Warning: Undefined array key "bio" in /home/techwatch/domains/test.bits-chips.nl/public_html/wp-content/plugins/wpcodebox2/src/Runner/QueryRunner.php(126) : eval()'d code on line 13
Author:
Reading time: 4 minutes
Het aanbrengen van eeg-elektrodes voor het meten van hersenactiviteit is een bewerkelijke stap waarbij de gebruiker altijd aan een computer geknoopt zit. Imec en het Holst Centre sleutelen aan een prototype systeem waarbij de gebruiker simpelweg een helm kan opzetten en vervolgens zijn weg kan gaan. Dat opent ook de weg naar niet-medische toepassingen.
Imec en het Holst Centre zijn vastbesloten om eeg om te vormen van ziekenhuistoepassing tot een alledaags verschijnsel voor gamers, het in de gaten houden van automobilisten, een hulpmiddel bij leren of het trainen van gedrag. Op de Medical Device & Manufacturing-conferentie in Anaheim toonden ze het laatste prototype van hun eeg-helm met droge elektrodes en draadloze communicatie, twee vindingen die alledaags en langdurig gebruik mogelijk maken. De derde troef is een verregaande optimalisatie van het energiegebruik, want er mogen geen voedingskabeltjes lopen en het systeem moet ook wel een hele dag mee kunnen gaan. Het huidige prototype houdt het op een 100 mAh-batterij anderhalve dag tot vier dagen uit.
Alhoewel een eeg-meting niet invasief, schadelijk of per se onprettig is, is het wel een gedoe. In de hedendaagse praktijk krijgen patiënten een soort badmuts met gaatjes op. Vervolgens is er iemand al gauw vijf tot tien minuten bezig om de benodigde elektrodes hierop aan te klippen. Elke elektrode is via een draadje verbonden met een signaalacquisitiekastje. Een dot gel moet – na een beetje rommelen met de positie – voor een goede geleiding zorgen.
Droge elektrodes zijn daarom de natte droom van onderzoekers die eeg breder willen inzetten. Als de gel weggelaten kan worden, is het aanbrengen van een elektrode een kwestie van een helm of iets dergelijks opzetten. De impedantie is bij droge elektrodes echter een stuk hoger, waardoor de signaal-ruisverhouding naar beneden schiet en de toch al zwakke signalen nog lastiger op te vangen zijn. Tot nog toe regeert daarom vooral scepsis bij het inzetten van gel-loze contacten voor serieuze toepassingen. ’Maar wij halen vergelijkbare resultaten als met natte elektrodes‘, zegt programmamanager Julien Penders. ’Dat kan door er bij het ontwerp van het IC al rekening mee te houden dat je met een hoge impedantie werkt.‘ Hoewel de resultaten wel sterk afhangen van de toepassing, nuanceert hij gelijk.
De helm zou bijvoorbeeld in te zetten zijn voor een hersengestuurd toetsenbord. Letters op een beeldscherm lichten dan een voor een op en als de letter die de proefpersoon in gedachte heeft aan de beurt is, zal zijn brein driehonderd tot zeshonderd milliseconden later een sterke puls afvuren. Deze P300-puls is relatief makkelijk op te pikken en te herkennen, ook met droge elektrodes. De stap zal doorgaans een paar keer herhaald worden om meer zekerheid te krijgen, maar dat gebeurt met gel-elektrodes ook.
Vissen
Het is niet aan Imec en het Holst Centre om zelf producten te ontwikkelen, maar de instituten maken de kennis rond het prototype beschikbaar via licenties of aan deelnemers van zijn Human++-programma. Volgens Penders kunnen er binnen twee tot drie jaar producten op de markt komen. De hoop is een beetje dat de gaminghoek eeg als eerste niet-medische toepassing adopteert als aansturing voor console- of pc-spellen. Een dergelijke grote commerciële toepassing zou het veld een aanzienlijke impuls geven. Bovendien zijn games een dankbaar toepassingsdomein. Het idee om met hersensignalen een spel aan te sturen, ligt marketingtechnisch goed en het is in een spelcontext lang niet zo raar om een helm met elektrodes op te zetten als op straat.
Bovendien moeten spelers bij de grote console- of pc-games vaak veel tegelijk doen en snel reageren. Een sterk signaal zoals de P300-puls kan worden ingezet voor ja-nee-acties, zoals het overhalen van een trekker. Naarmate de techniek verder wordt verfijnd, kunnen ook de typen acties daarin meegroeien.
Het IC kan acht kanalen tegelijk bemonsteren, wat overeenkomt met acht elektrodes. Voor een deel van de beoogde toepassingen is dat meer dan genoeg, hoewel voor traditionele metingen meestal meer elektrodes worden ingezet. ’Maar er is niemand die zegt dat je niet een aantal IC‘s tegelijk kunt gebruiken‘, merkt Penders op.
In totaal verbruikt het hele systeem zo‘n drie tot negen milliwatt, afhankelijk van het aantal gebruikte kanalen en de samplesnelheid. Dat is dus inclusief bemonstering, AD-conversie, signaalverwerking en draadloze verzending. De gegevens kunnen over maximaal tien meter worden verstuurd.
En toekomstige modellen zullen nog zuiniger zijn, zegt Penders. ’We gebruiken nu een off-the-shelf microcontroller en radio en verzenden onbewerkte data naar een pc. Maar in de toekomst willen we onze eigen DSP‘s en radio gebruiken.‘ Door lokaal de interessante features uit de data te vissen, hoeft er veel minder verzonden te worden.
Op de ISSCC afgelopen week presenteerden Imec-, Holst Centre- en TU Delft-onderzoekers alvast een volgende generatie van het IC, eveneens met acht kanalen. ’Het IC dat we nu in het prototype hebben gebruikt, stamt nog uit 2008. Bij het nieuwe IC kijken we naar actieve elektrodes, waar een deel van de versterking al direct op de elektrode wordt gedaan en je een hogere gevoeligheid krijgt. Dat gebeurt nu ook al wel, maar dan met enkele milliwatts per elektrode. Wij brengen dat terug naar zo‘n honderd microwatt‘, vertelt Penders.
