Đánh giá tình trạng buồn ngủ của mắt bằng phương pháp đo điện động nhãn đồ EOG và thiết chế tạo thiết bị cảnh báo buồn ngủ cho mắt

ELECTRO – OCULOGRAPHY (EOG)

Nguyên lý cơ bản giải phẫu học của mắt[8]: bên trong mắt là cấu trúc bảo vệ, mỗi mắt có một lớp thụ thể, một hệ thống thấu kính tập trung ánh sáng vào các thụ thể ánh sáng và hệ thống thần kinh dẫn truyền các xung động về vỏ não thị giác để xử lý. Tài liệu này cho phép so sánh dữ liệu EOG đang tồn tại khắp thế giới bằng việc hướng dẫn những y sĩ thực hành lẫn những nhà sản xuất và ISCEV được khuyến cáo như là một tiêu chuẩn quốc tế cho việc đo EOG.

THIẾT BỊ BIOPAC

 Đèn hiển thị trạng thái bận: được kích hoạt (bật sáng) khi bộ thu nhận MP30/35 đang thu nhận dữ liệu hay một vài giây đầu khi bật nguồn. Mặt sau của bộ phận MP30 có một cổng xuất tín hiệu dưới dạng tương tự, một cổng serial, một cổng nguồn DC (12 VDC – 1 Am), một công tắc nguồn.  Cầu chì: trong bộ giữ cầu chì có chứa một cầu chì dạng nổ-nhanh (fast-blow) nhằm bảo vệ thiết bị MP30/35 tránh các hiện tượng chạm mạch nguồn, tương tự, đường I/O số.

Trong thực tế sử dụng trong y tế, các điện cực bề mặt tùy vào ứng dụng mà kết hợp với các bộ khuyếch đại, lọc nhiễu… để đạt độ chính xác cao hơn.

THU NHẬN TÍN HIỆU EOG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH BSL [12] : Lesson 10: ELECTROOCULOGRAM I

• CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM

 Nếu tín hiệu không đều (do đối tượng không nhìn theo điểm xanh, đối tượng chớp mắt, điện cực không dính,…) tạo một đường dốc lớn thì có thể lấy tín hiệu định chuẩn lại bằng cách nhấnRedo Calibration.  Người điều khiển giữ bút ở trung tâm trong 5 giây sau đó di chuyển bút theo phương ngang ra bên trái đối tượng khoảng 700 sau đó di chuyển về vị trí trung tâm trong 3 giây, tiếp tục di chuyển bút theo phương ngang ra bên phải đối tượng khoảng 700rồi về lại vị trí trung tâm. 12.Đối tượng cố gắng tập trung vào một điểm nào đó trên cây viết và mắt nhìn thẳng về phía trước (không được nhìn lên hoặc nhìn xuống), có thể chớp mắt trước khi ghi tín hiệu tiếp.

25.Nếu bạn muốn theo dừi mắt bằng một điểm và điểm này di chuyển trờn màn hỡnh máy tính đúng với vị trí mà đối tượng nhìn vào thì thực hiện bước 26 hoặc nếu bạn muốn kết thúc tiến trình ghi tín hiệu thì thực hiệnbước 31.

PHÂN TÍCH DỮ LIỆU

• Một số công cụ trong thanh menu

 Autoscale Waveforms: khi chọn chế độ này màn hình sẽ hiển thị đầy đủ tín hiệu thu được theo chiều dọc (theo biên độ), tính từ đỉnh dương cao nhất tới đỉnh âm thấp nhất.  Autoscale horizontal: khi chọn chế độ này màn hình sẽ hiển thị đầy đủ tín hiệu thu được theo chiều ngang (theo thời gian), tính từ thời điểm 0.00 giây đến cuối.  Delta T:độ chênh lệch thời gian giữa điểm đầu và điểm cuối của vùng được quét khối.

 p-p: độ chênh lệch về biên độ giữa giá trị biên độ lớn nhát và giá trị biên độ nhỏ nhất của vùng được quét khối.

XÂY DỰNG GIẢI THUẬT PHÂN TÍCH TÍN HIỆU EOG

Trong đó bao gồm các số liệu về năng lượng của tín hiệu sóng Alpha, sóng Beta; tỉ số sóng Alpha với tín hiệu trước khi lọc, tỉ số sóng Beta với tín hiệu trước khi lọc; tỉ số BAR; phổ phân bố năng lượng của hai sóng Alpha & Beta; phổ tương quan giữa tín hiệu phân tích với hai sóng Alpha, Beta và phổ phân bố tỉ số BAR. Do hai loại sóng này có mối tương quan với nhau và tương quan với tín hiệu ban đầu nên phần trăm giữa chúng có thể đánh giá mức hoạt động của tín hiệu EOG, cũng như mức hoạt động của mắt trong các trạng thái khác nhau. Cũng như trên đối với các số liệu % Alpha và % Beta có sai số trung bình khá lớn, nên nhóm chỉ dùng chỉ số này để đánh giá mối tương quan một cách định tính và so sánh với tín hiệu khi thức.

Với mục tiêu cảnh báo tình trạng buồn ngủ nên đối với trạng thái ngủ nhóm chỉ phân tích tín hiệu trong 30 phút đầu, là giai đoạn đầu của giấc ngủ có liên quan đến tình trạng buồn ngủ.

THIẾT KẾ CHI TIẾT

• KHỐI KHUẾCH ĐẠI VÀ LỌC NHIỄU

Bộ khuếch đại instrumentation dưới dạng IC có nhiều loại khác nhau ví dụ như AD620 (Analog Devices), INA101 (BurrBrown)… Những thiết bị này chứa tất cả các thành phần, ngoại trừ RG, mà có thể gắn thêm bên ngoài để thay đổi độ lợi từ 1V/V đến 103V/V. Trong trường hợp có nhiều thiết bị được sử dụng một lúc đối với một bệnh nhân thì không tránh khỏi những tín hiệu do các thiết bị này tác động lên nhau, cũng như nếu vô tình để bệnh nhân chạm phải nguồn cung cấp. Như đã trình bày phần trên, IC AD620 được tích hợp mạch khuếch đại vi sai 3 opam với các thông số phù hợp với yêu cầu của mạch điện thu nhận, nên nhóm sử dụng để làm mạch khuếch đại vi sai theo sơ đồhình 6.4.

Do đó ta cần phải thiết kế một mạch lọc thông thấp (low-pass filter) để loại trừ các thành phần nhiễu ở tần số cao, một mạch lọc thông cao (high-pass filter) để loại bỏ các thành phần nhiễu DC (dòng trực tiếp).

KẾT QUẢ

Điều này giúp cho thiết bị cảnh báo buồn ngủ 1 có thể được sử dụng cho các loại đối tượng khác nhau như khác nhau về tuổi tác, khác nhau về vùng da quanh mắt (vùng da dán điện cực) và đặc biệt là khác nhau về loại điện cực, chất lượng điện cực. Khi tín hiệu từ tầng khuếch đại và lọc nhiễu nhỏ hơn điện ỏp ngưỡng (khi mở mắt) thỡ ngừ ra output của IC LM311 có giá trị là 0V và ngược lại nếu lớn hơn điện áp ngưỡng ( khi nhắm mắt) thỡ ngừ ra output cú giỏ trị là +12V. Như vậy áp dụng nguyên lý hoạt động của thyristor để đưa vào mạch cảnh cáo buồn ngủ sẽ giúp cho tín hiệu cảnh báo kéo dài đủ để đánh thức tài xế và buộc tài xế phải nhận thức được là mình đang buồn ngủ bằng hành động tự tắt chế độ báo động.

Các giải thuật trong chương trình xử lý trên IC DSPIC30F4013 hoàn toàn tương tự với các giải thuật xử lý trong chương V.Lưu ý: quá trình thu nhận và xử lý của thiết bị cảnh báo lần lượt sẽ được thực hiện qua các khối mạch như đã trình bày ở trên và IC DSPIC30F4013.