Kendi Beyin-Bilgisayar Arayüzünüzü Tasarlamak: 24 Bit, 16ksps, 8 Kanal WiFi ve BLE Özellikli Sistem
Platformumuzdaki en çok okunan ve popüler makaleleri görmek için Trendler bölümüne geçebilirsiniz.
Beyin-bilgisayar arayüzleri (BCI), insan beyninden alınan elektriksel sinyallerin ölçülmesi ve işlenmesiyle çalışan sistemlerdir. Bu sistemler, özellikle EEG (elektroensefalografi) sinyallerinin çok kanallı ve yüksek çözünürlüklü olarak toplanması için tasarlanır. Son zamanlarda geliştirilen bir proje, 24 bit çözünürlükte, 16.000 örnek/saniye (16ksps) hızında, 8 kanallı ve WiFi ile Bluetooth Low Energy (BLE) bağlantı özelliklerine sahip bir BCI cihazını içermektedir.
EEG Ölçümünde Kullanılan Donanım
Bu tür BCI cihazlarında, EEG sinyallerinin düşük genlikli ve düşük frekanslı yapısı nedeniyle yüksek hassasiyetli analog-dijital dönüştürücüler (ADC) ve programlanabilir kazanç amplifikatörleri (PGA) gereklidir. ADS1299 entegresi, bu alanda yaygın olarak kullanılan ve özellikle EEG ölçümleri için optimize edilmiş bir PGA/ADC hibritidir. Projede de bu entegre tercih edilmiştir ve bu sayede sinyaller doğrudan dijitalleştirilir.
Ayrıca Bakınız
Örnekleme Hızı ve Kanal Sayısı
16.000 örnek/saniye gibi yüksek bir örnekleme hızı, EEG sinyallerinin detaylı analizini mümkün kılar. 8 kanal ise beynin farklı bölgelerinden eş zamanlı veri toplanmasına olanak sağlar. Bu, çoklu elektrot kullanımıyla gerçekleştirilir.
Elektrot Seçimi ve Yerleştirilmesi
Elektrotlar, EEG sinyallerinin cilt üzerinden alınmasını sağlar. Projede elektrotların cilde temas eden dış yüzeylerde genellikle Ag/AgCl (gümüş/gümüş klorür) veya altın gibi malzemeler tercih edilir. Bu malzemeler, düşük empedans ve yüksek iletkenlik sunar. Elektrotlar kuru veya ıslak olabilir; ıslak elektrotlar genellikle jel kullanılarak ciltle daha iyi temas sağlar, ancak kuru elektrotlar kullanım kolaylığı açısından tercih edilebilir.
Elektrotların kafaya yerleştirilmesi ve sabitlenmesi, sinyal kalitesi için kritik öneme sahiptir. Projede, 2.54mm konnektörlerle tak-çıkar kolaylığı sağlanmış ve özel esnek kablo seçenekleri düşünülmüştür.
Kablosuz Bağlantı ve Veri İletimi
WiFi ve BLE özellikleri, cihazın kablosuz olarak veri iletmesini sağlar. Bu, kullanıcı hareket halindeyken bile veri toplamanın önünü açar. Ancak, anten performansı için devre tasarımında dikkatli olunmalıdır; örneğin, antenin altında sağlam bir topraklama olması RF performansını olumsuz etkileyebilir.
Güvenlik ve İzolasyon
İnsan vücuduna bağlanan elektronik cihazlarda elektriksel izolasyon büyük önem taşır. Özellikle USB bağlantısı gibi dış kaynaklara bağlanan cihazlarda, topraklama ve izolasyon önlemleri alınmalıdır. Aksi takdirde, cihaz üzerinden geçen elektriksel akımlar kullanıcı için tehlike oluşturabilir.
Yazılım ve Açık Kaynak Yaklaşımı
Projede kullanılan donanım ve yazılım kodları GitHub üzerinden paylaşılmıştır. Açık kaynak olarak sunulması, donanım projelerinin geliştirilmesi ve yaygınlaşması açısından önemlidir. Kullanıcılar ve geliştiriciler, bu sayede tasarımı inceleyebilir, geliştirebilir ve kendi uygulamalarına uyarlayabilir.
Donanım Güncellemeleri ve Alternatifler
ADS1299 entegresi, BCI projelerinde standart olarak kullanılsa da, bazı kullanıcılar daha gelişmiş veya farklı özelliklere sahip ADC ve PGA çözümleri aramaktadır. Ayrıca, ESP32-S3 gibi USB arayüzüne sahip mikrodenetleyiciler, gelecekteki tasarımlar için potansiyel yükseltme seçenekleri sunmaktadır.
Beyin-bilgisayar arayüzü tasarımında, yüksek çözünürlüklü ADC kullanımı, elektrot malzemesi seçimi, kablosuz veri iletimi ve güvenlik önlemleri kritik bileşenlerdir. Açık kaynak yaklaşımları ise bu teknolojinin erişilebilirliğini artırmaktadır.
