Bộ công thơng
viện nghiên cứu điện tử, tự động, tin học hóa

Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ năm 2007

nghiên cứu thiết kế, chế tạo
máy đo điện no Chủ nhiệm đề tài: Ths . trần văn tuấn Hµ néi, 12.2007 BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA
o0o
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
1
TÓM T T TÀI
Tính c pthi t c a tài:
Trong án“Nghiên c uch t ovà s nxu ttrangthi t b y t n n m2010”
ã cTh t ngchínhph phêduy ttrongquy t nh S :18/2005/Q -TTgngày
21/01/2005 ãch rõ n n m2010 c nnghiên c u t s nxu t t iVi tNamnhi u
s nph mthu cnhómthi t b th mdòch c n ng.Riêngmáy o i nnão m i n m
c n t ihàngch cmáy,do óvi cnghiên c u,ch t omáy o i nnãolà r tphù h p
v ixuth hi nnay c angànhy t . S nph m c a tàinày,máy o i nnão,cóth
s d ng r ngrãitrongnhi u b nhvi ntuy n t nhvàhuy n n ctavà m tph n
thayth nh pkh u.
M ctiêu c a tài:
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão v igiáthànhphù h p, ngth i
áp d ngcácph ngpháp x lýtínhi u s trongvi cnângcaoch t l ngtínhi u,
t ng ng v icác s nph mcùnglo i c acác n ctiênti n.
D atrêncác k tqu ã t ctronggiai o n m t n m2006làch t o c
máy o i nnão d ngghép n imáytính,giai o nnày s thi t k , b sungch c n ng
t ota m tmáy o i nnão d ng c l p,hoànch nh d atrên c s côngngh

i n c cvàmáytính uth chi nquaUSBho c c nggiaoti pEthernet.
i v iph n m m,ngoàicácch c n ngthôngth ngnh hi nth , l utr ,phân
tích nhph ,…cáchãng c ng aranhi u l cch nchocácbác s nh ngtr giúp
trongvi c o,tínhtoán,hay tthêmcác b l ctínhi u s cho t h ptínhi ukhác
nhau.
Ph ngphápnghiên c u:
-S d ngcácquy nh,quychu nhi n itrongthi t k ,ch t othi t b o
l ngtínhi usinh h ctrongy t .
- u t t ptrungvàocáclinhki ncó ph mch t t tvà m inh thi nnay
nh ADCDeltaSigma,ICcáchly s ,…
-Lach nthích h pcácmoduleph n c ng d ngOEM
- ào t o, t phu n s d ngcáccông c pháttri ntrên h nhúng
-Thi t k vàph nbi nthi t k
N idungchính n m2007:
-Nghiên c ukh osátcáclo imáy i nnão m ucóch c n ngtiênti nnh t
hi nnay.
-Davào k tqu nghiên c u n m2006,hoànthi nph n c ng t oramáy o
d ng c l p v i32kênhtínhi u.
-Vi tph n m mgiaodi ntrên h nhúng.
-Vi tch ngtrìnhin.
-Thêmvào m t s uvào b sungkhác.
-Áp d ngcácch c n ng x lýtiênti n, h tr ch n oánvàomáy.
-Ti nhành m t s phép oki m nhantoàn.
-Áp d ngth nghi m t icác c s y t .
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
3
VI T T T
B:Non-cardiacgrounded,AppliedPart:Ki uthi t b ti pxúctr cti p v i b nh
nhânkhôngliênquan ntim m chmà m t u c n i t.

I NNÃO 39
2.3.1Thi t k ph n m mchovi x lý 39
2.3.2 X lýtínhi u i nnãotrênvi x lý 41
2.3.3Giaoth ctruy nthông v imáytính 44
2.4XÂY D NGPH N M MTRÊNMÁYTÍNHNHÚNGCHOMÁY O
I NNÃO 45
2.4.1Thi t k t ngth ph n m m i ukhi ntrênmáytínhnhúng 45
2.4.2Moduleph n m mghép n i 48
2.4.3Module x lýtínhi u 50
2.4.4Moduleph n m mhi nth 52
CH NG3:TH NGHI MVÀ ÁNHGIÁ K TQU 55
3.1PH NGPHÁP ÁNHGIÁ 55
3.2TH NGHI M, ÁNHGIÁPH N C NGVÀPH N M M: 55
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
5
CH NG4: K TLU N 62
TÀILI UTHAMKH O 63
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
6
M C L CCÁCHÌNH
Hình1-1:Máy o i nnão c aPhoenixClinical 9
Hình1-2:Máy o i nnão c aBiosemi 9
Hình1-3:Máy o i nnão c aBiola 10
Hình1-4:Máy o i nnão c aNeurosoft 10
Hình1-5:Máy o i nnão k thu t s 11
Hình1-6:Nguyênlý c a h otínhi u i nnão 11
Hình1-7: otínhliên t c c a t b o v 13
Hình1-8:Ki mtra i ntr tr cáchly i v icácthi t b l pI 13

Hình2-19: S nguyênlý m ch t o i náp5Vvà3.3Vcho m chcáchly 38
Hình2-20: S nguyênlý m ch t o i náp5Vchomáytínhnhúng 38
Hình2-21:MSM2012 39
Hình2-22: S kh ich c n ngph n m mtrongvi i ukhi n 40
Hình2-23 X lýtínhi u i nnãotrênvi i ukhi n 41
Hình2-24Các b l ctrênph n c ng 41
Hình2-25. áp ng t n s b l cthôngcao 42
Hình2-26Quátrìnhthuth pvà x lý d li u 42
Hình2-27Th chi nsongsongquátrìnhthuth pvà x lýtínhi u 43
Hình2-28:Giaoth ctruy nthông v imáytínhnhúng 44
Hình2-29:Truy ntingi avi x lývàmáytính 44
Hình2-30 S kh ich ngtrình 46
Hình2-31 C utrúc c aQtopiachoLinux 47
Hình2-32 S k th a c a l pDataSource 48
Hình2-33 S t ngtác c a l pMyEEGDataSource 49
Hình2-34 L u g ihàmtrongthread(lu ng) c d li uthi t b 50
Hình2-35Cácplug-in x lýtínhi u 51
Hình2-36 L c s trênmáytính 52
Hình2-37Quátrìnhthi t k vàth chi ncác b l ctrongph n m mmáytính 52
Hình2-38 S t ngtác c a l pEslabScope 54
Hình3-1: nhch p m ttrên c a m chthi t k 56
Hình3-2: nhch p m t d i c a m chthi t k 57
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
8
Hình3-3: nhch pcácboard m chtrong h pkhu ch i 57
Hình3-4: nhch p h pkhu ch itínhi u 58
Hình3-5: nhch p h p c pngu n 58
Hình3-6:Thínghi m t iphòngthínghi m 58
Hình3-7:Môph ng áp ng t n s c a b l cSallen-key 59

V thi t k ph n c ng,cácmáy o i nnãoth ng s d ngcáccôngngh ADC
SAR16bitnh Mitsar,Biola,NihonKohden.PhsylabvàBiosemi s d ngcáccông
ngh m i h nnh ADCdeltasigmanh mlàm t ng s l ngkênhvà phângi i.
Theokh osát,cácmáy o i nnãohi n i ulàlo imáy o i nnão k thu t
s , v icác uvi t h n h ncácmáy o i nnão t ng t c s d ngtr c âynh
cóth th chi nphép otrong i uki nth ng, s d ngcácthu ttoán x lýtínhi u
s ,tínhi u s hóa c l utrongmáytính,ti tki mkhônggian l utr ,cóth i u
khi n t xathôngqua m ngmáytính, t ngkh cph cnh ng s su t c a k thu t
viên….
C utrúc c amáy o i nnão k thu t s v c b ncónh ngph nnh sau:các
i n c c(ti pxúctr cti p v i b nhnhân);ph n m ch b o v ;ph nkhu ch i;
khu ch ivà l c(b cth p);ch nkênh;ADC; b vi i ukhi n;ph nngu ncáchly;
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
11
cáchlyquang;truy nnh n d li u v imáytínhqua c ngtruy nthôngRS232ho c
USB.
Hình1-5:Máy o i nnão k thu t s
Hình1-6:Nguyênlý c a h otínhi u i nnão
Có2ki uthi t k ch y ulà: h p i n c cvàmáytínhcùngtrong m tkh i,
ho c h p i n c cvàmáytínhnhúng ctáchriêng.
Ph n l n,máy o i nnão c acáchãng u áp ngcácyêu c usau:
- nh y 1-500uV/mm
- Ph mvi uvào <13mV
- Chuy n iA-D >16bit
- M cnhi u <1uV
- Tr kháng uvào >100M
W
- Giaoti pthôngquaUSBho cErthernet
- áp ngcácchu nantoàn i nIEC60601

hànhcácbàitest.Cácbàitest ki mtra antoàn i n c ngph ith chi ntheocác
cáchth criêngphù h p v i t ng i t ngki mtra.
a) Tínhliên t c c a t b o v :
i ntr c a t b o v c ogi achân ttrênphích c m v i m ng i n l i
và i mti p t b o v trênthi t b .Giátr c cth nglà
0
.2
W
.Bàitestnàych
cóth áp c ngchothi t b thu c l pI.
Trongchu nIEC60601,bàitest c h ng d ndùngdòng50Hz, c ng
dòng i ntrongkho ng10A n25A, m ichukìítnh t5s.Khidòngquácaoqua
m t i mkhông c n i v i t b o v s gâynguyhi mchothi t b .Do ókhith c
hi nki mtra v idòng i n l n,ph i m b o v trí c nki mtraph i c n i v i t
b o v .
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
13
Hình1-7: otínhliên t c c a t b o v
Khi ã m b otínhliên t c c a t b o v ,tacóth ti nhànhbàitestcáchly.
b)Testcáchly:
Cácbàitestcáchly cnêuchiti ttrong i u20,IEC60601-1.
Cácthi t b thu c l pI, i ntr cáchly c o phích c m m ng i n l i
gi achânL(live) ( c n i v ichânN(neutral)) v ichân t.Thôngth ng,tahay
s d ng i náp m tchi u500V,giátr i ntr cáchly o cnên l n h n
50
M
W
.
Cácthi t b ch ach tcáchnhi t, i ntr cáchlycóth d i1M .Khith chi nbài

Hình1-11: odòngrò d t
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
15
e)Dòngrò v haydòngti pxúc:
Dòngrò v c ogi aph n h c athi t b (ph nkhông n i v i t b o v )và
t cmô t trênHình1-12.Cácbàiki mtra cáp d ngcho c thi t b l pIvà
l pIIvànên cth chi ntrong m ng i nphân c cthôngth ngvà o.Giátr
dòngti pxúctheochu nlà0.1mAtrong i uki nthôngth ngvà0.5mAtrong
i uki n l i n l .
Hình1-12: odòngrò v
f)Dòngròph nti pxúc v i b nhnhân:
Theochu nIEC60601-1, i v icácthi t b l pIvà l pIIlo iBvàlo iBF,
dòngròtrên b nhnhân c ogi a t t c cácph nti pxúc v i b nhnhâncócùng
ch c n ng n i v inhauvà tth c s (hình1-10). i v ithi t b lo iCF,dòng c
o t m iph nti pxúc v i b nhnhânthay ivàdòngrò t i m iph nti pxúc u
không c v tquádònggi i h n.Khith chi ncácphép odòngròtrên b nh
nhân c n m b ocác urathi t b khôngho t ng.Trong m t s tr ng h p,các
ura c athi t b i nnhi tvàmôph ngcóth gâynguyhi mvàphá h ythi t b
ki mtra.
Hình1-13: oròph nti pxúc v i b nhnhân v icácph nti pxúc v i b nh
nhân c n i v inhau
Dòngrògi i h ntrong i uki nth nglà0.1mA,trong i uki n l i n l là
0.5mA.
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
16
Hình1-14: odòngròtrên b nhnhânchoriêng m iph nti pxúc v i b nh
nhân
i v i m iph nti pxúc v i b nhnhân,dònggi i h nlà0.01mA i uki n

18
CH NG2:HOÀNTHI NMÁY O I NNÃO C L P
Trong tài n m2006,chúngtôi ãth chi nnghiên c u,thi t k ,ch t othành
côngmáy o i nnãoghép n imáytínhBrainScopeI v icácch c n ngchính:
- Có20kênh uvào
- T n s truy nqua:0.16Hz-70Hz
- T n s l y m u800Hz
- Tr kháng uvào>100M
- Truy nRS232cáchly
- T c truy ntin115Kbps
- Côngsu ttiêuth 1.5W
- Hi nth d ngsóngth igianth c
- Phântíchph th igianth c
- L ctínhi u b ngph n m m
- cvà l utr filetheo nh d ngEDF
- o i ntr ti pxúcda u
- Kíchthíchánhsáng t n s t 0.1Hz n32Hz, sáng i uch nh c
Máy o i nnãoBrainScopeI ãcó t ng i y cáctính n ng c a m t
máy o i nnãohi n i.
t c m ctiêunghiên c u,ch t o cmáy o i nnão tch t l ng
t ng ng v icác s nph m c acáchãng n iti ng, d nthayth cácthi t b ngo i
nh p,trong n m2007,chúngtôiti p t cti nhànhnghiên c u,thi t k ,hoànthi n h n
và b sung m t s ch c n ngchomáy o i nnão ãthi t k n m2006.
Xu h ngchung c avi cch t omáy o i nnão t ng s kênh uvào,nh
g n h n,áp d ngcáccôngngh tiênti ntrongcác lnh v c i n t vàcôngngh
thôngtin khôngng ng m r ngnhi utính n ng,nângcao tin c ychomáy o
i nnão.Bên c nh ó,ch t l ng c amáy o i nnãoph thu cvàonhi u y u t
nh i ntr ti pxúcgi acác i n c cvàda u,ch t l ng c a h pkhu ch itín
hi uvà cbi tlàquátrình x lýtínhi utrênph n m m….Do ó,thi t k máy o
i nnãotrong n m2007 s t ptrunghoànthi nch c n ng c a m nhkhu ch ivà

· o i ntr ti pxúcda u
· Kíchthíchánhsáng t n s t 0.1Hz n32Hz, sáng i uch nh c
2.2 HOÀNTHI NPH N C NG
Máy o i nnão g m m t h pkhu ch itínhi u, m tmáytínhnhúng, m t
máyin, m tkh ingu ncáchly, m t ènkíchthíchánhsáng.Trong tàinày,chúng
tôiti nhànhthi t k ,ch t o h pkhu ch itínhi u,kh ingu ncáchlyvàvi t
ch ngtrìnhchomáytínhnhúng.Thi t k t ngth c amáy o i nnãonh sau:
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáy o i nnão
tài c p b 2007
20
Hình2-1:Thi t k t ngth máy o i nnão
Trongxu h ng t ng s kênh uvàochocácmáy o i nnão, m t s nhà s n
xu t ã aramáy o i nnãocó16kênh,32kênh,64kênh,ho clên t i128kênh,
256kênh.Tuynhiên,theokh osátvành n nh c acácbác s vànhi unhànghiên
c u, s l ng32kênhcho m tmáy o i nnãolà h plývàcung c p y các
thôngtin h tr chovi cch n oán b nh. S kênh uvào l n h nch cdùng
trongcácnghiên c u cbi t v th nkinh.Do ó,trong tài n m2007,chúngtôi
th chi nthi t k ,ch t omáy o i nnão v i32kênh uvào.
Máy o i nnão c a tài n mnaythi t k v i32kênh, choànthi nnhi u
ch c n ngph n c ng, cbi tlà m chkhu ch ivà l c,thi t k m ch s trên c s
DSP,thi t k tích h pmáytínhnhúngvàhoànthi nch c n ng o i ntr ti pxúc.
Cáclinhki n c l ach n s d ngtrongthi t k ulàlinhki n c acáchãng n i
ti ngnh AnalogDevice,TexasInstrumentshayLinearTechnologychuyên d ngcho
các ng d ngysinh.Vi c l ach nlinhki nvàvi cthi t k cáckh ich c n ng u
d avào m ctiêugi mnhi u, t ng t s tínhi utrên t p, t ng h s tri tnhi u ng
pha,kíchth cnh g n, m b o ccácyêu c u v antoàn i ntrongcácthi t b
y t .
Thi t k t ngth ph n c ng cmô t chiti ttrênHình2-2.
B
n

AD8553 ADA4941
L?cSallen-
key
Pre-Amp
Pre-Ampx32
ADS1256x 8
LPC2194
4941Dis
8553Dis
MÁYTÍNH
NHÚNG
DAC8831
VrefA
VrefB
Giao ti?p
USBcáchly
VrefB
Hình2-2:Thi t k ph n c ngchomáy o i nnão
Tínhi u i nnãolành ngtínhi unh ,ch u nh h ng l n c anhi u,do ó
tínhi uthu c t các i n c c c n ckhu ch i v i h s khu ch i l nvà l c
icácnhi uxoaychi u,nhi ubêntrong,…Saukhikhu ch ivà l c,tínhi u s
cch n l a avàoADCdelta-sigmachuyên d ngchocác ng d ngy t , phân
gi i t24bit s hóa d li u.Tr ckhi c avàomáytính x lývàhi nth ,
phântích s li u,tínhi u s c avàovi i ukhi nthôngquagiaoth cSPI. T i
kh i x lýtrungtâm,tínhi u c x lý s b , ónggóivà g ilênmáytínhnhúng
thôngquaUSBcáchly.Ngoàira,vi x lý c ng t ora m ttínhi u i ukhi n i náp
Refcho b khu ch ithôngqua m tDAC. M ikênhkhu ch itrongthi t k này
cmô t nh trênHình2-3.
Hình2-3:S m tkênhkhu ch i
S l ng32kênhkhu ch ilàkhá l n,do óchúngtôi l ach nph ngpháp

Tínhi u i nnãolàtínhi unh , d b nh h ng c anhi u. S nh h ng c a
cáccannhi ubênngoàilàkhôngtránhkh idovi c k t n i v tlýgi acácngu ntín
hi u(b nhnhân)vàngu nnhi u(môitr ng,máytínhvàngu nnuôi)….Cannhi u
cóth gây nh h ngnghiêmtr ng t i chínhxác c avi cghitínhi u i nnão.