Test signal generators for Mindset MS-1000 electroencephalograph with data acquisition system for...
Transcript of Test signal generators for Mindset MS-1000 electroencephalograph with data acquisition system for...
�����
����������
BIO-ALGORITHMS AND MED-SYSTEMSJOURNAL EDITED BY JAGIELLONIAN UNIVERSITY – MEDICAL COLLEGE
Vol. 7, No. 13, 2011, pp. 77-82
TEST-SIGNAL GENERATORS FOR MINDSETMS-1000 ELECTROENCEPHALOGRAPH
WITH DATA ACQUISITION SYSTEM FOR LINUX OS
�������� ��������������������������
Institute of Computer Science, Maria Curie-Sklodowska University�����������������������������������������������������
Abstract: The paper presents a hardware and software solution giving methods of communication and the construction of the �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
Introduction
�������������������������� ������� ����������������� ����������������������������������������������������������-versity a software for data acquisition and processing is being�����������������������������������������������������������
Fig. 1. Example of EEG examination set
������������������������������������������������������������������������������ ����������������������������� ������analog-to-digital converter and a gathered data transmission������
�����
����������
78 Test-signal generators for Mindset MS-1000 electroencephalograph…
The device control and data interchange is operated by� �������������������������������������������������������makes it possible to control the sampling rate value (64, 128,���������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������
The goal is to develop (under Linux OS) a complete examination�������������������������������������������������������������������
The idea of the project is to build a modular system, where individual modules are as much independent as possible, with � ������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������
A calibrator is an optional equipment for the EEG Mindset ����������������������� �������������� ��������� ������������������������������������������������������������������������������� ������������������� ��� ��������������� �� ����������������������������������������������������������������������������������scaling factors for data errors corrections – due to factors such as electronic components tolerance, small errors may occur in ����������������������������������
�����������������������������oscillators
�������������������� ���������������������������������������of the daemon is to control the Mindset MS-1000 EEG device ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������
Fig. 2. Two seconds of calibrator signal (512sps)
One of the next stages of the system development will be thefrequency spectrum analysis of the signal with Fourier transform���������� ���������������������������������������������� ��������������������������������������������
It is possible to buy signal oscillators for the testing of the EEG equipment (sometimes called ��������� �������), however, they usually contain only one function oscillator that generates a single sinusoidal, rectangular or triangular signal with variable ����������
Rectangular and triangular waves are rich in odds harmonics,and this feature makes the testing of frequency spectrum analysis��������������������������������������������������������������the waveforms are described in the form of the following formulas:– for a symmetric rectangular waveform [8]:
�)9sin(9
1)7sin(
7
1)5sin(
5
1)�sin(
�
1)sin([
4)( ������
�� ttttttx �����
Fig. 3. ����������������������������������������������
– for a symmetric triangular waveform [8]:
22222�)9sin(
9
1)7sin(
7
1)5sin(
5
1)�sin(
�
1)sin([
8)( ������
�� ttttttx �����
Fig. 4.�����������������������������������������������
As the above formulas show, the content of higher harmonicsis much lower for the triangular waveform than for the rectangular���������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������
In order to have a more versatile possibility of shaping the test signal, an oscillator containing two independent function����������� ��� ��������������������������������� ��������������������-tors can be mixed together and analoguely multiplied (amplitude�������������
�������������������������������������������������
79
�����
����������
Test-signal generators for Mindset MS-1000 electroencephalograph…
Fig. 5. Oscillator schema
�����
����������
�� Test-signal generators for Mindset MS-1000 electroencephalograph…
A regulator (U101, U102) converts a single +9V voltagesource to symmetric +5V, -5V voltages, which are used to power���������������������������
The function oscillator is based on a quad operational ampli-����������������
An integrator (U201d (U301d)) generates a triangular wave-����������������������������������������������������� �������������������������������������������� ���������������������������-������ ��������������������������������������������������������
The shaping circuit converts the triangular waveform to� ����������������������������������������������������������
Switch SW201 (SW301) makes it possible to select the�����������������������������
Potentiometer R204 (R304) changes the frequency of thegenerated signal, and potentiometer R216 (R316) changes its ���������������������
��������������������������������������������������������-lation (ring modulator) is based on U501 integrated circuit and ������������������������������������������������������������
Fig. 6. Generated waveforms
The harmonics factor of a sinusoidal waveform doesn’t ex-�������������������
Fig. 7. Sinusoidal waveform distortion caused by harmonics
In the mixer we can get a signal described by following for-mula: U
m= xU
M �����x)U
N where ���������
A solution like this guarantees that the EEG device will not ���������������
A very small (circa 10 ohms) output impedance of circuits(oscillators, mixer, modulator) makes the signal trace less prone��������������������������������������������������������������������������������������������
Fig. 8. EEG test signals generator
��������������������������������������������������������������������������������������
Fig. 9. Oscillogram of generated signals after passing through signal trace (256sps)
81
�����
����������
Test-signal generators for Mindset MS-1000 electroencephalograph…
�����������������������������������������������������������sinusoidal waveform 12Hz, channel 3 – signals from channel 1 ����������������������������������������������������������������������������������������������
The daemon is a source of data stream corresponding to the����������������������������������������������������������It is possible to replace the daemon with a software generator ���������������������
A solution like this makes it possible to develop and testmodules without real access to hardware such as the interface ����������������������������������������������
Fig. 10. Front panel of software generator and examples of waveforms (128sps)
Fig. 11. Another example of software generator waveforms
Conclusions
�� ���������� �������������������������� ���������� ��� ����������������������������������������������������������������������������������� ����������������� ������������ ������������� ����interface allows us to run the software in each distribution [15]���������������������������������������������������������������������is useful for optimal developing of other modules without the�������������������������������������������������������������we have a fully free and functional EEG system working under ������������������������������������������������������������������system will let us construct new, unsupported modules for EEG ��������������������������������
���������������
The necessary information about the device and computer co-operation protocol through SCSI interface was kindly provided ������������������������������������������������������������������������������������������� ��������� ��������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������
References
�� �������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������-������������������������������������������
�� ���������� ��������������������������������������������-������������������������������������������
�� �����������������������������������������������������com/en-US/support/scsi/2900/AVA-2906/
�� ���������������������������������������������������-���������������������
�� ����������������������������������������������������-������������
�� ��������������������������������� ����������������������������������������������������������������������
�� ������� ���� �������� ���� ����� ���� ���������� ���� ����������� ������������������������������������������ ���������������������������������������������������������
�� ���������� ��� �������� �������� �������������� ��������������������������������������
�� ��������� ��� �������� ��������� ������� ���������� ��������������
��� Intersil ICL7660, ICL7660A CMOS Voltage Converters ��������������������������������
�������������������������������������������������������
�����
����������
82 Test-signal generators for Mindset MS-1000 electroencephalograph…
��� National Semiconductor Corporation, LM78LXX Series����������� ��������� ����������� ����� ������ ���������������
��� ������������ ���� ������ ��� �������� ���������� �������������������������������������������
��� ��������������������
��� ����������������������� �������������������������������������������������������-
�������������������������������������� ������ ���������� ��������� ��������������������������������
���������������������������������������������