Interfaz Cerebro-Computadora basada en OpenBCI e Impresión 3D (original) (raw)

2018, Interfaz Cerebro-Computadora basada en OpenBCI e Impresión 3D

Support products allow to reduce the barriers that handicapped or older people must confront, and thus favor theirs accessibility, communication and autonomy. In the present paper, it was proposed as objective the design and appraisal of a Brain-Computer-Interface to stimulation and rehabilitation, which can be used during a clinical evaluation. The interface realization was based on the use of open software and hardware based on OpenBCI to perform the acquisition of the electroencephalogram signal together with a helmet elaborated using 3D printing. Communication software was developed, which allows the user to decide between two options, providing assistance in the communication process. The software can save the records obtained together with the markers in a database to be then used in future research works. The signal processing was performed using a consistent averaging of 40 sections and the Discrete Wavelet Transform proposed in previously works presented. To evaluate the interface were acquired 35 records belonging to 7 healthy middle-aged individuals. As an outcome of the project, an accuracy of 65.71% of correct answers was obtained by the developed interface under the proposed working. This work establishes a starting point towards the creation of a new tool that allows the health professionals an effective means of work in their daily work, becoming independent of involuntary movements and low muscle tone among other access difficulties. Resumen-Los productos de apoyo permiten disminuir las barreras que enfrentan las personas con discapacidad y adultos mayores y así favorecer la accesibilidad, comunicación y autonomía. En el presente trabajo se propuso como objetivo el diseño y evaluación de una interfaz cerebro-computadora para estimulación y rehabilitación la cual pueda ser utilizada durante una evaluación clínica. La realización de la interfaz se apoyó en el uso de software y hardware abierto basado en OpenBCI, para realizar la adquisición de la señal de electroencefalograma en conjunto con un casco desarrollado utilizando impresión 3D. Se desarrolló un software de comunicación, el cual permite al usuario elegir entre dos alternativas, brindándole asistencia en el proceso de comunicación. El software cuenta con la posibilidad de guardar los registros obtenidos junto a anotaciones en una base de datos para ser luego utilizados en futuros trabajos de investigación. El procesamiento de la señal se realizó utilizando un promediado coherente de 40 épocas y la Transformada Wavelet Discreta propuesta en trabajos previamente presentados. Para la evaluación de la interfaz se adquirieron 35 registros pertenecientes a 7 individuos sanos de mediana edad. Como resultado del proyecto se obtuvo una exactitud del 65,71% de aciertos por parte de la interfaz desarrollada bajo las condiciones de trabajo propuestas. El trabajo realizado establece un punto de partida hacia la creación de una nueva herramienta que permita a los profesionales de la salud un medio efectivo de trabajo en su quehacer diario, independizándose de movimientos involuntarios y bajo tono muscular entre otras dificultades de acceso. I. INTRODUCCIÓN Los productos de apoyo, también conocidos como ayudas técnicas, son aquellos dispositivos que permiten disminuir las barreras a las que se enfrenta una persona. Estos posibilitan una innegable mejora en la calidad de vida de las personas con "diversidad funcional" [1] al brindar una real equiparación de oportunidades a través de su uso, posibilitando la inserción social y laboral. En los casos donde se trabaja con pacientes con parálisis cerebral (PC), esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y traumatismo de cráneo (TEC), los productos de apoyo existentes brindan soluciones muy acotadas. Dentro de las limitaciones principales se encuentra la forma de acceso a la computadora como una herramienta para la estimulación y rehabilitación, dentro de las dificultades en el acceso podemos distinguir movimientos involuntarios que hacen inviable el uso de mouse o teclados adaptados, el bajo tono muscular que no permite el traslado de miembros superiores o inferiores o la fuerza suficiente para trabajar con un switch o pulsador adaptado [2]. En todos estos casos se busca encontrar en la persona un movimiento voluntario y repetitivo que permita el acceso previamente mencionado. En los últimos años, se ha explorado la posibilidad de establecer un canal de comunicación entre el cerebro y el mundo exterior mediante la interpretación de las señales del cerebro. Este canal es conocido actualmente como una interfaz cerebro computadora-ICC-(BCI por sus siglas en inglés-Brain Computer Interface-). Para establecer este canal de comunicación, existen diversas técnicas no invasivas además de la Electroencefalografía (EEG), como Magneto encefalografía (MEG), Tomografía por emisión de positrones (PET) o Imágenes por resonancia magnética funcional (FMRI). Sin embargo, éstas últimas son más costosas y requieren una gran preparación técnica. En este trabajo se propone el uso de un casco para EEG, debido a su bajo costo y su facilidad de empleo, pudiendo ser utilizado por personas sin grandes conocimientos técnicos.