EEG-laitteen rakentaminen

Abstract

Elektroenkefalografia (engl. Electroencephalography, EEG) on menetelmä aivojen toiminnan kuvaamiseen. Tämä menetelmä perustuu aivotoiminnasta aiheutuvien sähköisten potentiaalien mittaamiseen, tyypillisesti noninvasiivisesti, päähän kiinnitettävien elektrodien avulla ihon pinnalta. Tässä työssä tutkitaan sekä EEG-aaltojen muodostumista, että EEG-laitteen toimintaa. Työn tavoitteena on rakentaa yksinkertainen EEG-laite, tutkia ja analysoida sen toimivuutta sekä pohtia sen rajoitteita ja jatkokehitys mahdollisuuksia. Työ aloitetaan perehtymällä aivojen sähköiseen toimintaan ja lukijalle pyritään antamaan jonkinlainen käsitys siitä, mitä neuronit ovat, miten ne toimivat ja miten ne muodostavat havaittavissa olevia EEG-aaltoja. Tämän jälkeen siirrytään laitteen suunnitteluvaiheeseen, jossa ensin esitellään laitteen osia ja niiden vaatimuksia. Näiden perusteella suunnitellaan tarvittavia kytkentöjä ja simuloidaan niitä. Simulointi tapahtuu Multisim-ohjelmaa apuna käyttäen ja työhön on liitetty joitain kuvia havainnoimaan simuloinnin tuloksia. Simuloinnin jälkeen on vuorossa rakennusvaihe. Laitteelle ei tässä työssä suunnitella ja valmisteta lainkaan piirilevyä, vaan sen kokoaminen tapahtuu koekytkentälevylle. Viimeisenä on laitteen testausvaihe, jossa testataan laitteen toiminta sekä analysoidaan saatujen tulosten perusteella sen suorituskykyä ja ongelmia. Työssä käy ilmi, että vaikka aivot ovat hyvin kompleksinen rakenne, EEG-laitteen toimintaperiaate on kuitenkin yksinkertainen ja sellainen on mahdollista toteuttaa itse rakennettuna halpoja komponentteja käyttäen. Tässä työssä rakennetussa laitteessa on kuitenkin omia rajoitteita ja ongelmia, eikä sitä voisi sellaisenaan hyödyntää lääketieteellisissä sovelluksissa, vaan ne vaativat hieman monimutkaisempia ja tarkempia laitteita. Työssä ei ole tarkoitus ottaa kantaa aivosähkökäyrän tulkitsemiseen, mutta työssä analysoidaan laitteella tehtyjä havaintoja sekä nostetaan esiin sekä laitteesta, että koko menetelmästä aiheutuvia seikkoja, jotka hankaloittavat aivosähkökäyrän tulkintaa.