İki kanallı analog elektrookülogram (EOG) veri alma devresi tasarımı ve uygulaması

Abstract

EOG gözün korneası ile retinası arasındaki potansiyel farkı ölçmeye yarayan elektrfizyolojik bir yöntemdir. Gözlerini kolaylıkla hareket ettirebilen hastalarda Elektrookülografi (EOG) sinyallerinin kullanılması diğer biyoelektrik sinyallere göre daha kolaydır. Bu çalışmada gözün hareketleriyle oluşan EOG sinyallerini ölçebilen özgün bir veri alma devresi tasarımı ve İBA'da kullanılmak üzere bir iletişim arayüzü tasarımı sunulmuştur. Sistem yatay ve dikey göz hareketlerini algılayacak şekilde 2 kanallı olarak tasarlanmıştır. Gözün çevresine ve alın bölgesine yerleştirilen 5 adet elektrot ile EOG sinyalleri algılanabilmektedir. Elde edilen sinyaller kuvvetlendirme, filtreleme ve son olarak gerilim seviye kaydırma biriminden geçerek gerçek zamanlı olarak mikrodenetleyiciye aktarılmaktadır. Alınan ve işlenen EOG sinyalleri Matlab uygulamasında gerçek zamanlı olarak görüntülenmiş ve yazılım ile oluşturulan iletişim arayüzünün kontrolü sağlanmıştır. Sistem kullanımından önce, tasarlanan devre üzerinden kullanıcılara uygun kazanç ayarı ve ön kalibrasyon yapılarak iletişim arayüzünün kontrolünü sağlayacak göz hareketlerinin sınıflandırması yapılmıştır. İletişim arayüzünün menü sınırında kaymalara izin verilerek komut seçimi maksimum dört adım olacak şekilde tasarım yapılmıştır. Araştırmada elde edilen sonuçlara göre sistem dört yöne bakma hareketini ortalama %97'lik bir başarım ile, göz kırpma hareketini ise ortalama %92'lik başarı ile tespit etmiştir. 5 gönüllü denek ile yapılan denemeler de ise iletişim arayüzü kullanımı sırasında bir seçim adımı ortalama 3,87 saniyede gerçekleşmektedir.

EOG is an electrophysiological method for measuring the potential difference between the cornea and retina of the eye. Electrooculography (EOG) signals are easier to use than other bioelectric signals in patients who can easily move their eyes. In this study, a unique data acquisition circuit design that can measure EOG signals generated by eye movements and a communication interface design to be used in IBA are presented. The system is designed with 2 channels to detect horizontal and vertical eye movements. EOG signals can be detected with 5 electrodes placed around the eye and forehead. The obtained signals are transferred to the microcontroller in real time by passing through amplification, filtering and finally the voltage level shifting unit. The received and processed EOG signals were displayed in real time in the Matlab application and the control of the communication interface created with the software was provided. Before using the system, the appropriate gain adjustment and pre-calibration were made on the designed circuit, and the eye movements that would control the communication interface were classified. By allowing shifts in the menu border of the communication interface, the command selection is designed with a maximum of four steps. According to the results obtained in the research, the system detected the movement of looking in four directions with an average success of 97%, and the blinking movement with an average success of 92%. In trials with 5 volunteers, a selection step takes an average of 3.87 seconds while using the communication interface.