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

עבודה זו בוצעה כחלק מפרויקט ICT לבריאות, אשר נתמך כספית על ידי משרד החינוך האיטלקי, האוניברסיטה והמחקר (MIUR), תחת היוזמה מחלקות מצוינות (חוק התקציב האיטלקי מס '232/2016), באמצעות מענק מצוינות שהוענק למחלקה לטכנולוגיית מידע והנדסת חשמל של אוניברסיטת נאפולי פדריקו השני, נאפולי, איטליה. הפרויקט אכן התאפשר הודות לתמיכה של יוזמת Res4Net ושל TC-06 (טכנולוגיות מתפתחות במדידות) של IEEE Instrumentation and Measurement Society. המחברים רוצים גם להודות ל 'Callegaro, א Cioffi, ס 'Criscuolo, א Cultrera, G. De Blasi, E. De Benedetto, L. Duraccio, E. Leone, ו M. Ortolano על תרומתם היקרה בפיתוח, בדיקה, ותיקוף המערכת.

המחקר אושר על ידי הוועדה האתית למחקר פסיכולוגי של המחלקה למדעי הרוח באוניברסיטת נאפולי פדריקו השני. המתנדבים חתמו על הסכמה מדעת לפני השתתפותם בניסויים.
1. הכנת המוח הלביש הלא פולשני - ממשק מחשב
<ol><li>השג אלקטרואנצפלוגרף ברמה צרכנית בעלות נמוכה עם אלקטרודות יבשות, ו?...

<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>

תפקודה התקין של המערכת כרוך בשני היבטים מכריעים: אליציטוט SSVEP ורכישת אותות. מלבד המכשירים הספציפיים שנבחרו למחקר הנוכחי, SSVEP יכול להיות מופעל עם מכשירים שונים המספקים אור מהבהב, אם כי משקפיים חכמים עדיפים כדי להבטיח לבישות וניידות. באופן אנלוגי, ניתן לשקול אלקטרואנצפלוגרפים מסחריים נוספי?...

ממשק מוח-מחשב (BCI) הוא מערכת המאפשרת תקשורת ו/או בקרה של מכשירים ללא מסלולים עצביים טבעיים1. טכנולוגיית ממשק מוח-מחשב היא הדבר הקרוב ביותר שיש לאנושות לשלוט באובייקטים בכוח המוח. מנקודת מבט טכנית, פעולת המערכת פועלת על ידי מדידת פעילות מוחית מושרית או מעוררת, אשר יכולה להיווצר באופן לא רצוני או מרצון מהנושא2. מבחינה היסטורית, המחקר התמקד בסיוע לאנשים עם מוגבלויות מוטוריות באמצעות ממשק מוח-מחשב3, אך מספר גדל והולך של חברות מציעות כיום מכשור מבוסס ממשק מוח-מחשב למשחקים4, רובוטיקה5, תעשייה6 ויישומים אחרים הכוללים אינטראקציה בין אדם למכונה. יש לציין כי ממשקי מוח-מחשב עשויים למלא תפקיד במהפכה התעשייתית הרביעית, כלומר בתעשייה 4.07, שבה מערכות ייצור סייבר-פיזיות משנות את האינטראקציה בין בני אדם לסביבה8. באופן כללי, הפרויקט האירופי BNCI Horizon 2020 זיהה תרחישי יישום כגון החלפה, שחזור, שיפור, שיפור או השלמה של תפקודים טבעיים שאבדו של מערכת העצבים המרכזית, כמו גם שימוש בממשק מוח-מחשב בחקירת המוח9.
במסגרת זו, ההתקדמות הטכנולוגית האחרונה פירושה שממשקי מוח-מחשב עשויים להיות ישימים לשימוש בחיי היומיום10,11. כדי להשיג מטרה זו, הדרישה הראשונה היא לא פולשנית, אשר חשובה כדי למנוע את הסיכונים של התערבות כירורגית והגדלת קבלת המשתמש. עם זאת, ראוי לציין כי הבחירה בדימות מוחי לא פולשני משפיעה על איכות אותות המוח הנמדדים, ותכנון ה- BCI חייב להתמודד עם המלכודות הקשורות12. בנוסף, נדרשות לבישות, וניידות. דרישות אלה עולות בקנה אחד עם הצורך במערכת ידידותית למשתמש, אך גם מציבות כמה אילוצים. בסך הכל, אילוצי החומרה שהוזכרו מטופלים על ידי שימוש במערכת אלקטרואנצפלוגרפית (EEG) עם אלקטרודות נטולות ג'ל6. ממשק מוח-מחשב מבוסס EEG כזה יהיה גם הוא בעלות נמוכה. בינתיים, מבחינת התוכנה, אימון משתמש מינימלי (או באופן אידיאלי ללא הכשרה) יהיה רצוי; כלומר, עדיף להימנע מפרקי זמן ארוכים לכוונון אלגוריתם העיבוד לפני שהמשתמש יכול להשתמש במערכת. היבט זה הוא קריטי בממשקי מוח-מחשב בגלל אי-סטציונריות בין-סובייקטיבית ותוך-נושאית13,14.
ספרות קודמת הוכיחה כי הזיהוי של פוטנציאלים מוחיים מעוררים הוא חזק ביחס לאי-סטציונריות ורעש ברכישת אותות. במילים אחרות, ממשקי מוח-מחשב המסתמכים על זיהוי פוטנציאל מעורר נקראים תגובתיים, והם ממשקי המוח-מחשב בעלי הביצועים הטובים ביותר במונחים של זיהוי דפוסי מוח15. עם זאת, הם דורשים גירוי חושי, וזה כנראה החיסרון העיקרי של ממשקים כאלה. מטרת השיטה המוצעת היא, אם כן, לבנות ממשק מוח-מחשב לביש ונייד ביותר המסתמך על מכשור לביש מהמדף. הגירויים החושיים כאן מורכבים מאורות מהבהבים, הנוצרים על ידי משקפיים חכמים, המסוגלים לעורר פוטנציאלים חזותיים במצב יציב (SSVEPs). עבודות קודמות כבר שקלו לשלב ממשק מוח-מחשב עם מציאות מדומה לבד או בשילוב עם מציאות רבודה16. לדוגמה, הוצעה מערכת BCI-AR לשליטה ברחפן עם SSVEP17. מציאות מדומה, מציאות רבודה ופרדיגמות אחרות מכונות במונח מציאות מורחבת. בתרחיש כזה, הבחירה במשקפיים חכמים עומדת בדרישות הלבישות והניידות, וניתן לשלב משקפיים חכמים עם מערך רכישה מינימלי של EEG. מאמר זה מראה כי ממשק מוח-מחשב מבוסס SSVEP דורש גם הכשרה מינימלית תוך השגת ביצועי סיווג מקובלים עבור יישומי תקשורת ובקרה במהירות נמוכה-בינונית. לפיכך, הטכניקה מיושמת על ממשק מוח-מחשב עבור יישומים בחיי היומיום, והיא נראית מתאימה במיוחד לתעשייה ולבריאות.

<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

העבודה הנוכחית מתמקדת כיצד לבנות ממשק מוח-מחשב לביש (BCI). ממשקי מוח-מחשב הם אמצעי חדשני לאינטראקציה בין אדם למחשב המסתמך על מדידות ישירות של אותות מוחיים כדי לסייע הן לאנשים עם מוגבלויות והן לאנשים בעלי יכולת. דוגמאות ליישומים כוללות בקרה רובוטית, בדיקה תעשייתית ושיקום עצבי. יש לציין כי מחקרים שנערכו לאחרונה הראו כי פוטנציאלים מעוררי ראייה במצב יציב (SSVEPs) מתאימים במיוחד ליישומי תקשורת ובקרה, ונעשים כיום מאמצים להביא את טכנולוגיית BCI לחיי היומיום. כדי להשיג מטרה זו, המערכת הסופית חייבת להסתמך על מכשור לביש, נייד וזול. בניצול SSVEPs, נדרש גירוי חזותי מהבהב עם תדרים קבועים. כך, תוך התחשבות באילוצים יומיומיים, נבדקה במחקר זה האפשרות לספק גירויים חזותיים באמצעות משקפיים חכמים. יתר על כן, כדי לזהות את הפוטנציאלים שעוררו, נשקל מכשיר מסחרי לאלקטרואנצפלוגרפיה (EEG). זה מורכב מתעלה דיפרנציאלית אחת עם אלקטרודות יבשות (ללא ג'ל מוליך), ובכך משיג את הלבישה והניידות המרביות. בממשק מוח-מחשב כזה, המשתמש יכול לתקשר עם המשקפיים החכמים רק על ידי בהייה בסמלים המופיעים על הצג. על בסיס עיקרון פשוט זה, ממשק מוח-מחשב ידידותי למשתמש ובעלות נמוכה נבנה על ידי שילוב משקפי מציאות מורחבת (XR) עם מכשיר EEG זמין מסחרית. הפונקציונליות של XR-BCI לביש זה נבחנה באמצעות קמפיין ניסיוני שכלל 20 נבדקים. דיוק הסיווג היה בין 80%-95% בממוצע בהתאם לזמן הגירוי. לאור תוצאות אלה, המערכת יכולה לשמש כממשק אדם-מכונה לבדיקה תעשייתית, אך גם לשיקום בהפרעות קשב וריכוז ואוטיזם.

יישום אפשרי של המערכת שתוארה לעיל מוצג באיור 1; יישום זה מאפשר למשתמש לנווט במציאות רבודה באמצעות פעילות מוחית. הסמלים המהבהבים בתצוגת המשקפיים החכמים תואמים לפעולות עבור היישום (איור 1A), ולכן משקפיים אלה מייצגים תחליף לממשק מסורתי המבוס?...

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

מאמר זה דן כיצד לבנות ממשק מוח-מחשב על-ידי הסתמכות על ציוד ברמת הצרכן ופוטנציאלים חזותיים במצב יציב. לשם כך, אלקטרואנצפלוגרף חד-ערוצי המנצל אלקטרודות יבשות שולב עם משקפי מציאות רבודה להצגת גירויים והדמיית נתוני פלט. המערכת הסופית הייתה לא פולשנית, לבישה וניידת.

ממשק מוח-מחשב לביש חד-ערוצי ולא פולשני לתעשייה ולשירותי בריאות

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 ...

הצעת עבודה זו תורמת לפיתוח ממשקי מוח-מחשב זולים, לבישים וניידים על ידי ניצול ציוד ברמת הצרכן, עיבוד אותות פשוט ומציאות מורחבת. טכניקה זו נועדה לקרב את טכנולוגיית ממשק מוח-מחשב לחיי היומיום ולפתוח אפשרויות חדשות עבור משתמשים רבים הן ביישומים תעשייתיים והן ביישומים רפואיים. מערכת ההצעה יושמה גם בשיקום מבוסס רובוט לילדים עם הפרעת קשב וריכוז או אוטיזם.התוצאות היו מעודדות. כדי להתחיל, הרכיב את המשקפיים החכמים ואת רצועת הראש וחבר את האלקטרואנצפלוגרף בעלות נמוכה למחשב באמצעות כבל USB בזמן שהמחשב מנותק מספק הכוח הראשי. בשלב זה, יש לנתק את כל האלקטרודות מלוח רכישת האלקטרואנצפלוגרף כדי להתחיל ממצב ידוע.בשלב זה, זרם EEG מעובד במצב לא מקוון במחשב עם סקריפט תואם לעיבוד המיושם ביישום אנדרואיד. הפעל את הסקריפט כדי לקבל את אותות ה- EEG ולדמיין אותם. בדוק את האות המוצג.זה חייב להתאים רק לרעש הקוונטיזציה של מגבר EEG. חבר את האלקטרודה הראשונה והחל את האלקטרודה הפסיבית על האוזן השמאלית באמצעות תפס מותאם אישית או השתמש באלקטרודת אטב אוזניים. אות הפלט חייב להישאר ללא שינוי בשלב זה מכיוון שערוץ דיפרנציאל המדידה הוא עדיין מעגל פתוח.חבר אלקטרודה פעילה למסוף השלילי של הקלט הדיפרנציאלי של ערוץ ה- EEG המודד והחל אותה על האזור הקדמי באמצעות סרט ראש. לאחר מספר שניות, האות אמור לחזור לאפס. חבר את האלקטרודה הפעילה השנייה למסוף החיובי של הקלט הדיפרנציאלי של ערוץ ה- EEG המודד והחל אותה על האזור העורפי עם רצועת הראש.אות מוחי מוצג כעת בהתאם לפעילות החזותית שנמדדה ביחס לאזור המוח המצחי ולאזור העורפי. שוב ושוב לעורר את המשתמש עם 10 הרץ ו 12 הרץ מהבהב סמלים על ידי הפעלת סמל מהבהב ביישום אנדרואיד. לחץ על משטח המגע של המשקפיים החכמים תוך הפעלת סקריפט הרכישה וההדמיה של EEG.ודא שכל גירוי בשלב זה מורכב מסמל יחיד מהבהב במשך 10 שניות. מתוך אותות עשר השניות המשויכים לכל גירוי, חלצו שתי תכונות באמצעות התמרת פורייה המהירה, הצפיפות הספקטרלית של הספק של 10 הרץ ו-12 הרץ. לחלופין, שקול גם הרמוניות שניות.השתמש בייצוג של האותות שנרכשו בתחום התכונות כדי לאמן מסווג מכונה וקטורית תומכת. השתמשו בכלי ב-MATLAB או ב-Python כדי לזהות את הפרמטרים של על-מישור עם ליבה בסופו של דבר. בהתבסס על תכונות הקלט, המודל המיומן יהיה מסוגל לסווג תצפיות עתידיות של אותות EEG.נתק את כבל ה- USB מהמחשב וחבר אותו ישירות למשקפיים החכמים. הכנס את הפרמטרים של המסווג המאומן ליישום Android. המערכת מוכנה כעת.האלקטרואנצפלוגרף בעלות נמוכה אופיין ביחס לליניאריות וטעות גודל. התוצאות מוצגות כאן. הבהוב המשקפיים החכמים נמדד כדי להדגיש את הסטיות הסופיות מנתיב הגל הריבועי הנומינלי.אפיון המשקפיים החכמים המסחריים מבחינת ספקטרום המשרעת של הכפתורים המהבהבים מוצג באיור זה. הבהוב ב- 10 הרץ וב- 12 הרץ מוצגים כאן. איור זה מייצג את האותות שנמדדו במהלך גירוי חזותי בתחום התכונות.האותות הקשורים לגירויים המהבהבים של 12 הרץ מוצגים בכחול ואילו האותות הקשורים לגירויים המהבהבים של 10 הרץ מוצגים באדום. עבור כל נבדק, התוצאות הקשורות לגירוי של עשר שניות מושוות לאלה הקשורות לגירוי של שתי שניות. הדיוק המתקבל על ידי שקלול כל הנושאים יחד, כמו גם הדיוק הממוצע בין כל הנבדקים מדווחים כאן.השוואת ביצועי הסיווג כאשר בוחנים שתי תכונות PSD לעומת ארבע תכונות PSD עבור נתוני EEG הקשורים ל- SSVEP מוצגת כאן. בהתחשב בתכונות המטרולוגיות הטובות של הציוד לצרכן, יש לשים לב בעיקר ליציבות המכנית של אלקטרודות המדידה מכיוון שהן אינן משתמשות בג'לים מוליכים. הליך זה הוכח כפונקציונלי עבור אותות SSVEP שהם רעש חזק יחסית, אך ניתן לחקור את השימוש במכשור דומה בפרדיגמות נוספות כגון תמונות מוטוריות.הודות ללבישות, ניידות וקלות השימוש, טכניקה זו נחקרת כעת כמכשיר משלים לשיקום או ככלי חדש לתרחישים תעשייתיים.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

שליטה על גודל, צורה ויציבות של פולימרים מולקולריים במים

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

איתור והשחזור של פלדיום, מתכות זהב וקובלט ממכרה העירונית באמצעות חיישנים / Adsorbents רומן יעודיים עם נקבוביות-בצורת גלגל עגלה ננומטריים

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

כימות של ריכוזי מימן שכבות חיצוניות ואת ממשק חומרים בתפזורת באמצעות פרופיל עומק עם ניתוח תגובה גרעיני

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

יד מבוקרת מניפולציה של יחיד מולקולות באמצעות סריקת הבדיקה במיקרוסקופ עם ממשק מציאות 3D Virtual

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

מתודולוגיה רווח-פיצוי עבור סריקה סינוסי המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ב פרופורציונלי-אינטגרל-דיפרנציאל בקרה באמצעות טכניקות טרום דגש

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 ריכוז באינטרנט מדידה מבוסס על הקרוב ספקטרוסקופית אינפרא אדום דרך רגרסיה חלקית לפחות מרובע

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

הערכת היבטי שימושיות של פתרון מציאות משולבת לניתוח מקיף בתרחישי תעשייה 4.0

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

ביו-ריאקטור רב-שלבי להערכת היכולת הדלקתית וההתחדשותית של ביו-חומרים תחת זרימה ומתיחות

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

שליטה משוכללת במדפסת הזרקת דיו לייצור סופר-קבלים מבוססי שבבים

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

הערכת התכונות האלקטרוכימיות של סופר-קבלים באמצעות מערכת שלוש האלקטרודות

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