Hallo zusammen
Ich, Leander Hartenburg bin in Lörrach auf dem Hans-Thoma-Gymnasium und
bin in dem zu meiner Schule gehörenden Naturwissenschaftlichen Zweig,
dem Phaenovum(Schülerforschungsnetzwerk Dreiländereck) gerade dabei ein
Projekt für den Wettbewerb Jugend Forscht zu erarbeiten.
Ziel meines Projektes ist es Gehirnströme zu messen, um dadurch eine
Frequenz anzeigen zu können.
Ich möchte dabei speziell die Ströme des Thalamus
erforschen(Gammawellen).
Ziel meines Projektes sind aber noch viele andere Themen, eines dieser
ist es, wie der Mensch lernt und was sich dabei in seinem zentralen
Nervensystem abspielt.
Ich habe nun mit Elektronen Gehirnströme gemessen, konnte diese
allerdings nicht auswerten, da die Verstärkung meines
Instrumentenverstärkers geringer ist, als eigentlich angegeben. So habe
ich also verschiedene Möglichkeiten mit Kondensatoren und verschiedenen
Widerständen ausprobiert, welche allerdings nicht die Verstärkung des
Instrumentenverstärkers bewirkt haben.
Danach habe ich dies auch mit einem sogenannten Mindflex-Stirnband
versucht, wobei ich allerdings erkennen musste, dass dieses nur ein Mal
pro Sekunde ein Signal liefert.
Da ich aber eine Frequenz von 38Hz messen muss, um eine geeignete
Kennlinie zu erhalten, muss ich mindestens eine Datenlieferung von einer
Vierzigstel Sekunde herstellen.
Nun ist es meine Frage, ab es möglich ist den Widerstand der Kopfhaut so
zu reduzieren, dass ich mit den Elektroden eine Spannung von mindestens
3,3V messen kann.
Ich würde mich sehr freuen, wenn sie mir eine Antwort auf die Frage
zuschicken könnten.
Liebe Grüße, Leander Hartenburg.
Jetzt wird sicher gleich lustig hier ;-)
In der Medizin nimmt man, um den Hautwiderstand zu reduzieren, ein
elektrisch leitfähiges Gel. Kriegst du im Medizinbedarf um wenig Geld.
Wo sollen denn die 3,3Volt herkommen? Nervensignale sind normalerweise
im Millivoltbereich.
Walta
projektleander schrieb:> da die Verstärkung meines> Instrumentenverstärkers geringer ist, als eigentlich angegeben.
Da wirst du wohl etwas falsch gemacht haben.
Zeig mal deinen Schaltplan und schreibe dazu, was du erwartest und was
du bekommen hast.
Hallo Leander,
Prinzipiell kann man das sehr gut mit dem AD623 machen, denke ich. Hast
du vor, die Signale mit dem Oszilloskop anzuschauen oder zu
digitalisieren und weiterzuverarbeiten?
Du muesstest die Verstaerkung sicher auf einen Wert in der
Groessenordnung 100-1000 einstellen muessen. Ich glaube nicht, dass
dabei der Hautuebergangswiderstand das groesste Problem darstellt. Ich
wuerde da erstmal ausprobieren, einfach Kochsalzloesung auf die Haut
aufzutragen, das sollte eine ausreichend gute Leitfaehigkeit ergeben.
Eine groessere Schwierigkeit wird sein, Stoersignale aus der Messung
fernzuhalten, denn auch die geringste Stoerspannung wird ja auch um
100-1000 verstaerkt. Stoerquellen sind dabei saemtliche Netzleitungen in
der Umgebung (auch in der Wand) und saemtliche elektronische Geraete
(Handy, Laptop, ...).
In der medizinischen Diagnostik werden EEG-Untersuchungen aus diesem
Grund oft in Raeumen gemacht, die speziell geschirmt sind (d.h. in einem
faradayschen Kaefig). Du wirst dir einen geeigneten Raum suchen muessen,
wo die vorhandenen Stoerfelder moeglichst gering sind.
Ausserdem empfiehlt es sich, den Koerper des Probanden bspw. am Bein
ueber eine grossflaechige Elektrode zu erden, denn bei Verstaerkungen
von 1000 reicht die Gleichtaktunterdrueckung von
Instrumentenverstaerkern nicht mehr unbedingt aus.
Gruesse
vorticon
vorticon schrieb:> Du muesstest die Verstaerkung sicher auf einen Wert in der> Groessenordnung 100-1000 einstellen muessen.
Nö. Verstärkungsfaktor 1000 ist für EEG nicht ausreichend, man bräuchte
10.000-100.000 als Faktor. Signal ist einige µV bei zu 300mV
DC-Offsetspannung. Macht man entweder mehrstufig oder mit speziellen ICs
wie ADS1299 von TI.
projektleander schrieb:> Nun ist es meine Frage, ab es möglich ist den Widerstand der Kopfhaut so> zu reduzieren, dass ich mit den Elektroden eine Spannung von mindestens> 3,3V messen kann.
BIO Note 6. Da ist der gut durchblutete Schädelknochen im Weg, der wirkt
fast wie ein Kurzschluss für die Signale aus dem Hirn. Daher ist der
Pegal an der Hautoberfläche nur noch im µV Bereich.
Ansonsten: Elektrodengel müsste es in der Apotheke geben.
Sicherheitshinweis: Mit Gelelektroden sinkt die Spannung die ein Mensch
an der Hautoberfläche verträgt. Der Hinweis von "Oh Doch" war durchaus
ernst gemeint - Medizingeräte müssen viel strengere Anforderungen
erfüllen als beispielsweise PCs und Laptops. Da hätte ich als Dein
Lehere/Betreuer echt Schiss...
Hallo Leander :-)
Zunaechst mal auch ein Sicherheitshinweis auch von mir. In der
Medizintechnik gelten strenge Sicherheitsrichtlininien und ein geradezu
unglaublicher Papierkrieg. Daran musst du dich natuerlich nicht halten,
aber einen Grundsatz solltest du beachten. Verbinde deinen Koerper nicht
so direkt mit einem Netzteil. (und schon garnicht irgendeiner
chinesischen Billigscheisse!) Betreibe deine Schaltungen mit Batterien.
Zum Beispiel zwei der etwas aus der Mode gekommenen 4.5V Flachbatterien
scheinen mir harmlos.
Wie man dir schon sagte muss deine Verstaerkung deutlich hoeher sein.
Auch dafuer ist eine Potentialfreiheit ueber Batterien sehr hilfreich.
Ansonsten wirst du eine Menge ueber Operationsverstaerker lernen
muessen. Das ist gut. :) Die Hersteller bieten dafuer in der Regel
einiges an Applikationen an. Du solltest mal lesen was Analog Devices,
Linear oder TI dafuer zu bieten hat. TI hat auch ein Buch zum downloaden
(Opamp for everyone) das du unbedingt lesen solltest.
Ansonsten sei noch erwaehnt das dein Vorhaben von 20-30Jahren schonmal
populaer war. Es gab damals diverse Buecher und auch Bastelanleitungen
dazu. Ein Beispiel ist das hier:
https://www.amazon.de/Bio-Elektronik-Armin-Holz/dp/3440050629/
Mit etwas suchen findest du vielleicht sowas noch.
Olaf
Lieber Leander, im New England Journal of Medicine gab es im letzten
Jahr einen interessanten Artikel, der auch für Dich interessant sein
könnte:
Fully Implanted Brain-Computer-Interface in a Locked - In- Patient with
ALS
NEJM 2016;375:2060-66
Ich beziehe diese Zeitschrift. Wenn Du den Artikel haben möchtest, melde
Dich.
Hartmut Talke, Lörrach
