Projets:Perso:2011:fNIRS headset

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Brain Computer Interface : fNIRS style
Auteur SamNeurohack
Date de proposition 19/11/2011
Tags du projet PPC
Lieu d'utilisation final Anywhere
Utilisateur final Youngsters
Type de projet

Projet personnel de SamNeurohack

Projet Brain Computer Interface : fNIRS style

Après avoir joué avec les EEG, il est temps de se mettre à la page et de se lancer dans la spectroscopie par infrarouge proche fonctionnelle.
Si on éclaire l'interieur de la caboche avec une LED IR et en mettant un récepteur a au moins 2.5 cm, la lumière reçue a été réfléchie par le cortex cérébral
et depend de la quantité d'hémoglobine avec et sans oxygène. La lumière reçue change donc en fonction de la tache cérébrale, CQFD !"



Projet

Améliorer, documenter et réaliser le casque a infra rouge proche a partir d'un design ayant deja fait ses preuves : travail de Felix Chenier (d'où sont extrait les illustrations de cette page).


Objectifs

Fabriquer une interface cerveau/ordinateur entre 50 et 100 euros et plus fiable qu'utilisant un electro encephalogramme.

  • Ultraleger.
  • Position changeable sur le crâne.
  • relativement simple a reproduire.
  • respectant les normes d'énergie maximale déposée.

Principe fNIRS / Neuroscience Background

  • Wiki in progress

Hbhbr.png

Interfaces

  • Une interface série transfère les données cérébrales dans un ordinateur qui redispatche si besoin
  • Déja fonctionnel : ethernet, TCP/UDP (=commande via Internet), OSC, STL, GCODE, Audio, graphismes,...
  • Exemples : Un robot via wifi, composer de la musique,...

Description

Caractérisitiques techniques

  • Un couple émetteur/recepteur
  • Interface série
  • alimentation :
  • wiki in progress

FnirsBloc.png

Matériel

  • plusieurs PCB imprimés localement
  • wiki in progress

Réalisation

  • Design in progress

Logiciel

  • wiki in progress
  • une partie existe
  • une partie est a écrire.

Brainstorm zone

  • Un des circuits étant un ATmega : le remplacer par un arduino et donc redesigner les autres circuits dans un shield et vendre ses shields comme kits !!
  • Faire que le circuit puisse fonctionner avec des leds peu chères pour la mise au point.

Macro planning

  • novembre 2011: sélection d'un prototype publié comme base (FAIT)
  • décembre 2011: critique et amélioration du design, Led moins chères,...
  • janvier 2012: on imprime, on soude, on joue.


Acteurs impliqués dans le projet

  • Sam (Neurohack)
  • Toute personne intéressée est bienvenue !


Meetings

16/04/2013

Eh oui, un peu de retard. C'est la vie ! On reprend un peu les articles de référence. Ce qu'il en ressort:

  • il faut plaquer la source sur la peau, pour éviter le parasitage par la lumière en direct
  • la réflexion est très faible (7 à 9 ordres de grandeur d'atténuation optique, soit 90dB de perte sur le signal dixit Zenos)
  • il y a des leds spéciales qui savent sortir plusieurs longueur d'onde, mais elles coutent une blinde (75€ pièce, par lot de 5 minimum). Un peu de sourcing à effectuer ! Sachant qu'il est envisageable de tester avec des composants "apacher". Dans tous les cas il y a un budget dispo pour le projet donc ce n'est pas un gros probleme
  • on doit caractériser des émetteurs & récepteurs ; avec des verres de masques de soudure (par ex celui d'Eric, qui est réglable). Sinon l'article donne des méthodes de calibration.
  • il y a un max à ne pas dépasser en intensité lumineuse (sinon ca chauffe ;). Mais on peut pulser fort.
  • longueur d'onde idéale: entre 700 et 800nm
  • signaux à observer: max 2Hz ; résolution requise inconnue à ce jour...
  • on va donc réaliser:
    • un petit circuit d'émission, type source de courant + pulse ; pilotage par un petit micro, tant qu'on y est. Idéalement, de quoi brancher facilement différentes sources lumineuses. Ordre de grandeur du courant: réglable, jusqu'à 1 ou 2 amps (cf astuce d'Eric pour détourner un régulateur de tension à découpage en source de courant réglable)
    • un circuit de détection (voire plusieurs, si on utilise différentes technos):
      • phototransistor "classique" : pas cher, mais estce que ce sera suffisant en sensibilité/performance..?
      • photodiode à avalanche : inconvénient, HT (10^2 V), cher
      • PMT : potentiellement ultra précis, mais fragile, "cher" et HT (10^3 V)
      • potentiellement, on fera les premières mesures à l'oscillo et/ou multimètre de précision (Eric), histoire de vérifier dans quoi on s'engage avant de pougner des ADC de précision et des amplis sur un pcb...

Todos:

  • Clem:
    • préparer schéma d'ensemble + bom tripaille + routage & fab proto
  • Eric:
    • faire passer les tuyaux sur le montage de source de courant & d'ampli op d'instrumentation
  • Sam:
    • sourcer leds & détecteurs spécifiques (dans un premier temps, on peut faire avec des composants "standards".

Prochain meeting: lorsque ces points auront été menés à bien... c'est à dire, un de ces jours prochains on espère :)

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