4. Создание реального прибора и его тестирование

Прототипный образец разрабатываемого прибора создавался в НИИЦМТ под руководством доктора технических наук Дмитрия Васильевича Белика. Все составные элементы прибора соответствуют разрабатываемой измерительной системе. Механические и крепежные элементы были собраны и закреплены инженером по механике, сотрудником НИИЦМТ.

4.1. Устройство бесконтактного считывания сигналов головного мозга

Рис.39. Вид спереди созданного аппарата

Антенна, экранированная от помех, крепится на штативе к корпусу установки. Сверху на корпусе есть переключатель длины проводника в антенне. Голова пациента при исследовании должна находиться в специальной полости, снизу антенного блока. Далее после антенны сигнал по кабелю идет на колебательный контур, который с помощью резонанса выделяет необходимые частоты, отделяя тем самым полезный сигнал от большого числа внешних помех. После чего сигнал поступает на предусилитель, который увеличивает амплитуду сигнала примерно в 1000 раз (питается усилитель и вся электронная схема от 2х батарей по 6 вольт каждая).

Рис.40. Электронная «начинка» системы (колебательный контур, батарейки и спаянная плата)

Зачем усиленный сигнал необходимо оцифровать, для этого мы подаем его на многофункциональную плату ввода/вывода, на аналоговый вход. После АЦП в плате, дискретные точки оцифрованного сигнала группируются в массивы по 1000 отсчетов в буфере этой же платы и подаются в виртуальный прибор, спроектированный в Lab VIEW.

Подробные фотоматериалы представлены в приложении 1.

4.2. Тестирование прибора

Тестирование итогового прибора проводилось с помощью специального спроектированного генератора. Данный генератор способен излучать электромагнитные волны разной частоты. Результат работы антенно-усилительного блока отображался на дисплее осциллографа. Тестирование прошло успешно, так как созданный прибор смог уловить волны, испускаемые тестовым генератор, в частности волну с частотой в 2 Гц. В данном случае частота пойманных волн будет зависеть от характеристик колебательного контура, а именно от индуктивности и емкости контура.

Тестирование виртуального прибора производилось отдельно. С помощью дополнительного тестового блока спроектированного в Lab VIEW.

Исходные тестовые сигналы:

Рис.41. Тестовые сигналы

Тестовые сигналы суммируются в один, который подается на полосовые фильтры.

И, сигналы, полученные в результате фильтрации в виртуальном приборе:

Рис.42. Сигналы в результате фильтрации

По получившимся графикам можно сказать, что они соответствуют и довольно приближены к сигналам, генерируемым в тестовом блоке. А это означает, что спроектированный виртуальный прибор пригоден для выделения ритмов головного мозга из единого сигнала, поступающего с антенны (естественно после усиления и АЦП).

Запись результатов в файл и чтение информации из файла также работает исправно:

Рис.43. Чтение информации о нейроактивности головы из файла.

Заключение

На сегодняшний день область, в которой будет функционировать созданный прибор, не развита, не аппаратно не теоретически. Поэтому спроектированный прибор является инновационным.

Бесспорно, основную часть поставленной задачи мы выполнили. Спроектировали необходимую систему, фильтры и виртуальный прибор. Создали реальное устройство, и проверили его работоспособность.

Конечно, данное устройство находится на начальном, прототипном уровне, что является большим стимулом для дальнейшего развития данного прибора. Его тестирования, настройки и доработки. При этом приоритетной задачей, в перспективе, является построение аналогичного прибора, только не для диагностики, а для воздействия на человека низкоамплитудными сигналами, соответствующими по своим характеристикам ритмам головного мозга.

Список литературы.

1. Википедия: Электроэнцефалограф URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%8D%D0%BD%D1%86%D0%B5%D1%84%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84 (дата обращения: 27.05.2011)

2. Википедия: Электроэнцефалограмма URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%8D%D0%BD%D1%86%D0%B5%D1%84%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0 (дата обращения: 26.05.2011)

3. Stormoff: Электроэнцефалографы URL: http://www.stormoff.ru/catalog_357_146.html (дата обращения: 01.06.2011)

4. Technologyreview: Biosensors Comfortable Enough to Wear 24-7 URL: http://www.technologyreview.com/biomedicine/25701/page2/ (дата обращения: 04.06.2011)

5. Alldatasheet: Datasheet 8066AR URL: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/83618/AD/AD8066AR-REEL.html (дата обращения: 29.05.2011)

6. Gaw.ru: Реализация фильтров на операционных усилителях UTL: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_11_6.htm (дата обращения: 05.06.2011)

7. Белик Д. В. Начала электромагнитной физики. – Новосибирск , 2010

8. Щетинин Ю.И. Лекции по курсу «Теория и обработка сигналов». Семестр 6, 2009 г.

9. Рангайян Р.М. Анализ биомедицинских сигналов. Практический подход. –М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 440 с.

10. Илясов Л.В. Биомедицинская измерительная техника. – М.: Высшая школа, 2007.

11. Попечителев Е. П., Кореневский Н. А. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника. – М.: Высшая школа, 2002.

Приложение 1.

Рис.П.1,2. Мобильная катушка для снятия электромагнитных сигналов, и вид сбоку созданной установки.

Рис.П.3,4. Установка без подключения к персональному компьютеру, а также фотография установки с отверстием для головы испытуемого.

64