Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Gehirnströme mit dem AD623 messen


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von projektleander (Gast)


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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.

von Walta S. (walta)


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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

von Pandur S. (jetztnicht)


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Aha. Und wieviele Probanden darfst du niedergrillen ?

von ege (Gast)


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kennst Du OpenEEG?
http://openeeg.sourceforge.net/doc/modeeg/modEEGamp-v1.0.png
Dort hat man am Ausgang die Pegel von 0..4V.

Ist halt schon mehr Aufwand, als nur ein einzelner erstärker.

von Hp M. (nachtmix)


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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.

: Bearbeitet durch User
von Dieter F. (Gast)


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Vielleicht solltest Du da eher Fachkundige befragen:

http://www.musikmagieundmedizin.de/

von vorticon (Gast)


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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

von Dirk (Gast)


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Für die Gehirnströme vieler Leute gibt es keinen einzigen IC auf der 
Welt...

von Jim M. (turboj)


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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...

von Olaf (Gast)


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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

von Talke, Hartmut (Gast)


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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

von Talke, Hartmut (Gast)


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Siehe Beitrag NEJM. Ergänzung

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