Test signal generators for Mindset MS-1000 electroencephalograph with data acquisition system for...

6
��BIO-ALGORITHMS AND MED-SYSTEMS JOURNAL EDITED BY JAGIELLONIAN UNIVERSITY – MEDICAL COLLEGE Vol. 7, No. 13, 2011, pp. 77-82 TEST-SIGNAL GENERATORS FOR MINDSET MS-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

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����������� ��������� ����������� ����� ������ ���������������

��� ������������ ���� ������ ��� �������� ���������� �������������������������������������������

��� ��������������������

��� ����������������������� �������������������������������������������������������-

�������������������������������������� ������ ���������� ��������� ��������������������������������

���������������������������������������������