganz ganz grob gedacht... meint ihr 
dasa das im Hobby-Bereich zu realisieren sei?
MfG

von chris_ (Gast)


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>-/+70 mV bei ausgelösten Aktionspotentialen an. Ließe sich
>das dann auswerten?

Klar, die Spannung ist von einem AVR sowohl von der Amplitude als auch 
zeitlich gut messbar:
http://de.wikipedia.org/wiki/Aktionspotential

Allerdings muss man dann eine Elektrode in die Nervenzelle stechen, das 
ist schwierig.
Die oben beschriebenen Methode mit Elektroden auf der Hautoberfläche 
bringt nur Spannungen im uV Bereich, ist mir Rauschen überlagert und ein 
Gemisch verschiedener Nervenpulse.

von 132 (Gast)


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chris_ schrieb:
> Allerdings muss man dann eine Elektrode in die Nervenzelle stechen, das
> ist schwierig.

Die zugehörigen neurophyiologischen Untersuchungsverfahren nennen sich 
Elektromyographie 
http://www.netdoktor.de/Diagnostik+Behandlungen/Untersuchungen/Elektromyografie-EMG-1173.html 
und im weiteren Sinne Elektroneurographie 
http://www.netdoktor.de/Diagnostik+Behandlungen/Untersuchungen/Elektroneurografie-ENG-1174.html

Das Punktieren der Nervenzellen wird mit extrem dünnen Nadeln gemacht. 
Im Medizinerjargon Biopsie ohne Inzision an Nervensystem und endokrinen 
Organen (ICD OPS-2014 1-405x.x)

von Marcel (Gast)


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Neuer schrieb:
> Ist es möglich mit einer Elektrode beispielsweise die Spannung an der
> Beinmuskulatur zu messen, diese Werte dann an einen Mikrocontroller zu
> übertragen, und wenn die Spannung einen bestimmten Wert erreicht, einen
> Schalter zu aktivieren?

Ist relativ einfach. Es gibt genug Schaltungen zur EMG im Internet. Wenn 
du EEG willst guck dir OpenEEG an.
Läuft alles auf einen Instrumentalverstärker und ein paar Filter raus. 
Das Signal kannst du dann einfach per ADC einlesen.

von Neuer (Gast)


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Okay danke euch, ich gebe mal einen neuen Gedanken: Das Auge bildet ja 
einen elektrischen Dipol. Ließe sich die Veränderung des elektrischen 
Feldes, bzw. Der Spannung dort ablesen?

von Georg (Gast)


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Marcel schrieb:
> Ist relativ einfach. Es gibt genug Schaltungen zur EMG im Internet.

Das sind alles nur Auswertungen, es geht auch umgekehrt: man hat glaube 
ich schon Insekten gesteuert durch Elektroden ins Gehirn, und ihnen 
Befehle wie links, rechts vorwärts oder halt gegeben. Am Menschen wäre 
das bisher noch umstritten, und hoffentlich kommt auch kein Bastler auf 
die Idee sowas auszuprobieren, weder am Haustier noch an der Ehefrau. 
Aber auf längere Sicht wird ja alles gemacht was geht. Man müsste auch 
nicht mehr über Drohnen diskutieren, wenn man die Soldaten selbst direkt 
vom Einsatzzentrum aus steuern könnte.

Georg

von Neuer (Gast)


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Ich denke hier hat niemand Interesse, sich Elektroden in die 
Nervenbahnen zu rammen^^ aber ich verstehe dein Anliegen

von Georg (Gast)


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Neuer schrieb:
> Ich denke hier hat niemand Interesse, sich Elektroden in die
> Nervenbahnen zu rammen

Du hast ja "steuern" geschrieben...

Georg

von Neuer (Gast)


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Entschuldigung, ich meinte natürlich eher 
Daten/Informationsverarbeitung, Fehler meinerseits ;-)

von Neuer (Gast)


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Meint ihr, man könnte die Bewegung der Augen durch eine 
IR-Reflexlichtschranke tracken? Also durch  zurückgeworfene 
Infrarot-Wellen?

von Georg (Gast)


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Neuer schrieb:
> man könnte die Bewegung der Augen durch eine
> IR-Reflexlichtschranke tracken?

Eye Tracker werden doch in der Werbeindustrie massenhaft eingesetzt. Ob 
die mit IR arbeiten, weiss ich nicht, ich sehe aber keine Notwendigkeit 
dafür, weil man so oder so Bildverarbeitung braucht. Also eine Kamera 
plus Software.

Georg

von Georg (Gast)


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Nachtrag:

Viele Systeme beleuchten die Augen mit Infrarot, um Umgebungseinflüsse 
auszuschalten, aber das ändert nichts an der grundsätzlichen 
Arbeitsweise. Für Experimente kannst du mal hier reinschauen:

http://sourceforge.net/projects/opengazer/

Georg

von wosnet (Gast)


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Elektroneurographie (also die Messung von Muskelaktionspotentialen) 
braucht nicht unbedingt eine Nadel, es geht auch mit Klebeelektroden auf 
der Haut sehr gut. Mittels Instrumentationsverstärker kann man die 
Aktionspotentiale messen, sind im Bereich von ca. 50mV für Muskulatur an 
Extremitäten.

Hier mal ein Beispiel für Handmuskulatur:
http://www.apotheken-umschau.de/multimedia/166/10/269/97792868369.jpg
Die beiden weißen Klebeelektroden sind für die differentielle Messung 
des Potentials, die grüne Schlaufe am Handgelenk ist das Bezugspotential 
(Masse).

Das gibt dann solche Kurven:
http://public.beuth-hochschule.de/~kalus/Lehrgebiete/pluntze/abb01.gif

von Neuer (Gast)


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Ich meine nicht, die genaue Position zu tracken, sondern einfach 
festzustellen, dass es überhaupt zu Bewegung der Augen kommt... das 
ginge doch ohne Kamera oder?

von Georg (Gast)


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Neuer schrieb:
> dass es überhaupt zu Bewegung der Augen kommt... das
> ginge doch ohne Kamera oder?

Da brauchst du weder eine Kamera noch sonstwas, die Augen bewegen sich 
ständig, selbst wenn man das nicht will. Tote mal ausgenommen.

Georg

von Neuer (Gast)


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Ich meine aktive Bewegung und nicht diese Ruheschwingung

von Marcel (Gast)


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Neuer schrieb:
> Ich meine nicht, die genaue Position zu tracken, sondern einfach
> festzustellen, dass es überhaupt zu Bewegung der Augen kommt... das
> ginge doch ohne Kamera oder?

EMG bzw. in dem Fall EOG. Nimmt aber auch blinzeln mit auf.

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