PiEEG shield สำหรับ Raspberry Pi ใช้ในเทคโนโลยีเชื่อมต่อสมองกับคอมพิวเตอร์

PiEEG shield สำหรับ Raspberry Pi เป็นฮาร์ดแวร์โอเพ่นซอร์ส ที่ใช้ในการตรวจวัดคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG), การตรวจคลื่นไฟฟ้ากล้ามเสื้อ (EMG) และคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) และ Brain-Computer Interface เทคโนโลยีเชื่อมต่อสมองมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ เพื่อใช้ในแอปพลิเคชันหรือหุ่นยนต์สำหรับเกมส์ ความบันเทิง กีฬา สุขภาพ ฯลฯ…

Ildar Rakhmatulin เป็นนักวิจัยชำนาญการที่มีความสนใจในเรื่องของอินเทอร์เฟซเชื่อมต่อสมองมนุษย์กับคอมพิวเตอร์แบบ open-source และสร้างโครงการ IronBCI โดยใช้ ADS1299 และ STM32 และเผยแพร่เอกสารการวิจัยเรื่อง “Low-cost brain computer interface for everyday use” แต่ค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากขาดแคลนชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ (ชิป) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทำให้ราคาสำหรับโครงการ “low-cost หรือต้นทุนต่ำ” พุ่งสูงถึงกว่า $1,000 (~34,000฿) ดังนั้นเขาจึงคิดค้นโครงการใหม่และสร้าง PiEEG shield สำหรับ Raspberry Pi ซึ่งตอนนี้มีอยู่ใน Crowd Supply

สเปค PiEEG shield:

ADC – ชิปแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอล Texas Instruments ADS1299 สำหรับการวัดสัญญาณชีวภาพ
SBC ที่รองรับ – Raspberry Pi 3 หรือ 4 และบอร์ดที่มี GPIO-Header 40 ขา เหมือนกัน
อินเทอร์เฟซโฮสต์ – GPIO-Header 40 ขา พร้อมโปรโตคอล SPI ที่มีความถี่ตั้งแต่ 250 SPS ถึง 16 kSPS และความละเอียด 24 บิตต่อช่องสัญญาณ
8x ช่องสำหรับเชื่อมต่อ Electrodes แบบเปียกหรือแห้ง
อัตราขยายสัญญาณที่โปรแกรมได้ – 1, 2, 4, 6, 8, 12, 24
ความสามารถในการวัดค่าความต้านทาน (impedance)
Common-Mode Rejection Ratio หรือ CMRR (อัตราส่วนการหักล้างสัญญาณที่เหมือนกัน) – 120
เสียงรบกวนภายใน – 0.4 μV
เสียงรบกวนภายนอก – 0.8 μV
อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (Signal-to-noise ratio หรือ SNR) – 130
การขยาย
- 3x ขาที่ว่างไว้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอก
- 33x ของ GPIO ของ Raspberry Pi สามารถใช้งานได้เช่นกันเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอก
อื่นๆ – ไฟ LED สำหรับแสดงสถานะพลังงานและแสดงการเชื่อมต่อ ADS1299

เพียงใส่ Shield ลงใน Raspberry Pi 3/4 SBC แล้วเชื่อมต่อขั้วไฟฟ้า (electrodes) สูงสุด 8 ตัวเพื่อจับสัญญาณจากวัตถุ และใช้ตัวอย่างโค้ด Python, C, C++ เพื่ออ่านข้อมูลจาก command line หรือ graphical user interface ได้โดยง่าย คุณสามารถดาวน์โหลดโค้ดตัวอย่าง ไฟล์ PDF schematics และ Gerber รวมถึงเอกสารคู่มือการใช้งานต่างๆ บน GitHub นอกจากนี้ยังมีเอกสารบทความวิชาการชื่อ “Raspberry PI Shield – for measure EEG (PIEEG)” เพื่อให้เข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของผลิตภัณฑ์นี้ด้วย

เราเคยเขียนบทความเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์ที่ใช้ในการจับสัญญาณ EEG หรือชีพจรอื่น ๆ เพื่อใช้กับระบบ BCI เช่น HEGDuino V2 , HackEEG Arduino shield, E3K all-in-one wireless bio-sensing platform และอื่นๆ .

Ildar ได้เปรียบเทียบการออกแบบกับ HackEEG และ บอร์ด Cyton จาก openHCI ซึ่งการออกแบบฮาร์ดแวร์โอเพ่นซอร์สทั้ง 3 ใช้ ADS1299 ADC เหมือนกัน

HackEEG เคยเสนอราคาที่เปิดตัวในปี 2019 $335 (~11,000฿) แต่ตอนนี้มีราคา $495 (~17,000฿), PiEEG shield ที่มี 8 ช่อง ราคา $350 (~12,000฿) เป็นแพลตฟอร์ม BCI ที่คุ้มค่าราคาที่สุดในบรรดาสามแพลตฟอร์ม จะเริ่มจัดส่งในวันที่ 29 เมษายน 2024 หรือมากกว่าหนึ่งปี และสำหรับรุ่นที่มี 4 ช่อง ต้องมัดจำราคา $250(~5,500฿) เริ่มจัดส่งในวันที่ 29 พฤศจิกายน 2023