Name: a single-channel and non-invasive wearable brain-computer interface for industry and healthcare
Uploaded: 2023-07-07T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Single-Channel and Non-Invasive Wearable Brain-Computer Interface for Industry and Healthcare at JoVE.com

Dit werk werd uitgevoerd als onderdeel van het ICT for Health-project, dat financieel werd ondersteund door het Italiaanse ministerie van Onderwijs, Universiteit en Onderzoek (MIUR), onder het initiatief Afdelingen van uitmuntendheid (Italiaanse begrotingswet nr. 232/2016), via een excellentiebeurs toegekend aan de afdeling Informatietechnologie en Elektrotechniek van de Universiteit van Napels Federico II, Napels, Italië. Het project werd inderdaad mogelijk gemaakt door de steun van het Res4Net-initiatief en de TC-06 (Emerging Technologies in Measurements) van de IEEE Instrumentation and Measurement Society. De auteurs willen ook L. Callegaro, A. Cioffi, S. Criscuolo, A. Cultrera, G. De Blasi, E. De Benedetto, L. Duraccio, E. Leone en M. Ortolano bedanken voor hun waardevolle bijdragen aan het ontwikkelen, testen en valideren van het systeem.

De studie werd goedgekeurd door de Ethische Commissie voor Psychologisch Onderzoek van de afdeling Geesteswetenschappen van de Universiteit van Napels Federico II. De vrijwilligers ondertekenden geïnformeerde toestemming voordat ze deelnamen aan de experimenten.
1. Het voorbereiden van het niet-invasieve draagbare brein - computerinterface
<ol><li>Verkrijg een goedkope elektro-encefalograaf van consumentenkwaliteit met droge elektroden en configureer deze voor gebruik via ?...

<ol>
	<li>Wolpaw, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-computer+interface+technology:+A+review+of+the+first+international+meeting.">Brain-computer interface technology: A review of the first international meeting.</a> IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering. 8 (2), 164-173 (2000).</li><li>Zander, T. O., Kothe, C., Jatzev, S., Gaertner, M., Tan, D. S., Nijholt, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+human-computer+interaction+with+input+from+active+and+passive+brain-computer+interfaces.">Enhancing human-computer interaction with input from active and passive brain-computer interfaces.</a> Brain-Computer Interfaces. , 181-199 (2010).</li><li>Ron-Angevin, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-computer+interface+application:+Auditory+serial+interface+to+control+a+two-class+motor-imagery-based+wheelchair.">Brain-computer interface application: Auditory serial interface to control a two-class motor-imagery-based wheelchair.</a> Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 14 (1), 49 (2017).</li><li>Ahn, M., Lee, M., Choi, J., Jun, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+brain-computer+interface+games+and+an+opinion+survey+from+researchers,+developers+and+users.">A review of brain-computer interface games and an opinion survey from researchers, developers and users.</a> Sensors. 14 (8), 14601-14633 (2014).</li><li>Bi, L., Fan, X. A., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG-based+brain-controlled+mobile+robots:+A+survey.">EEG-based brain-controlled mobile robots: A survey.</a> IEEE Transactions on Human-Machine Systems. 43 (2), 161-176 (2013).</li><li>Arpaia, P., Callegaro, L., Cultrera, A., Esposito, A., Ortolano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metrological+characterization+of+a+low-cost+electroencephalograph+for+wearable+neural+interfaces+in+industry+4.0+applications.">Metrological characterization of a low-cost electroencephalograph for wearable neural interfaces in industry 4.0 applications.</a> IEEE International Workshop on Metrology for Industry 4.0 &amp; IoT (MetroInd4. 0&amp;IoT). , 1-5 (2021).</li><li>R&#252;&#223;mann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Industry+4.0:+The+future+of+productivity+and+growth+in+manufacturing+industries.">Industry 4.0: The future of productivity and growth in manufacturing industries.</a> Boston Consulting Group. 9 (1), 54-89 (2015).</li><li>Angrisani, L., Arpaia, P., Moccaldi, N., Esposito, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+augmented+reality+and+brain+computer+interface+to+improve+human-robot+interactions+in+smart+industry:+A+feasibility+study+for+SSVEP+signals.">Wearable augmented reality and brain computer interface to improve human-robot interactions in smart industry: A feasibility study for SSVEP signals.</a> IEEE 4th International Forum on Research and Technology for Society and Industry (RTSI). , 1-5 (2018).</li><li>Brunner, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BNCI+Horizon+2020:+Towards+a+roadmap+for+the+BCI+community.">BNCI Horizon 2020: Towards a roadmap for the BCI community.</a> Brain-Computer Interfaces. 2 (1), 1-10 (2015).</li><li>Yin, E., Zhou, Z., Jiang, J., Yu, Y., Hu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+dynamically+optimized+SSVEP+brain-computer+interface+(BCI)+speller.">A dynamically optimized SSVEP brain-computer interface (BCI) speller.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 62 (6), 1447-1456 (2014).</li><li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+asynchronous+control+system+of+robotic+arm+based+on+augmented+reality-assisted+brain-computer+interface.">Adaptive asynchronous control system of robotic arm based on augmented reality-assisted brain-computer interface.</a> Journal of Neural Engineering. 18 (6), 066005 (2021).</li><li>Ball, T., Kern, M., Mutschler, I., Aertsen, A., Schulze-Bonhage, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal+quality+of+simultaneously+recorded+invasive+and+non-invasive+EEG.">Signal quality of simultaneously recorded invasive and non-invasive EEG.</a> Neuroimage. 46 (3), 708-716 (2009).</li><li>Grosse-Wentrup, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+are+the+causes+of+performance+variation+in+brain-computer+interfacing.">What are the causes of performance variation in brain-computer interfacing.</a> International Journal of Bioelectromagnetism. 13 (3), 115-116 (2011).</li><li>Arpaia, P., Esposito, A., Natalizio, A., Parvis, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+successfully+classify+EEG+in+motor+imagery+BCI:+A+metrological+analysis+of+the+state+of+the+art.">How to successfully classify EEG in motor imagery BCI: A metrological analysis of the state of the art.</a> Journal of Neural Engineering. 19 (3), (2022).</li><li>Ajami, S., Mahnam, A., Abootalebi, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+practical+high+frequency+brain-computer+interface+based+on+steady-state+visual+evoked+potentials+using+a+single+channel+of+EEG.">Development of a practical high frequency brain-computer interface based on steady-state visual evoked potentials using a single channel of EEG.</a> Biocybernetics and Biomedical Engineering. 38 (1), 106-114 (2018).</li><li>Friedman, D., Nakatsu, R., Rauterberg, M., Ciancarini, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-computer+interfacing+and+virtual+reality.">Brain-computer interfacing and virtual reality.</a> Handbook of Digital Games and Entertainment Technologies. , 151-171 (2015).</li><li>Wang, M., Li, R., Zhang, R., Li, G., Zhang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+wearable+SSVEP-based+BCI+system+for+quadcopter+control+using+head-mounted+device.">A wearable SSVEP-based BCI system for quadcopter control using head-mounted device.</a> IEEE Access. 6, 26789-26798 (2018).</li><li>Arpaia, P., Callegaro, L., Cultrera, A., Esposito, A., Ortolano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metrological+characterization+of+consumer-grade+equipment+for+wearable+brain-computer+interfaces+and+extended+reality.">Metrological characterization of consumer-grade equipment for wearable brain-computer interfaces and extended reality.</a> IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 71, 1-9 (2021).</li><li>Wolpaw, J. R., Birbaumer, N., McFarland, D. J., Pfurtscheller, G., Vaughan, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-computer+interfaces+for+communication+and+control.">Brain-computer interfaces for communication and control.</a> Clinical Neurophysiology. 113 (6), 767-791 (2002).</li><li>Duszyk, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+an+optimization+of+stimulus+parameters+for+brain-computer+interfaces+based+on+steady+state+visual+evoked+potentials.">Towards an optimization of stimulus parameters for brain-computer interfaces based on steady state visual evoked potentials.</a> PLoS One. 9 (11), 112099 (2014).</li><li>Prasad, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SSVEP+signal+detection+for+BCI+application.">SSVEP signal detection for BCI application.</a> IEEE 7th International Advance Computing Conference (IACC). , 590-595 (2017).</li><li>Xing, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-speed+SSVEP-based+BCI+using+dry+EEG+electrodes).">A high-speed SSVEP-based BCI using dry EEG electrodes).</a> Scientific Reports. 8, 14708 (2018).</li><li>Luo, A., Sullivan, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+user-friendly+SSVEP-based+brain-computer+interface+using+a+time-domain+classifier.">A user-friendly SSVEP-based brain-computer interface using a time-domain classifier.</a> Journal of Neural Engineering. 7 (2), 026010 (2010).</li></ol>

De goede werking van het systeem omvat twee cruciale aspecten: SSVEP-elicitatie en signaalacquisitie. Afgezien van de specifieke apparaten die voor de huidige studie zijn gekozen, kan SSVEP worden opgewekt met verschillende apparaten die een flikkerend licht bieden, hoewel slimme brillen de voorkeur hebben om draagbaarheid en draagbaarheid te garanderen. Analoog zou verder commercieel elektro-encefalografen kunnen worden overwogen, maar ze zouden draagbaar en draagbaar moeten zijn en een minimum aantal droge elektroden m...

Een brain-computer interface (BCI) is een systeem dat communicatie met en/of controle van apparaten mogelijk maakt zonder natuurlijke neurale paden1. BCI-technologie komt het dichtst in de buurt van het besturen van objecten met de kracht van de geest. Vanuit technisch oogpunt werkt de systeemwerking door het meten van geïnduceerde of opgeroepen hersenactiviteit, die onvrijwillig of vrijwillig kan worden gegenereerd door het onderwerp2. Historisch gezien was onderzoek gericht op het helpen van mensen met motorische handicaps via BCI3, maar een groeiend aantal bedrijven biedt tegenwoordig BCI-gebaseerde instrumentatie voor gaming4, robotica5, industrie6 en andere toepassingen met interactie tussen mens en machine. Met name BCI's kunnen een rol spelen in de vierde industriële revolutie, namelijk industrie 4.07, waar cyber-fysieke productiesystemen de interactie tussen mensen en de omgeving veranderen8. In grote lijnen identificeerde het Europese project BNCI Horizon 2020 toepassingsscenario's zoals het vervangen, herstellen, verbeteren, verbeteren of aanvullen van verloren natuurlijke functies van het centrale zenuwstelsel, evenals het gebruik van BCI bij het onderzoeken van de hersenen9.
In dit kader betekenen recente technologische ontwikkelingen dat brein-computerinterfaces van toepassing kunnen zijn voor gebruik in het dagelijks leven10,11. Om dit doel te bereiken, is de eerste vereiste niet-invasiviteit, wat belangrijk is om de risico's van chirurgische ingrepen te vermijden en de gebruikersacceptatie te vergroten. Het is echter vermeldenswaard dat de keuze voor niet-invasieve neuroimaging de kwaliteit van gemeten hersensignalen beïnvloedt, en het BCI-ontwerp moet dan omgaan met de bijbehorende valkuilen12. Daarnaast zijn draagbaarheid en draagbaarheid vereist. Deze eisen zijn in lijn met de behoefte aan een gebruiksvriendelijk systeem, maar brengen ook enkele beperkingen met zich mee. Over het algemeen worden de genoemde hardwarebeperkingen aangepakt door het gebruik van een elektro-encefalografisch (EEG) -systeem met gelvrije elektroden6. Zo'n EEG-gebaseerde BCI zou ook goedkoop zijn. Ondertussen zou wat betreft de software minimale gebruikerstraining (of idealiter geen training) gewenst zijn; Het zou namelijk het beste zijn om lange perioden voor het afstemmen van het verwerkingsalgoritme te vermijden voordat de gebruiker het systeem kan gebruiken. Dit aspect is van cruciaal belang in BCI's vanwege inter-subject en intra-subject non-stationarity13,14.
Eerdere literatuur heeft aangetoond dat de detectie van opgeroepen hersenpotentialen robuust is met betrekking tot niet-stationariteit en ruis bij signaalacquisitie. Met andere woorden, BCI's die afhankelijk zijn van de detectie van opgewekt potentieel worden reactief genoemd en zijn de best presterende BCI's in termen van hersenpatroonherkenning15. Niettemin vereisen ze sensorische stimulatie, wat waarschijnlijk het belangrijkste nadeel is van dergelijke interfaces. Het doel van de voorgestelde methode is dus om een zeer draagbare en draagbare BCI te bouwen die afhankelijk is van draagbare, kant-en-klare instrumentatie. De zintuiglijke prikkels bestaan hier uit flikkerende lichten, gegenereerd door slimme brillen, die in staat zijn om steady-state visueel opgeroepen potentialen (SSVEP's) op te wekken. Eerdere werken hebben al overwogen om BCI te integreren met virtual reality, alleen of in combinatie met augmented reality16. Zo werd een BCI-AR-systeem voorgesteld om een quadcopter met SSVEP17 aan te sturen. Virtual reality, augmented reality en andere paradigma's worden aangeduid met de term extended reality. In een dergelijk scenario voldoet de keuze van een slimme bril aan de vereisten voor draagbaarheid en draagbaarheid en kan een slimme bril worden geïntegreerd met een minimale EEG-acquisitie-opstelling. Dit artikel toont aan dat op SSVEP gebaseerde BCI ook minimale training vereist en tegelijkertijd aanvaardbare classificatieprestaties bereikt voor communicatie- en besturingstoepassingen met lage tot gemiddelde snelheid. Vandaar dat de techniek wordt toegepast op BCI voor toepassingen in het dagelijks leven, en het lijkt vooral geschikt voor de industrie en de gezondheidszorg.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Conductive rubber with Ag/AgCl coating&#160;</td>
			<td>ab medica s.p.a.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Alternative electrodes &#8211; type 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Earclip electrode</td>
			<td>OpenBCI</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Ear clip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEG-AE</td>
			<td>Olimex</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Active electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEG-PE</td>
			<td>Olimex</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Passive electrode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEG-SMT</td>
			<td>Olimex</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Low-cost electroencephalograph</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Moverio BT-200</td>
			<td>Epson</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Smart glasses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Snap electrodes</td>
			<td>OpenBCI</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Alternative electrodes &#8211; type 1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a single-channel and non-invasive wearable brain-computer interface for industry and healthcare

Het huidige werk richt zich op het bouwen van een draagbare brein-computer interface (BCI). BCI's zijn een nieuw middel voor interactie tussen mens en computer dat afhankelijk is van directe metingen van hersensignalen om zowel mensen met een handicap als validen te helpen. Toepassingsvoorbeelden zijn robotbesturing, industriële inspectie en neurorevalidatie. Met name recente studies hebben aangetoond dat steady-state visueel opgeroepen potentialen (SSVEP's) bijzonder geschikt zijn voor communicatie- en besturingstoepassingen, en er worden momenteel inspanningen geleverd om BCI-technologie in het dagelijks leven te brengen. Om dit doel te bereiken, moet het uiteindelijke systeem vertrouwen op draagbare, draagbare en goedkope instrumenten. Bij het benutten van SSVEP's is een flikkerende visuele prikkel met vaste frequenties vereist. Bij het overwegen van beperkingen in het dagelijks leven werd in deze studie dus de mogelijkheid onderzocht om visuele stimuli te bieden door middel van een slimme bril. Bovendien werd, om de opgewekte potentialen te detecteren, een commercieel apparaat voor elektro-encefalografie (EEG) overwogen. Dit bestaat uit een enkel differentieel kanaal met droge elektroden (geen geleidende gel), waardoor de grootst mogelijke draagbaarheid en draagbaarheid wordt bereikt. In zo'n BCI kan de gebruiker communiceren met de slimme bril door alleen maar te staren naar pictogrammen die op het display verschijnen. Op basis van dit eenvoudige principe werd een gebruiksvriendelijke, goedkope BCI gebouwd door een extended reality (XR) -bril te integreren met een in de handel verkrijgbaar EEG-apparaat. De functionaliteit van deze draagbare XR-BCI werd onderzocht met een experimentele campagne met 20 proefpersonen. De classificatienauwkeurigheid lag gemiddeld tussen de 80% -95%, afhankelijk van de stimulatietijd. Gezien deze resultaten kan het systeem worden gebruikt als een mens-machine-interface voor industriële inspectie, maar ook voor revalidatie bij ADHD en autisme.

Een mogelijke implementatie van het hierboven beschreven systeem is weergegeven in figuur 1; Deze implementatie stelt de gebruiker in staat om in augmented reality te navigeren door hersenactiviteit. De flikkerende pictogrammen op het display van de smart glasses komen overeen met acties voor de toepassing (figuur 1A), en dus vertegenwoordigt deze bril een vervanging voor een traditionele interface op basis van knopdrukken of ee...

Watch this Scientific Journal Video about A Single-Channel and Non-Invasive Wearable Brain-Computer Interface for Industry and Healthcare at JoVE.com

A Single-Channel and Non-Invasive Wearable Brain-Computer Interface for Industry and Healthcare

Dit artikel bespreekt hoe een brein-computerinterface kan worden gebouwd door te vertrouwen op apparatuur van consumentenkwaliteit en steady-state visueel opgeroepen mogelijkheden. Hiervoor werd een eenkanaals elektro-encefalograaf die gebruik maakt van droge elektroden geïntegreerd met een augmented reality-bril voor de presentatie van stimuli en visualisatie van uitvoergegevens. Het uiteindelijke systeem was niet-invasief, draagbaar en draagbaar.

Een single-channel en niet-invasieve draagbare brein-computer interface voor de industrie en de gezondheidszorg

The present work focuses on how to build a wearable brain-computer interface (BCI). BCIs are a novel means of human-computer interaction that relies on ...

Het voorstel van dit werk draagt bij aan de ontwikkeling van goedkope, draagbare en draagbare brein-computerinterfaces door gebruik te maken van apparatuur van consumentenkwaliteit, eenvoudige signaalverwerking en uitgebreide realiteit. Deze techniek is bedoeld om brain-computer interface technologie dichter bij het dagelijks leven te brengen en nieuwe mogelijkheden te openen voor veel gebruikers in zowel industriële als gezondheidszorgtoepassingen. Het voorstelsysteem is ook toegepast in robotgebaseerde revalidatie voor kinderen met aandachtstekort/ hyperactiviteitsstoornis of voor autisme.De resultaten waren bemoedigend. Draag om te beginnen de slimme bril en de hoofdband en sluit de goedkope elektro-encefalograaf via een USB-kabel aan op een pc terwijl de pc is losgekoppeld van de hoofdvoeding. Bij deze stap moeten alle elektroden worden losgekoppeld van de elektro-encefalograafacquisitiekaart om te beginnen met een bekende toestand.In deze fase wordt de EEG-stream offline op de pc verwerkt met een script dat compatibel is met de verwerking die in de Android-applicatie is geïmplementeerd. Start het script om de EEG-signalen te ontvangen en te visualiseren. Controleer het weergegeven signaal.Dit moet alleen overeenkomen met de kwantisatieruis van de EEG-versterker. Sluit de eerste elektrode aan en breng de passieve elektrode aan op het linkeroor met een aangepaste clip of gebruik een oorclipelektrode. Het uitgangssignaal moet bij deze stap ongewijzigd blijven omdat het meetdifferentieel nog steeds een open circuit is.Sluit een actieve elektrode aan op de negatieve aansluiting van de differentiële ingang van het meet-EEG-kanaal en breng deze met een hoofdband aan op het frontale gebied. Na een paar seconden zou het signaal terug moeten keren naar nul. Sluit de andere actieve elektrode aan op de positieve aansluiting van de differentiële ingang van het meet-EEG-kanaal en breng deze met de hoofdband aan op het achterhoofdsgebied.Er wordt nu een hersensignaal weergegeven dat overeenkomt met de visuele activiteit die wordt gemeten met betrekking tot het frontale hersengebied en het occipitale gebied. Stimuleer de gebruiker herhaaldelijk met 10 hertz en 12 hertz flikkerende pictogrammen door het flikkerende pictogram in de Android-applicatie te starten. Druk op het touchpad van de slimme bril terwijl u ook het EEG-acquisitie- en visualisatiescript start.Zorg ervoor dat elke stimulatie in deze fase bestaat uit een enkel pictogram dat gedurende 10 seconden flikkert. Uit de tien seconden signalen die bij elke stimulatie horen, halen twee kenmerken eruit met behulp van de snelle Fouriertransformatie, de vermogensspectrale dichtheid bij 10 hertz en 12 hertz. Als alternatief, overweeg ook tweede harmonischen.Gebruik een weergave van de verkregen signalen in het domein features om een ondersteuningsvectormachineclassificatie te trainen. Gebruik een tool in MATLAB of Python om de parameters van een hyperplane met een uiteindelijke kernel te identificeren. Op basis van de ingangskenmerken zal het getrainde model in staat zijn om toekomstige waarnemingen van EEG-signalen te classificeren.Koppel de USB-kabel los van de pc en sluit deze rechtstreeks aan op de slimme bril. Voeg de parameters van de getrainde classifier in de Android-applicatie in. Het systeem is nu klaar.De goedkope elektro-encefalograaf werd gekarakteriseerd met betrekking tot lineariteit en magnitudefout. De resultaten worden hier getoond. De flikkering van de slimme bril werd gemeten om de eventuele afwijkingen van het nominale blokgolfpad te markeren.De karakterisering van de commerciële slimme bril in termen van het amplitudespectrum van de flikkerende knoppen wordt in deze figuur weergegeven. Flikkeringen bij 10 hertz en bij 12 hertz worden hier getoond. Deze figuur geeft de signalen weer die worden gemeten tijdens visuele stimulatie in het domein functies.De signalen geassocieerd met de 12 hertz flikkerende stimuli worden gepresenteerd in blauw, terwijl de signalen geassocieerd met de 10 hertz flikkerende stimuli worden gepresenteerd in rood. Voor elke proefpersoon worden de resultaten geassocieerd met een stimulatie van tien seconden vergeleken met die geassocieerd met een stimulatie van twee seconden. De nauwkeurigheid die wordt verkregen door alle proefpersonen samen te beschouwen, evenals de gemiddelde nauwkeurigheid van alle proefpersonen, worden hier gerapporteerd.De vergelijking van de classificatieprestaties bij het overwegen van twee PSD-kenmerken versus vier PSD-kenmerken voor de SSVEP-gerelateerde EEG-gegevens wordt hier weergegeven. Gezien de goede metrologische eigenschappen van de apparatuur van consumentenkwaliteit, moet men vooral letten op de mechanische stabiliteit van de meetelektroden omdat ze geen geleidende gels gebruiken. Deze procedure bleek functioneel voor SSVEP-signalen die relatief robuuste ruis zijn, maar men zou het gebruik van vergelijkbare instrumentatie in verdere paradigma's zoals motorische beelden kunnen onderzoeken.Dankzij de draagbaarheid, draagbaarheid en gebruiksgemak wordt deze techniek nu onderzocht als een aanvullend hulpmiddel voor revalidatie of als een nieuw hulpmiddel voor industriële scenario's.

Research

JoVE Journal

Engineering

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

Het beheersen van de grootte, vorm en stabiliteit van de supramoleculaire polymeren in water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Detectie en herstel van Palladium, Goud en Cobalt metalen uit de Urban Mine via innovatieve sensoren / Adsorbentia Aangewezen met nanoschaal Wagon-wheel-vormige poriën

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Kwantificering van waterstof concentraties in Functionele Lagen en Bulk Materials door middel van diepte- met Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

Hand Gecontroleerde Manipulatie van enkele moleculen via een Scanning Probe Microscope met een 3D Virtual Reality Interface

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

Gain-compensatie Methodologie voor een sinusvormige scan van een Galvanometer Spiegel in Proportioneel-Integral-Differential Control Met behulp van Pre-emphasis Technieken

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. ...

O-cresol Concentration Online Measurement Based On Near Infrared Spectroscopy Via Partial Least Square Regression

O-Cresol concentratie online meting op basis van near infrared spectroscopie via gedeeltelijke minste vierkante regressie

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the ...

Evaluating Usability Aspects of a Mixed Reality Solution for Immersive Analytics in Industry 4.0 Scenarios

Bruikbaarheidsaspecten van een Mixed Reality-oplossing evalueren voor meeslepende analyses in Industry 4.0-scenario's

In medicine or industry, the analysis of high-dimensional data sets is increasingly required. However, available technical solutions are often complex to ...

A Multi-Cue Bioreactor to Evaluate the Inflammatory and Regenerative Capacity of Biomaterials under Flow and Stretch

Een multi-cue bioreactor om de inflammatoire en regeneratieve capaciteit van biomaterialen onder flow en stretch te evalueren

The use of resorbable biomaterials to induce regeneration directly in the body is an attractive strategy from a translational perspective. Such materials ...

Elaborate Control of Inkjet Printer for Fabrication of Chip-based Supercapacitors

Uitgebreide controle van inkjetprinter voor fabricage van chipgebaseerde supercondensatoren

There are tremendous efforts in various fields to apply the inkjet printing method for the fabrication of wearable devices, displays, and energy storage ...

Evaluating the Electrochemical Properties of Supercapacitors using the Three-Electrode System

Evaluatie van de elektrochemische eigenschappen van supercondensatoren met behulp van het drie-elektrodesysteem

The three-electrode system is a basic and general analytical platform for investigating the electrochemical performance and characteristics of energy ...