RU182738U1 - Dry active electrode for neurocomputer interface - Google Patents
Dry active electrode for neurocomputer interface Download PDFInfo
- Publication number
- RU182738U1 RU182738U1 RU2018108624U RU2018108624U RU182738U1 RU 182738 U1 RU182738 U1 RU 182738U1 RU 2018108624 U RU2018108624 U RU 2018108624U RU 2018108624 U RU2018108624 U RU 2018108624U RU 182738 U1 RU182738 U1 RU 182738U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electronic module
- housing
- electrically conductive
- electrode
- electrode according
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
- A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
- A61B5/291—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам для снятия информации о мозговой деятельности или функциональном состоянии мозга человека при исследованиях методами электроэнцефалографии для последующего использования полученных данных в области нейрокомпьютерного интерфейса. Обеспечивает повышение качества сигнала электрической мозговой активности при проведении электроэнцефалографии неинвазивным методом без использования дополнительной электропроводящей контактной среды. Устройство включает электропроводящий токосъемник 1, который имеет внешние выступы 2 и контактный разъем 3. Контактный разъем 3 выполнен с обеспечением возможности его механического размещения в ответной части 4 контактного разъема 3. Контактный разъем 3 и его ответная часть выполнены с фиксацией от случайного выпадения, например, в виде соединения «кнопка для одежды». Электрод содержит корпус 5 и электронный модуль 6. Электронный модуль 6 размещен в корпусе 5. Ответная часть 4 контактного разъема 3 вмонтирована в электронный модуль 6. Электронный модуль 6 включает защитный резистор 7, соединенный с операционным усилителем 8 и аналоговым ключом 9. Аналоговый ключ 9 выполнен с обеспечением возможности приема внешнего сигнала управления, 9 з.п. ф-лы, 4 ил. The utility model relates to medical equipment, in particular, to devices for recording information about brain activity or the functional state of the human brain during studies by electroencephalography for subsequent use of the data obtained in the field of neurocomputer interface. Provides improved signal quality of electrical brain activity during electroencephalography non-invasive method without the use of additional electrically conductive contact medium. The device includes an electrically conductive current collector 1, which has external protrusions 2 and a contact connector 3. The contact connector 3 is configured to be mechanically located in the mate 4 of the contact 3. The connector 3 and its mate are secured against accidental loss, for example, in the form of a “button for clothes” connection. The electrode contains a housing 5 and an electronic module 6. An electronic module 6 is housed in the housing 5. The counterpart 4 of the connector 3 is mounted on the electronic module 6. The electronic module 6 includes a protective resistor 7 connected to an operational amplifier 8 and an analog key 9. Analog key 9 made with the possibility of receiving an external control signal, 9 z.p. f-ly, 4 ill.
Description
Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам для снятия информации о мозговой деятельности или функциональном состоянии мозга человека при исследованиях методами электроэнцефалографии для последующего использования полученных данных в области нейрокомпьютерного интерфейса.The utility model relates to medical equipment, in particular, to devices for recording information about brain activity or the functional state of the human brain during studies by electroencephalography for subsequent use of the data obtained in the field of neurocomputer interface.
Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) (называемый также прямой нейронный интерфейс, мозговой интерфейс, интерфейс мозг-компьютер, BCI -brain-computer interface) - система, предназначенная для обмена информацией между мозгом и электронным устройством (например, компьютером). Она позволяет пользователю взаимодействовать с внешним миром без посредства нервов и мышц, только с помощью управляющих сигналов, генерируемых его мозговой деятельностью посредством односторонней или двухсторонней связи между мозгом и электронным устройством.Neurocomputer Interface (NCI) (also called direct neural interface, brain interface, brain-computer interface, BCI-brain-computer interface) is a system designed to exchange information between the brain and an electronic device (e.g. computer). It allows the user to interact with the outside world without the help of nerves and muscles, only with the help of control signals generated by his brain activity through one-way or two-way communication between the brain and the electronic device.
На данный момент благодаря НКИ, стало возможным общение с парализованными больными, также нейропротезирование и лечение некоторых болезней. В исследовательских целях нейрокомпьютерный интерфейс позволяет узнать какие участки мозга отвечают за зрительное, эмоциональное восприятия и т.д. В игровой индустрии проводятся эксперименты, где испытуемые играют на компьютере при помощи электрических сигналов мозга.At the moment, thanks to NCI, it has become possible to communicate with paralyzed patients, as well as neuro prosthetics and the treatment of certain diseases. For research purposes, the neurocomputer interface allows you to find out which parts of the brain are responsible for visual, emotional perception, etc. In the gaming industry, experiments are conducted where subjects play on a computer using electrical brain signals.
Нейрокомпьютерный интерфейс обнаруживает паттерны активации деятельности в мозге, которые соответствуют желаемому действию человека. Всякий раз, когда пользователь производит их изменение, нейрокомпьютерный интерфейс в ответ способен перевести новые паттерны в действие, соответствующее воле пользователя. Распознавание определенного набора шаблонов включает в себя следующие этапы: получение сигнала, предварительная обработка, интерпретация и классификация данных.The neurocomputer interface detects patterns of activation of activity in the brain that correspond to the desired human action. Whenever the user changes them, the neurocomputer interface in response is able to translate the new patterns into action corresponding to the will of the user. Recognizing a specific set of patterns includes the following steps: receiving a signal, preprocessing, interpreting and classifying the data.
Одним из направлений существующих технологий получения сигналов от электрической мозговой активности является неинвазивный метод, заключающийся в снятии с кожи головы человека внешних сигналов (в основном, импульсов мозговой активности) с помощью наружных электродов. Этот метод известен как электроэнцефалография (ЭЭГ). Неинвазивные методы ЭЭГ используются в приложениях нейрокомпьютерного интерфейса, потому что они обеспечивают приемлемое качество сигнала в сочетании с низкой стоимостью и простотой в использовании.One of the directions of existing technologies for receiving signals from electrical brain activity is the non-invasive method, which consists in removing external signals (mainly pulses of brain activity) from the human scalp using external electrodes. This method is known as electroencephalography (EEG). Non-invasive EEG methods are used in neurocomputer interface applications because they provide acceptable signal quality combined with low cost and ease of use.
Как правило, электроэнцефалограмма (ЭЭГ) регистрируется с поверхности головы с помощью электродов посредством специального геля, являющегося дополнительной электропроводящей контактной средой. Одним из главных преимуществ проведения ЭЭГ-исследований с использованием геля является надежность их контакта с кожей головы и качество получаемого сигнала. Однако, имеются недостатки его использования - длительное время монтажа электродов, необходимость очищения электродов после каждого использования и волос после записи, высыхание электропроводящего геля при длительном исследовании. В некоторых ситуациях эти недостатки отрицательно влияют на результаты исследований. Например, при массовых исследованиях функций мозга, при диагностике неврологических расстройств у детей, в особенности при проведении исследований в ночное время суток, при длительных исследованиях, при осуществлении контроля состояния реанимационных больных, а также при применении в бытовых (не клинических) условиях в повседневной жизни, в частности для контроля инвалидной коляски, или приведения в движение протеза конечности человека или для воспроизведения текста на экране электронного устройства с помощью мысли, то есть при выполнении повседневных умственных задач.As a rule, an electroencephalogram (EEG) is recorded from the surface of the head using electrodes by means of a special gel, which is an additional electrically conductive contact medium. One of the main advantages of conducting EEG studies using a gel is the reliability of their contact with the scalp and the quality of the received signal. However, there are drawbacks to its use - the long installation time of the electrodes, the need to clean the electrodes after each use and hair after recording, drying of the electrically conductive gel with a long study. In some situations, these shortcomings adversely affect research results. For example, in mass studies of brain functions, in the diagnosis of neurological disorders in children, especially when conducting studies at night, during long-term studies, when monitoring the state of resuscitation patients, as well as when used in everyday (non-clinical) conditions in everyday life in particular to control a wheelchair, or to move a prosthesis of a person’s limb or to reproduce text on the screen of an electronic device with the help of thought, that is, when of everyday mental tasks.
Поэтому возникла потребность создания так называемых «сухих» электродов, которые обеспечивали бы для поставленных целей приемлемое качество передачи сигнала без использования дополнительной электропроводящей контактной среды.Therefore, there was a need to create the so-called "dry" electrodes, which would provide an acceptable signal transmission quality without the use of an additional electrically conductive contact medium.
Из существующего уровня техники известен сухой активный электрод для нейрокомпьютерного интерфейса, включающий электропроводящий токосъемник, имеющий внешние выступы, и контактный разъем, выполненный с обеспечением возможности механического размещения в ответной части контактного разъема (см., напр, http://www.gtec.at/Products/Electrodes-and-Sensors/g.SAHARA-Specs-Features). Выполнение токосъемника съемным позволяет при контроле его загрязнения обеспечить быструю замену на новый, что влияет на надежность электрического контакта с кожей головы. Кроме того, съемный электрод обеспечивает гигиеничность и позволяет использовать электроды разными людьми. Однако, недостатком описанного устройства является недостаточно высокое качество регистрации сигналов электрической мозговой активности по причине удаленности от электрода активной части - усилителя. Сигнал от электрода передается по проводу на ЭЭГ усилитель, подключаемый к обрабатывающему сигнал устройству либо встроенный в него. Электромагнитные помехи, создаваемые любой другой аппаратурой, находящейся поблизости, и механические помехи, возникаемые при движении или вибрациях провода ЭЭГ электрода, не позволяют передаваемому сигналу сохранять его амплитуду и форму в начальном, снятом с головы человека, виде, что существенно влияет на достоверность дальнейшей обработки этого сигнала, и, следовательно, на качество проводимых исследований. Кроме того, данное техническое решение не предусматривает контроль за правильностью позиционирования электрода на голове человека и достаточностью контакта электрода с кожей головы, что в свою очередь также влияет на качество снимаемого сигнала.A dry active electrode for a neurocomputer interface is known from the prior art, including an electrically conductive current collector having external protrusions and a contact connector configured to mechanically be placed in the contact part of the contact connector (see, for example, http://www.gtec.at /Products/Electrodes-and-Sensors/g.SAHARA-Specs-Features). The execution of the current collector removable allows for the control of its contamination to provide quick replacement with a new one, which affects the reliability of electrical contact with the scalp. In addition, a removable electrode provides hygiene and allows the use of electrodes by different people. However, the disadvantage of the described device is the insufficiently high quality of registration of signals of electrical brain activity due to the distance from the electrode of the active part - the amplifier. The signal from the electrode is transmitted by wire to the EEG amplifier, which is connected to the signal processing device or built into it. Electromagnetic interference caused by any other equipment located nearby and mechanical interference caused by the movement or vibration of the EEG electrode wire do not allow the transmitted signal to maintain its amplitude and shape in the initial form taken from the person’s head, which significantly affects the reliability of further processing this signal, and, therefore, on the quality of research. In addition, this technical solution does not provide for monitoring the correct positioning of the electrode on the human head and the adequacy of the contact of the electrode with the scalp, which in turn also affects the quality of the recorded signal.
Задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является получение более достоверной информации результатов анализа электроэнцефалограммы при проведении электроэнцефалографии неинвазивным методом без использования дополнительной электропроводящей контактной среды.The task to which the present technical solution is aimed is to obtain more reliable information on the results of the analysis of the electroencephalogram when conducting electroencephalography by a non-invasive method without using an additional electrically conductive contact medium.
Поставленная задача решается за счет того, что в сухом активном электроде для нейрокомпьютерного интерфейса, включающем электропроводящий токосъемник, имеющий внешние выступы и контактный разъем, выполненный с обеспечением возможности механического размещения в ответной части контактного разъема, согласно полезной модели электрод содержит корпус и электронный модуль, при этом ответная часть контактного разъема вмонтирована в электронный модуль, размещенный в корпусе и включающий защитный резистор, соединенный с операционным усилителем и аналоговым ключом, выполненным с обеспечением возможности приема внешнего сигнала управления.The problem is solved due to the fact that in a dry active electrode for a neurocomputer interface, including an electrically conductive current collector having external protrusions and a contact connector, configured to provide mechanical placement in the mating part of the contact connector, according to a utility model, the electrode contains a housing and an electronic module, the mating connector is mounted in an electronic module located in the housing and includes a protective resistor connected to the operational force elem and analog key adapted to enable receiving an external control signal.
Электронный модуль может быть подпружинен относительно корпуса, предпочтительно посредством амортизирующей вставки, выполненной из мягкого эластичного материала и установленной между электронным модулем и стенкой корпуса.The electronic module may be spring loaded relative to the housing, preferably by means of a shock absorbing insert made of soft elastic material and mounted between the electronic module and the wall of the housing.
Электропроводящий токосъемник может быть выполнен в виде диэлектрика с нанесенным на его поверхность покрытием серебро/хлорид серебра.The electrically conductive current collector can be made in the form of a dielectric coated with silver / silver chloride coating on its surface.
Электропроводящий токосъемник может быть выполнен из электропроводящего материала.The electrically conductive current collector may be made of electrically conductive material.
Электронный модуль может быть снабжен отводящими проводами.The electronic module may be equipped with lead wires.
В корпусе выполнен кольцевой выступ для обеспечения возможности его закрепления в установочном гнезде держателя электродов.An annular protrusion is made in the housing to enable its fixing in the mounting socket of the electrode holder.
В нижней части корпуса выполнены углубления для обеспечения возможности извлечения электропроводящего токосъемника из ответной части контактного разъема.Recesses are made in the lower part of the casing to enable the extraction of the electrically conductive current collector from the mating part of the contact connector.
Корпус может быть выполнен разъемным.The housing can be made detachable.
Электронный модуль может быть выполнен в виде печатной платы и дополнительно снабжен микроконтроллером и соединенным с ним цифровым потенциометром, который в свою очередь соединен с выходом операционного усилителя и с конденсатором цепи компенсации.The electronic module can be made in the form of a printed circuit board and is additionally equipped with a microcontroller and a digital potentiometer connected to it, which in turn is connected to the output of the operational amplifier and to the capacitor of the compensation circuit.
Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью существенных признаков, является повышение качества сигнала электрической мозговой активности при проведении электроэнцефалографии неинвазивным методом без использования дополнительной электропроводящей контактной среды путем обеспечения плотного контакта электропроводящего токосъемника с кожей головы человека с контролем правильности установки электрода и передачей сигнала на операционный усилитель для усиления сигнала до передачи его по проводам к внешним устройствам.The technical result achieved by the given set of essential features is to improve the quality of the signal of electrical brain activity during electroencephalography by a non-invasive method without using an additional electroconductive contact medium by ensuring tight contact of the electroconductive current collector with the skin of a person’s head with the correct installation of the electrode and transmitting the signal to an operational amplifier to enhance signal before transferring it by wire to external devices properties.
Выполнение электропроводящего токосъемника с внешними выступами позволяет улучшить качество контакта выступов с кожей головы за счет возможности размещения волос человека между этими выступами, что обеспечивает плотное прилегание контакта электропроводящего токосъемника к коже головы человека, и, следовательно, повышает качество сигнала электрической мозговой активности.The implementation of the electrically conductive current collector with external protrusions allows to improve the quality of the contact of the protrusions with the scalp due to the possibility of placing human hair between these protrusions, which ensures a snug fit of the contact of the electrically conductive current collector to the skin of the human head, and, therefore, improves the signal quality of electrical brain activity.
Выполнение электропроводящего токосъемника съемным позволяет соблюсти чистоту его внешних выступов при любой интенсивности исследований, что влияет на качество его контакта с кожей головы и повышает качество приема сигнала.The implementation of the electrically conductive current collector removable allows you to maintain the purity of its external protrusions at any intensity of research, which affects the quality of its contact with the scalp and improves the quality of signal reception.
Снабжение устройства электронным блоком, куда снятый сигнал передается через контактный разъем и его ответную часть, вмонтированную в электронный модуль, в чистом виде без искажений и помех по причине отсутствия проводов, с целью его усиления в самом электроде посредством операционного усилителя электронного блока до передачи сигнала по проводам, обеспечивает повышение устойчивости сигнала к внешним помехам при последующей передаче его на внешнее электронное устройство для дальнейшей обработки.Supply the device with an electronic unit, where the captured signal is transmitted through the contact connector and its counterpart, mounted in the electronic module, in its pure form without distortion and interference due to the absence of wires, in order to amplify it in the electrode itself through the operational amplifier of the electronic unit before transmitting the signal via wires, provides increased signal stability to external noise during subsequent transmission to an external electronic device for further processing.
Снабжение электронного блока аналоговым ключом, выполненным с обеспечением возможности приема внешнего сигнала управления, позволяет контролировать правильность установки электрода для достижения плотного контакта электропроводящего токосъемника с кожей головы человека.The supply of the electronic unit with an analog key made with the possibility of receiving an external control signal allows you to control the correct installation of the electrode to achieve tight contact of the electrically conductive current collector with the skin of a person’s head.
Все приведенные в независимом пункте формулы полезной модели признаки являются существенными, поскольку в совокупности влияют на один технический результат - повышение качества сигнала электрической мозговой активности при проведении электроэнцефалографии неинвазивным методом без использования дополнительной электропроводящей контактной среды.All the attributes given in the independent claim of the utility model formula are significant, since in the aggregate they affect one technical result - improving the quality of the signal of electric brain activity during electroencephalography by a non-invasive method without using an additional electrically conductive contact medium.
Сущность заявленного устройства поясняется чертежами, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному решению, а лишь являющимися иллюстрирующими материалами частного случая выполнения устройства, гдеThe essence of the claimed device is illustrated by drawings, not covering and, moreover, not limiting the scope of claims for this decision, but only being illustrative materials of a particular case of the device, where
на фиг. 1 изображен сухой активный электрод, продольный разрез;in FIG. 1 shows a dry active electrode, a longitudinal section;
на фиг. 2 изображен сухой активный электрод с амортизирующей вставкой, продольный разрез;in FIG. 2 shows a dry active electrode with a shock absorbing insert, a longitudinal section;
на фиг. 3 изображен электронный блок, принципиальная электрическаяin FIG. 3 shows the electronic unit, the principal electrical
схема;scheme;
на фиг. 4 изображен электронный блок с микроконтроллером, принципиальная электрическая схема.in FIG. 4 shows an electronic unit with a microcontroller, a circuit diagram.
Сухой активный электрод нейрокомпьютерного интерфейса для съема электрических биопотенциалов мозга включает электропроводящий токосъемник 1, который имеет внешние выступы 2 и контактный разъем 3. Контактный разъем 3 выполнен с обеспечением возможности его механического размещения в ответной части 4 контактного разъема 3. Контактный разъем 3 и его ответная часть выполнены с фиксацией от случайного выпадения, например в виде соединения «кнопка для одежды». Электрод содержит корпус 5 и электронный модуль 6. Электронный модуль 6 размещен в корпусе 5. Ответная часть 4 контактного разъема 3 вмонтирована в электронный модуль 6. Электронный модуль 6 включает защитный резистор 7, соединенный с операционным усилителем 8 и аналоговым ключом 9. Аналоговый ключ 9 выполнен с обеспечением возможности приема внешнего сигнала управления.The dry active electrode of the neurocomputer interface for removing electrical brain biopotentials includes an electrically conductive
Между электропроводящим токосъемником 1 и остальной схемой расположен защитный резистор 7 номиналом 33 кОм или более. Его величина определяется требованиями электробезопасности (тип BF по ГОСТ Р 50267.0-92) -утечка не более 100 мкА при отказе. Операционный усилитель 8 включен по схеме неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления +1. Его задача передать сигнал от места контакта сухого электрода по кабелю на внешнее устройство (например, электроэнцефалограф).Between the electrically conductive
С целью дополнительного обеспечения плотного прилегания контакта электропроводящего токосъемника 1 к коже головы человека электронный модуль 6 может быть подпружинен относительно корпуса, например, посредством амортизирующей вставки 10 (демпфера), выполненной из мягкого эластичного материала и установленной между электронным модулем 6 и стенкой корпуса 5. При таком выполнении электронного модуля 6 гарантирован равномерный прижим электропроводящего токосъемника 1 к коже человека при расположении электрода в разных позициях на голове. Выполнение электронного модуля 6 подпружиненным относительно корпуса 5 обеспечивает перемещение электронного модуля 6 с вставленным в него электропроводящим токосъемником 1 до 2-3 мм внутри корпуса 5, что способствует уменьшению жесткости контакта электрода с поверхностью головы и может обеспечить небольшой наклон сменной части электрода к поверхности головы относительно корпуса 5.In order to further ensure a tight fit of the contact of the electrically conductive
В предпочтительном варианте выполнения устройства электронный модуль 6 выполнен в виде печатной платы.In a preferred embodiment of the device, the
Электропроводящий токосъемник 1 может быть выполнен в виде диэлектрика с нанесенным на его поверхность покрытием серебро/хлорид серебра (Ag/AgCl) или электропроводящего материала. При любом выполнении обеспечивается электрическая передача сигнала от электропроводящего токосъемника 1 контактному разъему 3.The electrically conductive
Электронный модуль 6 соединен с отводящими проводами (на чертежах условно не показано), по которым подается напряжение питания, передается выходной аналоговый сигнал на внешнее устройство и поступает внешний сигнал управления электродом. Отводящие провода припаиваются к электронному блоку 6 и выводятся через отверстие в корпусе 5.The
В корпусе 5 выполнен кольцевой выступ 11 для обеспечения возможности его закрепления на держателе электродов. В виде держателя электродов чаще всего используют эластичную шапочку с установочными гнездами, выполненными в зонах, соответствующих стандартной системе отведений.An
В нижней части корпуса 5 могут быть выполнены углубления 12, позволяющие пользователю удобнее ухватить электропроводящий токосъемник 1 для его извлечения из ответной части 4 контактного разъема 3 при возникновении необходимости его замены.In the lower part of the
Для обеспечения ремонтопригодности устройства корпус 5 может быть выполнен разъемным.To ensure maintainability of the device, the
Для обеспечения возможности цифрового управления устройством электронный модуль может быть снабжен микроконтроллером 13. Для обеспечения компенсации собственной входной емкости электрода, к микроконтроллеру 13 может подключаться цифровой потенциометр 14, который в свою очередь соединен с выходом операционного усилителя 8 и с конденсатором 15 цепи компенсации. При обладании кабелем определенной емкостью (обычно до несколько десятков пФ на метр), в этом случае в обратной связи операционного усилителя 8 применена схема компенсации емкостной нагрузки. Поддержка измерения импеданса реализована с помощью аналогового ключа 9, управляемого встроенным микроконтроллером 13.To enable digital control of the device, the electronic module can be equipped with a
Сухой активный электрод для нейрокомпьютерного интерфейса используется следующим образом.A dry active electrode for a neurocomputer interface is used as follows.
Электроды устанавливают на коже головы человека в зонах стандартных отведений и фиксируют при помощи специального держателя электродов. При этом, в результате небольших круговых движений, совершаемых при помощи электрода, большая масса волос размещается между внешними выступами 2, давая возможность внешним выступам 2 плотно контактировать с кожей головы. В виде держателя электродов чаще всего используют эластичную шапочку с установочными гнездами, выполненными в зонах, соответствующих стандартной системе отведений. С помощью отводящих проводов электрод подключают к внешнему устройству. При сборке провода припаиваются к электронному модулю 6, который укладывается в корпус 5, а провода выводятся через отверстие в корпусе 5. В исходном положении аналоговый ключ 9 разомкнут.The electrodes are mounted on the skin of a person’s head in areas of standard leads and fixed using a special electrode holder. At the same time, as a result of small circular motions made with the electrode, a large mass of hair is placed between the
Напряжение питания электрода подается с внешнего устройства на электронный модуль 6 по двум проводам (питание и земля). Далее происходит оценка правильности установки электрода, которая происходит следующим образом. Аналоговый ключ 9 замыкает входной сигнал с электропроводящего токосъемника 1 на землю для обеспечения пути возврата тока. Через индифферентный электрод (отличается от основных рабочих электродов - он просто провод к токосъемнику) через токоизмерительное сопротивление (внутри внешнего устройства) подается небольшое переменное напряжение (до 3 В, 10-30 Гц). Получается делитель напряжения, в котором не известен импеданс контакта электрод-кожа. Остальные величины известны - напряжение на контакте и подаваемый ток. Из них рассчитывают импеданс (R=U/I) контакта. Если импеданс (сопротивление) слишком большой (более 100 кОм), то электрод имеет плохой контакт и его нужно переустановить на голове. После проверки, что все электроды имеют импеданс меньше заданного, внешнее устройство выключает ключ внутри электрода и переходит в режим регистрации.The voltage of the electrode is supplied from an external device to the
Далее начинается этап исследования, заключающийся в съеме и передаче сигнала на внешнее устройство. Сигнал через кожу головы поступает на внешние выступы 2 электропроводящего токосъемника 3, потом по контактному разъему 3 через ответную его часть 4 поступает в электронный модуль 6, а именно на вход защитного резистора 7. По умолчанию аналоговый ключ 9 разомкнут и сигнал поступает на вход операционного усилителя 8. По команде извне аналоговый ключ 9 замыкает защитный резистор 7 на землю, так создается путь возврата для измерительного тока. Усиленный аналоговый сигнал передается по проводу на внешнее устройство для прохождения дальнейшей обработки.Next, the research phase begins, consisting in the removal and transmission of the signal to an external device. The signal through the scalp enters the
При работе устройства со встроенным в электронный модуль 6 микроконтроллером 13 и соединенным с ним цифровым потенциометром 14, который в свою очередь соединен с выходом операционного усилителя 8 и с конденсатором 15 цепи компенсации в исходном положении микроконтроллер 13 находится в режиме ожидания с выключенным тактовым сигналом и не оказывает влияние по питанию на аналоговые цепи. Перед подачей команды на микроконтроллер 13 цифровая линия управления переводится извне в состояние логической «1», чтобы микроконтроллер 13 мог выйти из режима ожидания. Затем он готов принимать команды по двунаправленной полудуплексной цифровой линии управления. Компенсация входной емкости контакта электрод-кожа происходит благодаря конденсатору 15 цепи компенсации и предназначена для режима регистрации с очень большим сопротивлением контакта. Емкость контакта может достигать 100 пФ и иметь достаточно большой разброс (в несколько раз), что приводит к различию в амплитудах сетевой наводки 50 Гц на разные электроды. После компенсации входная емкость на электроде нормализуется и различие в амплитудах минимизируется. В качестве потенциометра используется цифровой потенциометр 100 кОм на 128 положений, управляемый от микроконтроллера 13. По умолчанию аналоговый ключ 9 разомкнут и сигнал с электропроводящего токосъемника 1 поступает на вход операционного усилителя 8. По команде извне ключ замыкает защитный резистор на землю, так создается путь возврата для измерительного тока. Таким способом выполнена поддержка измерения импеданса контакта с кожей.When the device is operating with a
Применение заявленного устройства позволяет получить более достоверную информацию результатов анализа ЭЭГ при проведении электроэнцефалографии неинвазивным методом без использования дополнительной электропроводящей контактной среды, поскольку обеспечивает передачу качественного сигнала, а, следовательно, повышает качество его регистрации.The use of the claimed device allows to obtain more reliable information on the results of EEG analysis during electroencephalography by a non-invasive method without using an additional electrically conductive contact medium, since it ensures the transmission of a high-quality signal and, therefore, improves the quality of its registration.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018108624U RU182738U1 (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Dry active electrode for neurocomputer interface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018108624U RU182738U1 (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Dry active electrode for neurocomputer interface |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU182738U1 true RU182738U1 (en) | 2018-08-29 |
Family
ID=63467496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018108624U RU182738U1 (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Dry active electrode for neurocomputer interface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU182738U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021118388A1 (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Object handling system |
RU222921U1 (en) * | 2023-09-29 | 2024-01-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейри" | EEG ANALYSIS MODULE BUILT INTO STEREO HEADSET |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4967038A (en) * | 1986-12-16 | 1990-10-30 | Sam Techology Inc. | Dry electrode brain wave recording system |
KR20050072965A (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-13 | 림스테크널러지주식회사 | Active dry sensor module for measurement of bioelectricity |
JP2010264174A (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Hitachi Cable Ltd | Surface myoelectric potential sensor |
RU2479252C2 (en) * | 2007-06-22 | 2013-04-20 | Си Эм Ти И ДИВЕЛОПМЕНТ ЛИМИТЕД | Method and apparatus for scalp electric potential measurement |
US9339642B1 (en) * | 2013-03-13 | 2016-05-17 | Soterix Medical, Inc. | System and method for conducting multi-electrode electrical stimulation |
EP3066981A1 (en) * | 2013-11-04 | 2016-09-14 | Universidad de Sevilla | Intelligent bioimpedance sensor for biomedical applications |
US9861746B2 (en) * | 2012-06-08 | 2018-01-09 | Medtronic Minimed, Inc. | Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods |
-
2018
- 2018-03-12 RU RU2018108624U patent/RU182738U1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4967038A (en) * | 1986-12-16 | 1990-10-30 | Sam Techology Inc. | Dry electrode brain wave recording system |
KR20050072965A (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-13 | 림스테크널러지주식회사 | Active dry sensor module for measurement of bioelectricity |
RU2479252C2 (en) * | 2007-06-22 | 2013-04-20 | Си Эм Ти И ДИВЕЛОПМЕНТ ЛИМИТЕД | Method and apparatus for scalp electric potential measurement |
JP2010264174A (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Hitachi Cable Ltd | Surface myoelectric potential sensor |
US9861746B2 (en) * | 2012-06-08 | 2018-01-09 | Medtronic Minimed, Inc. | Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods |
US9339642B1 (en) * | 2013-03-13 | 2016-05-17 | Soterix Medical, Inc. | System and method for conducting multi-electrode electrical stimulation |
EP3066981A1 (en) * | 2013-11-04 | 2016-09-14 | Universidad de Sevilla | Intelligent bioimpedance sensor for biomedical applications |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021118388A1 (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Object handling system |
RU222921U1 (en) * | 2023-09-29 | 2024-01-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейри" | EEG ANALYSIS MODULE BUILT INTO STEREO HEADSET |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Usakli | Improvement of EEG signal acquisition: An electrical aspect for state of the art of front end | |
US20240115851A1 (en) | Neurostimulation or electromyography cuff | |
Sullivan et al. | A brain-machine interface using dry-contact, low-noise EEG sensors | |
US8989835B2 (en) | Systems and methods to gather and analyze electroencephalographic data | |
US20170027517A9 (en) | Wearable System for Detecting and Measuring Biosignals | |
US20050261559A1 (en) | Wireless physiological monitoring system | |
WO2006132958A2 (en) | Neurophysiological wireless bio-sensor | |
EP2698099B1 (en) | Systems and methods to gather and analyze electroencephalographic data | |
CN110996768A (en) | Measuring electrical activity | |
Guermandi et al. | A wearable device for minimally-invasive behind-the-ear eeg and evoked potentials | |
CN109124628A (en) | A kind of myoelectricity acquisition device based on flexible active electrode | |
RU182738U1 (en) | Dry active electrode for neurocomputer interface | |
Debbarma et al. | A lightweight flexible wireless electrooculogram monitoring system with printed gold electrodes | |
Mora et al. | A BCI platform supporting AAL applications | |
Lovelace et al. | Modular, bluetooth enabled, wireless electroencephalograph (EEG) platform | |
Mihajlović et al. | Noninvasive wearable brain sensing | |
KR102171566B1 (en) | Method, apparatus and computer program for measuring biological signals | |
Debbarma et al. | A wireless flexible electrooculogram monitoring system with printed electrodes | |
Goto et al. | Development of Hands‐Free Remote Operation System for a Mobile Robot Using EOG and EMG | |
CA3120321A1 (en) | Contactless electrode for sensing physiological electrical activity | |
Hazrati et al. | Wireless brain signal recordings based on capacitive electrodes | |
CN113730800A (en) | Electrode cap integrating current stimulation and electroencephalogram acquisition | |
Chakraborty et al. | Development of a wireless wearable electrooculogram recorder for IoT based applications | |
Kappel | Development and characterization of ear-EEG for real-life brain-monitoring | |
Rakhmatulin | ironbci. Open source. Brain-computer interface with the embedded board to monitor the physiological subject's condition and environmental parameters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20200127 |