Electroencefalógrafo inalámbrico de bajo consumo

Causa, Martin - La Paz Mastandrea, Franco Nicolas - Radi Severo, Santiago Nicolas

Supervisor(es): Oreggioni, Julián

Resumen:

El proyecto consistió en desarrollar un electroencefalógrafo inalámbrico de bajo consumo y tamaño reducido, desde la adquisición de la señal hasta su transmisión inalámbrica y visualización en un PC. El hecho de que el sistema sea inalámbrico es para que el paciente pueda moverse libremente por un tiempo razonable en un entorno de corta distancia, permitiendo extender el campo de aplicación de los estudios tradicionales de electroencefalografía (EEG). El sistema se compone de un módulo remoto y un PC. El módulo remoto se encarga de adquirir las señales de EEG, amplificarlas, filtrarlas, digitalizarlas, procesarlas y enviarlas de forma inalámbrica al PC. El PC recibe los datos transmitidos por el módulo remoto y a través de una interfaz de usuario despliega las señales adquiridas. La interfaz de usuario permite controlar la operación, configurar el módulo remoto y almacenar los datos recolectados. El módulo remoto consta de un front-end analógico con dos integrados RHD2132 de Intan Technologies, un microcontrolador MSP432 de Texas Instruments y una radio Wi-Fi CC3100 de Texas Instruments. Los dos RHD2132 permiten adquirir, amplificar, filtrar y digitalizar hasta 64 señales biológicas, todas relativas a una referencia común. Posee un filtro con ancho de banda programable, alto rechazo al modo común, alta impedancia y bajo ruido a la entrada, y un conversor A/D de 16 bits. El MSP432 es un microcontrolador ARM de muy bajo consumo (8, 5mA en modo activo, 70µA en modo bajo consumo), cuenta con un reloj interno de 48MHz, unidad de punto flotante y se encarga de controlar el funcionamiento del módulo remoto. A través de una interfaz de usuario implementada desde un PC, la cual se maneja a través de MatLab, se puede programar la frecuencia de muestreo, el ancho de banda del filtro, la cantidad de canales de adquisición o bien incluir hasta 6 canales de sincronismo para estudios de reacción a estímulos. Se caracterizó el sistema mediante una serie de pruebas, entre ellas, se testeó la comunicación inalámbrica entre el módulo remoto y el PC, se realizaron mediciones de las tareas principales del software embebido en el microcontrolador determinando las limitaciones del sistema, se determinaron las frecuencias máximas a las cuales funciona el sistema corroborando los tiempos medidos en el software, se midieron los consumos de los distintos componentes en distintos estados y se midió la autonomía del sistema. Como producto final, se obtuvo un sistema capaz de adquirir hasta 29 señales (fácilmente extendible a 64 señalesy 6 señales de sincronismo) durante más de 24 horas, con una frecuencia de muestreo programable entre 92 Hz y 9850 Hz. El sistema admite 4 tipos de configuraciones : los 29 canales, 21 canales predefinidos, 4 canales predefinidos, o 1 canal a elección entre los 29 posibles. Posee un filtro pasabanda programable, la frecuencia de corte inferior puede variar entre 0, 1Hz y 500Hz y la frecuencia de corte superior puede variar entre 100Hz y 20kHz. El bloque analógico del sistema tiene una impedancia de entrada de 1, 3GΩ, un ruido intrínseco menor que 2, 4µV rms y un rechazo al modo común de 82dB. El módulo remoto (parte del sistema que se ubica en el paciente) se encuentra dentro de una carcasa de dimensiones 12cm × 8cm × 5cm. La distancia máxima entre el módulo remoto y el PC es 12 metros.


Detalles Bibliográficos
2017
Electrónica
Español
Universidad de la República
COLIBRI
http://hdl.handle.net/20.500.12008/20136
Acceso abierto
Licencia Creative Commons Atribución – No Comercial – Sin Derivadas (CC - By-NC-ND)
Resumen:
Sumario:El proyecto consistió en desarrollar un electroencefalógrafo inalámbrico de bajo consumo y tamaño reducido, desde la adquisición de la señal hasta su transmisión inalámbrica y visualización en un PC. El hecho de que el sistema sea inalámbrico es para que el paciente pueda moverse libremente por un tiempo razonable en un entorno de corta distancia, permitiendo extender el campo de aplicación de los estudios tradicionales de electroencefalografía (EEG). El sistema se compone de un módulo remoto y un PC. El módulo remoto se encarga de adquirir las señales de EEG, amplificarlas, filtrarlas, digitalizarlas, procesarlas y enviarlas de forma inalámbrica al PC. El PC recibe los datos transmitidos por el módulo remoto y a través de una interfaz de usuario despliega las señales adquiridas. La interfaz de usuario permite controlar la operación, configurar el módulo remoto y almacenar los datos recolectados. El módulo remoto consta de un front-end analógico con dos integrados RHD2132 de Intan Technologies, un microcontrolador MSP432 de Texas Instruments y una radio Wi-Fi CC3100 de Texas Instruments. Los dos RHD2132 permiten adquirir, amplificar, filtrar y digitalizar hasta 64 señales biológicas, todas relativas a una referencia común. Posee un filtro con ancho de banda programable, alto rechazo al modo común, alta impedancia y bajo ruido a la entrada, y un conversor A/D de 16 bits. El MSP432 es un microcontrolador ARM de muy bajo consumo (8, 5mA en modo activo, 70µA en modo bajo consumo), cuenta con un reloj interno de 48MHz, unidad de punto flotante y se encarga de controlar el funcionamiento del módulo remoto. A través de una interfaz de usuario implementada desde un PC, la cual se maneja a través de MatLab, se puede programar la frecuencia de muestreo, el ancho de banda del filtro, la cantidad de canales de adquisición o bien incluir hasta 6 canales de sincronismo para estudios de reacción a estímulos. Se caracterizó el sistema mediante una serie de pruebas, entre ellas, se testeó la comunicación inalámbrica entre el módulo remoto y el PC, se realizaron mediciones de las tareas principales del software embebido en el microcontrolador determinando las limitaciones del sistema, se determinaron las frecuencias máximas a las cuales funciona el sistema corroborando los tiempos medidos en el software, se midieron los consumos de los distintos componentes en distintos estados y se midió la autonomía del sistema. Como producto final, se obtuvo un sistema capaz de adquirir hasta 29 señales (fácilmente extendible a 64 señalesy 6 señales de sincronismo) durante más de 24 horas, con una frecuencia de muestreo programable entre 92 Hz y 9850 Hz. El sistema admite 4 tipos de configuraciones : los 29 canales, 21 canales predefinidos, 4 canales predefinidos, o 1 canal a elección entre los 29 posibles. Posee un filtro pasabanda programable, la frecuencia de corte inferior puede variar entre 0, 1Hz y 500Hz y la frecuencia de corte superior puede variar entre 100Hz y 20kHz. El bloque analógico del sistema tiene una impedancia de entrada de 1, 3GΩ, un ruido intrínseco menor que 2, 4µV rms y un rechazo al modo común de 82dB. El módulo remoto (parte del sistema que se ubica en el paciente) se encuentra dentro de una carcasa de dimensiones 12cm × 8cm × 5cm. La distancia máxima entre el módulo remoto y el PC es 12 metros.