ES2257899A1 - Sistema de procesado de señales electrooculograficas con control de offset. - Google Patents
Sistema de procesado de señales electrooculograficas con control de offset.Info
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Abstract
Sistema de procesado de señales electrooculográficas con control de offset. Comprende medios de amplificación (2) de dichas señales, medios de filtrado (3), medios de control (4) de la señal y medios de digitalización (5), y se caracteriza por el hecho de que dichos medios de control (4) comprenden un dispositivo de ajuste del offset en modo continuo y de forma constante en el tiempo.
Description
Sistema de procesado de señales
electrooculográficas con control de offset.
La presente invención se refiere a un sistema de
procesado de señales electrooculográficas con control de offset.
Es conocido que para el registro de señales
electrooculográficas se utilizan electrodos dispuestos sobre el
sujeto, y que la señal recogida por los electrodos se procesa a
través de unos medios de amplificación que utilizan al menos dos
canales de registro en modo continuo, uno para la componente
horizontal del movimiento ocular y otro para la componente vertical.
Dichos medios de amplificación tienen un valor de Relación de
Rechazo en Modo Común (CMRR) lo más alto posible, para obtener una
señal libre de ruidos.
Los sistemas de procesado de señales
electrooculográficas conocidos, comprenden, además de los medios de
amplificación, unos medios de filtrado constituidos por un filtro
paso alto con frecuencia de corte de 0,5 Hz para eliminar los
problemas de deriva. Sin embargo, dicho filtro no discrimina el
parpadeo del sujeto. elimina gran parte de la información sobre la
posición ocular contenida en la señal.
Otros medios que forman parte de los sistemas de
procesado de señales electrooculográficas son los medios de
digitalización que convierten la señal analógica en digital. Con el
fin de obtener la máxima precisión en la conversión
analógica/digital, se ajustan los rangos de salida de la señal de
cada canal de registro a los rangos de digitalización, siendo
necesario añadir unos medios de control, que consisten en una
amplificación variable para cada canal y también en un ajuste del
offset para los canales en modo continuo, que permite centrar, en la
medida de lo posible y en un instante dado, la señal en el rango de
ampli-
ficación.
ficación.
Son conocidos sistemas de procesado de señales
electrooculográficas que comprenden dichos medios de amplificación,
dichos medios de filtrado, dichos medios de digitalización y dichos
medios de control de la señal. Sin embargo, dichos sistemas
presentan el inconveniente de que las señales electrooculográficas
pueden saturar fácilmente los amplificadores y eliminar, por lo
tanto, la información que dichas señales contienen.
El objetivo de la presente invención es resolver
los inconvenientes mencionados, desarrollando un sistema de
procesado de señales electrooculográficas con control de offset que
permite obtener el registro de dichas señales, al tiempo que evita
la saturación de los amplificadores.
De acuerdo con este objetivo, el sistema de
procesado de señales electrooculográficas de la presente invención
se caracteriza por el hecho de que dichos medios de control
comprenden un dispositivo de ajuste del offset en modo continuo y de
forma constante en el tiempo.
Dicho dispositivo de ajuste del offset comprende
un amplificador realimentado constantemente a través de la señal de
salida de una tarjeta de digitalización.
Gracias a estas características, el sistema evita
la saturación de los amplificadores y la pérdida de la señal
electrooculográfica.
Preferiblemente, dicho ajuste del offset se
realiza a un valor comprendido entre el valor máximo de la señal
electrooculográfica y el nivel de margen de saturación.
El valor de offset considerado óptimo es igual al
valor máximo de la señal electrooculográfica, y por tanto, es la
mitad del nivel de margen de saturación. Ello permite obtener una
señal suficientemente libre de ruidos y con una amplitud que no
satura el amplificador y no anula la comunicación.
Preferiblemente, dicho sistema comprende, además
de los dos canales de registro en modo continuo de las componentes
vertical y horizontal y de un filtro paso alto, un canal de registro
en modo alterno de la componente vertical de la señal, un canal de
registro en modo alterno de la componente horizontal de la señal y
un filtro paso bajo.
Las señales en modo alterno corresponden a
señales a las que se les aplica un filtro paso alto (con frecuencia
de corte superior a 0,5Hz) para eliminar la componente continua de
la señal, y obtener una señal de mayor calidad.
Gracias a la inclusión de un los canales de
registro en modo alterno de la componente horizontal y vertical de
la señal, es posible utilizar estas señales como se pueden aumentar
las combinaciones posibles de los comandos de control basados en
combinaciones de las mismas. Por último, el filtro paso bajo
permite eliminar los ruidos de alta frecuencia en todos los canales
de registro, provocados por distintas
fuentes.
fuentes.
Opcionalmente, dicho sistema comprende como
fuente de alimentación una batería recargable. Este hecho evita el
riesgo que supone que el paciente esté conectado a la red
eléctrica.
Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto
se acompaña un dibujo en el que, esquemáticamente y sólo a título de
ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de
realización.
En dicho dibujo, la figura 1 muestra el diagrama
de bloques con las distintas etapas de procesado de la señal
electrooculográfica.
La figura 1 muestra, mediante un diagrama de
bloques, las diferentes etapas de procesado de la señal
electrooculográfica procedente de los electrodos 1. El procesado de
la señal captada por los electrodos 1 se inicia con una primera
etapa en la que intervienen unos medios de amplificación 2 de la
señal, una segunda etapa en la que la señal pasa por unos medios de
filtrado 3, una tercera etapa en la que actúan unos medios de
control 4, para finalizar con una cuarta etapa en la que intervienen
unos medios de digitalización 5 de la señal, de manera que la señal
de salida de dichos medios de digitalización 5 realimenta de nuevo a
dichos medios de control 4.
Para la reconstrucción de los movimientos
oculares, se necesitan al menos dos canales de registro de entrada a
los medios de amplificación 2, uno para la componente horizontal y
otro para la componente vertical del movimiento en modo continuo.
Sin embargo, como la señal electrooculográfica de estos canales
puede saturar los amplificadores, se añaden dos canales más de
registro, uno para la componente vertical del movimiento en modo
alterno, que se utiliza como canal de comandos de control, y otro,
para la componente horizontal del movimiento, también en modo
alterno, para aumentar las combinaciones de comandos de control.
Además, otra señal común de referencia permite eliminar muchas de
las interferencias producidas por causas bioló-
gicas.
gicas.
De esta manera, dichos medios de amplificación 2
disponen de seis entradas, cuatro para los electrodos que miden la
señal electrooculográfica, una para el electrodo de referencia y una
entrada para la conexión de masas.
Los medios de amplificación 2 miden la diferencia
de potencial entre cada par de electrodos para obtener una señal
suficientemente libre de ruidos. Por ello, dichos medios de
amplificación 2 tienen un valor de relación de Rechazo en Modo Común
(CMRR) lo más elevado posible (CMRR de 115 decibelios).
Los medios de amplificación 2 comprenden un
amplificador instrumental de precisión de bajo coste y un circuito
de retroalimentación activa que actúa sobre un electrodo de
referencia y que permite fijar dicho electrodo de referencia a un
potencial proporcional a la tensión en modo común del sujeto.
También se coloca una resistencia de 390 K\Omega para poder fijar
una ganancia de dichos medios de amplificación 2 a 43,3.
Los medios de filtrado 3, constan de 2 filtros de
Butterworth de segundo orden, de paso alto y de paso bajo, que
permiten fijar las frecuencias de corte a 4,1Hz y 15,9Hz,
respectivamente. Los filtros de Butterworth tienen una magnitud
máximamente plana ya que su respuesta es muy plana en la banda
pasante. La frecuencia de corte de dichos filtros se define como la
frecuencia en la cual la amplitud de la señal se atenúa en 3 dB. Las
frecuencias de corte fijadas permiten medir la latencia de los
parpadeos y alterar en menor medida la señal.
Los medios de control 4 comprenden un dispositivo
de ajuste del offset en modo continuo y de forma constante en el
tiempo. Dicho dispositivo, a su vez, comprende un amplificador
realimentado constantemente a través de la señal de salida de una
tarjeta de digitalización. Se trata de un amplificador inversor de
ganancia regulable para los canales en modo alterno, con un ajuste
de ganancia de entre 0 y 50. Para los canales en modo continuo se
añade un potencial de referencia variable, para facilitar el control
del offset de la señal y evitar la saturación del ampli-
ficador.
ficador.
El control del potencial de referencia se realiza
mediante un convertidor analógico digital de 8 bits que se conecta a
las salidas TTL de una tarjeta de digitalización. De esta manera, es
posible ajustar el offset a través del módulo de registro.
Para poder controlar los 2 canales de registro de
modo continuo, se utilizan los 4 bits menos significativos del
convertidor analógico. El potencial de referencia toma valores de
entre -4,98V y +4,39V, con incrementos de 0,62V y con un error de
\pm0,04V. Dicho potencial se controla a través del factor de
escalado del offset que depende de la resistencia variable de
referencia, que en este caso se toma de un valor de 100
K\Omega.
Para evitar que el amplificador se sature, las
señales en modo alterno se ajustan al margen de amplificación para
que el valor máximo de amplitud de un parpadeo sea aproximadamente
un 20% menor que el margen de saturación del amplificador. Las
señales en modo continuo, se ajustan en función del incremento de
offset y de la ganancia de la señal electrooculográfica respecto al
margen de saturación. Cuanto más cercano es el margen de
amplificación de la señal al margen de saturación, mejor es la señal
electrooculográfica digitalizada, pero el incremento del offset para
centrar la señal es más pequeño. Por el contrario, un margen de
amplificación de la señal pequeño respecto al margen de saturación,
supone un incremento de offset mayor, pero se pierde definición de
la señal.
La realimentación del offset del dispositivo de
ajuste se realiza a través de la señales TTL de salida de una
tarjeta de digitalización que se controlan a través de software para
que permite activar o desactivar los 8 bits de la señal TTL. Para
realizar el proceso de ajuste de offset en modo continuo y de manera
constante en el tiempo, se establecen las variables "OffsetX" y
"OffsetY" que toman valores entre 0 y 15, y además, se
incorpora la variable "CtrTTL" que activa la señal TTL, y se
calcula como:
"CrtTTL" =
"16 x OffsetY" +
"OffsetX".
El equipo de alimentación del circuito está
formado por una batería recargable de 12V, un amplificador
operacional, un regulador de tensión positiva de 5V, un regulador de
tensión negativa de -5V y los condensadores y resistencias
necesarios.
Claims (5)
1. Sistema de procesado de señales
electrooculográficas con control de offset que comprende medios de
amplificación (2) de dichas señales, medios de filtrado (3), medios
de control (4) de la señal y medios de digitalización (5),
caracterizado por el hecho de que dichos medios de control
(4) comprenden un dispositivo de ajuste del offset en modo continuo
y de forma constante en el tiempo.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de dicho dispositivo de ajuste del
offset comprende un amplificador realimentado constantemente a
través de la señal de salida de una tarjeta de digitalización.
3. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho ajuste del offset se
realiza a un valor comprendido entre el valor máximo de la señal
electrooculográfica y el nivel de margen de saturación.
4. Sistema según la reivindicación 1, que
comprende por lo menos dos canales de registro en modo continuo de
las componentes horizontal y vertical de dichas señales y un filtro
paso alto, caracterizado por el hecho de que comprende
además, un canal de registro en modo alterno de la componente
vertical de la señal, un canal de registro en modo alterno de la
componente horizontal de la señal de una señal común de referencia y
un filtro paso
bajo.
bajo.
5. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que comprende como fuente de
alimentación una batería recargable.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200301787A ES2257899B1 (es) | 2003-07-29 | 2003-07-29 | Sistema de procesado de señales electrooculograficas con control de offset. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200301787A ES2257899B1 (es) | 2003-07-29 | 2003-07-29 | Sistema de procesado de señales electrooculograficas con control de offset. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2257899A1 true ES2257899A1 (es) | 2006-08-01 |
| ES2257899B1 ES2257899B1 (es) | 2007-07-16 |
Family
ID=36829493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200301787A Expired - Fee Related ES2257899B1 (es) | 2003-07-29 | 2003-07-29 | Sistema de procesado de señales electrooculograficas con control de offset. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2257899B1 (es) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1983003341A1 (en) * | 1982-03-22 | 1983-10-13 | Ledley, Robert, S. | Computerized electro-oculographic (ceog) system |
| WO1994026165A1 (en) * | 1993-05-14 | 1994-11-24 | Ville Sakari Voipio | Automatisation of electro-oculographic examination |
| DE4408858A1 (de) * | 1994-03-16 | 1995-09-21 | Frank Dr Behrens | Verfahren zum Erstellen eines klinischen Elektrooculogramms |
| US5726916A (en) * | 1996-06-27 | 1998-03-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method and apparatus for determining ocular gaze point of regard and fixation duration |
-
2003
- 2003-07-29 ES ES200301787A patent/ES2257899B1/es not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2257899B1 (es) | 2007-07-16 |
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