Разработка и отладка макета измерительного блока регистрации для интерфейса мозг — компьютер на основе интегрального инструментального усилителя

Авторы: Ширяева В.С., Морозов Д.Д., Кулешов Д.Ю.
Опубликовано в выпуске: #3(68)/2022
DOI: 10.18698/2541-8009-2022-3-778
Раздел: Медицинские науки | Рубрика: Медицинское оборудование и приборы
Ключевые слова: инсульт, реабилитация, интерфейс мозг — компьютер, электроэнцефалография, вызванный потенциал Р300, аналоговый тракт, интегральный инструментальный усилитель, блок регистрации
Опубликовано: 19.04.2022

Современное развитие технологии интерфейсов мозг — компьютер (ИМК) активно расширяет функционал реабилитационных мероприятий и возможностей для улучшения уровня жизни пациентов с нарушением движения, в связи с чем все более востребованной становится проблема разработки дешевых и малогабаритных устройств, предназначенных для каждодневного использования. В статье описаны этапы проектирования блока регистрации биологических сигналов для потенциального применения в ИМК, осуществлены сборка и наладка схемы на беспаечной и паечной макетных платах. Проведены исследования разрабатываемого макета с использованием лабораторного оборудования для оценки характеристик схемы. Получены результаты экспериментального исследования на здоровом добровольце для оценки работоспособности макета. Указаны основные проблемы, возникшие в ходе экспериментального исследования, и предложены методы их решения.

Литература

[1] Kim J., Thayabaranathan T., Donnan G.A. et al. Global stroke statistics 2019. Int. J. Stroke., 2020, vol. 15, no. 8, pp. 819–838. DOI: https://doi.org/10.1177/1747493020909545

[2] Гремицкий И.С., Кулешов Д.Ю., Попова В.А. Применение вибротактильной стимуляции пальцев кисти в интерфейсе мозг — компьютер для реабилитации постинсультных пациентов. Политехнический молодежный журнал, 2021, № 11. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2541-8009-2021-11-746

[3] Фадеев П.А. Инсульт. М., Мир и образование, 2008.

[4] Weber L.M., Stein J. The use of robots in stroke rehabilitation: a narrative review. NeuroRehabilitation, 2018, vol. 43, no. 1, pp. 99–110. DOI: https://doi.org/10.3233/nre-172408

[5] Gremitskiy I., Levadniy I., Dmitriev A. The influence of vibro-tactile finger stimulation parameters on P300 characteristics changes for rehabilitation: pilot study on healthy subjects. USBEREIT, 2021, pp. 137–140. DOI: https://doi.org/10.1109/USBEREIT51232.2021.9455117

[6] Dmitriev A., Al-harosh Moscow, Sergeev I. et al. The optimal stimulation mode and the number of averaging epochs selection for P300 detection. USBEREIT, 2018, pp. 91–94. DOI: https://doi.org/10.1109/USBEREIT.2018.8384558

[7] Shokoueinejad Moscow, Park D.W., Jung Y.H. et al. Progress in the field of micro-electrocorticography. Micromachines, 2019, vol. 10, no. 1, art. 62. DOI: https://doi.org/10.3390/mi10010062

[8] Фролов А.А., Бобров П.Д. Интерфейс мозг-компьютер: нейрофизиологические предпосылки и клиническое применение. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2017, т. 67, № 4, с. 365–376. DOI: https://doi.org/10.7868/S0044467717040013

[9] Гнездицкий В.В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, Изд-во ТРТУ, 1997.

[10] Орлов ЮН., Суглобова О.Н. Исследование характеристик биоэлектрических электродов. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.

[11] Гордейчук А.П. Система «активной земли» в электрокардиографах. Петербургский журнал электроники, 2005, № 2, 82–87.

[12] Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии. М., МЕДпрессинформ, 2016.

[13] Кореневский Н.А., Попечителев Е.П. Узлы и элементы медицинской техники. Курск, КурсГТУ, 2009.

[14] Neuron-Spectrum-5. 32-channel EEG and long-term monitoring system. neurosoft.com: веб-сайт. URL: https://neurosoft.com/en/catalog/eeg/neuron-spectrum-5/ (дата обращения: 15.01.2022).

[15] INA118 precision, low-power instrumentation amplifier. ti.com: веб-сайт. URL: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina118.pdf (дата обращения: 15.01.2022).

[16] Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. М., Додэка-XXI, 2005.

[17] OP37. Low noise, precision, high speed operational amplifier. analog.com: веб-сайт. URL: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/OP37.pdf (дата обращения: 15.01.2022).

[18] Технические характеристики генератора произвольных форм сигналов UNI-T UTG1005A. static.chipdip.ru: веб-сайт. URL: https://static.chipdip.ru/lib/113/DOC003113028.pdf (дата обращения: 15.01.2022).