Specyfikacja techniczna systemu Saccadometer


Podstawy działania

Sakadometr jest urządzeniem badawczym pozwalającym na wywołanie ściśle kontrolowanych reakcji sakadowych oraz pomiar i automatyczną analizę ich latencji i czasu trwania. Sakady są wynikiem obserwacji punktu celu poruszającego się skokowo pomiędzy określonymi lokalizacjami. Punkty celu są wyświetlana za pomocą miniaturowych projektorów laserowych zamontowanych bezpośrednio na płytce czołowej czujnika ruchu oka.


Pomiar ruchu oka

Sakadometr wykonuje pomiar ruchu oka w technologii Bliskiej Podczerwieni (ang. Direct Infra-Red Oculography), która jest zastosowana w czujnik Cyclops-ODS. Czujnik jest tak zaprojektowany, aby był łatwy w przygotowaniu do pracy i minimalnie inwazyjny, co jest szczególnie ważne w przypadku monitorowania funkcji okoruchowych w środowisku nie-laboratoryjnym.

W przeciwieństwie do innych systemów okulograficznych bazujących na technologii obserwacji oka w bliskiej podczerwieni, które wymagają umieszczenia nadajników/odbiorników podczerwieni dookoła oka w jego bezpośredniej bliskości, czujniki opto-elektroniczne Cyclops-ODS są ulokowane pomiędzy oczami, co pozwala na ukrycie konstrukcji czujnika w "cieniu" nosa. Tak zoptymalizowane pod względem ergonomii położenie czujnika nie ogranicza pola widzenia, a system pomiarowy ruchu oka może pracować bez zakłócania funkcji wzrokowych osoby badanej.

Czujnik Cyclops-ODS mierzy zachodzące obroty lewego i prawego oka uśredniając je. Ze względu na zbieżność i synchronizację ruchów sakadycznych oczu, obroty lewego i prawego oka mogą być dodawane i uśredniane. Wewnętrzne kąciki lewego i prawego oka są oświetlane światłem podczerwonym o niskiej intensywności. Różnica pomiędzy ilościami światła podczerwonego odbitego od powierzchni oczu dostarcza informacji o zmianach położenia oczu (względny pomiar ruchu oka wymaga określenia punktu fiksacji początkowej). W czujniku Cyclops-ODS obydwoje oczu ma równomierny wkład do mierzonego sygnału ruchu oka. Pomiar uśrednionej rotacji lewego i prawego oka jest standardową procedurą pomiarową ruchu oka w klinicznej elektro-nystagmografii. Wartości zmierzone tą metodą są sumą elektro-okulograficznych potencjałów otrzymanych ze skroniowych części lewego i prawego oka (ang. Oculus Dexter Sinister - ODS). Czujnik Cyclops-ODS jest wyposażony w system kontroli wzmocnienia, który kompensuje różnice w anatomicznym kształcie nosa i oczodołów. Pozwala to na pomiar ruchów oczu z tym samym fizycznym wzmocnieniem, równym dla wszystkich badanych, bez wpływu na stosunek sygnału do szumu (stałe wzmocnienie obwodu foto-detekcyjnego).


Przetwarzanie sygnału ruchu oka

Sygnał napięcia generowanych przez czujnik ruchu oka jest przetwarzany na postać cyfrową w postaci 12 bitowych próbek z częstotliwością 1 kHz, a następnie różniczkowany do sygnału prędkości ruchu oka. Sakady są wykrywane jako instancje przekroczania przez sygnał prędkości oka progu detekcji ustawionego na wartość 5 deg/s.

Latencja sakad obliczana jest jako różnica czasu pomiędzy załączeniem celu na nowej pozycji a detekcją początku sakady. Czas sakad mierzony jest jako różnica czasu pomiędzy początkiem sakady, a obniżeniem się wartości prędkości ruchu oka do poziomu poniżej 5 deg/s.


Jakość pomiaru ruchu oka

Zakres pomiarowy

  • wzdłuż osi poziomej ±35 deg

Pasmo przenoszenia

  • 200 Hz

Poziom szumu

  • 5 arc min od szczytu od szczytu (peak to peak)
  • Stosunek sygnału do szumu (SNR): 41.6 dB (dla sakad 10 stopniowych)

Liniowość

  • średni błąd liniowości w zakresie ± 15: 1,4 stopnia; błąd maksymalny: 2,9 stopnia
    (ocena liniowości na podstawie wyników 12 osób)

Bezpieczeństwo

Sakadometr został zaprojektowany zgodnie ze ścisłymi regułami bezpieczeństwa.

Zabezpieczenie przed porażeniem prądem

System Sakadometr jest zasilany bateryjnie, a napięcie w systemie nie przekracza 3V. Projekt mechaniczny przyłączy na jednostce kontrolnej systemu Sakadometr wyklucza możliwość omyłkowego dołączenia innego urządzenia. Po przyłączeniu do jednostki kontrolnej czujnika ruchu oka jedyne wolne przyłącze to gniazdo światłowodu. Światłowód o długości 1,5 metra zapewnia optyczną izolację pomiędzy osobą badaną a komputerem w trakcie przesyłania danych do komputera.

Promieniowanie laserowe

System Sakadometr wykorzystuje miniaturowe projektory laserowe podobne wykorzystywanym w wskaźnikach laserowych. Producent projektorów laserowych podaje następujące informacje ostrzegawcze:

PROMIENIOWANIE LASEROWE NIE PATRZEĆ W PROMIEŃ LASERA
Długość fali światła lasera 650 i opcjonalnie 532nm (w zależności od wersji systemu)
Maksymalna moc wyjściowa < 1mw
CLASS LASER PRODUCT


Odpowiednie ostrzeżenie - NIE PATRZEĆ W PROMIEŃ LASERA - jest umieszczone na przedniej stronie czołowej płytki czujnika mieszczącej montaż laserów.

Poziom irradiancji promieniowania podczerwonego na powierzchnię oka

Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami i bezpośrednimi pomiarami irradiancja promieniowaniem podczerwonym nie przekracza wartości 0,19 mW/cm2 (w trybie adaptacyjnym, dla odległości czujnika od powierzchni równej 10 mm) i mieści się w zakresie akceptowanym jako bezpieczny dla ludzkiego oka (10 mW/cm2). W celu uzyskania szczegółów przeprowadzonych obliczeń i pomiarów należy odnieść się do protokołu zawartego w dokumencie (Saccadometer eye surface irradiation report).

Poziom irradiancji zależy od wyjścia oświetlaczy podczerwieni, a także od odległości pomiędzy źródłem promieniowania a oświetlaną powierzchnią. Odległość od oka może zmieniać się w zależności od anatomicznego kształtu nosa i oczodołu. Normalnie nie można wykluczyć sytuacji, iż czujnik zostanie umieszczony bliżej oka, co spowoduje zwiększenie poziomu irradiancji promieniowaniem podczerwonym. W systemie Sakadometr ze względu na opracowany układ aktywnego dopasowania poziomu oświetlenia promieniowaniem podczerwonym, taka sytuacja jest wykluczona. System kontrolny Sakadometru automatycznie kompensuje różnice odległości poprzez dopasowanie intensywności źródła promieniowania podczerwonego. W sytuacji gdy oświetlacze podczerwieni znajdą się bliżej powierzchni oka, ich intensywność zostanie automatycznie zredukowana, tak więc irradiancja promieniowaniem podczerwonym może być utrzymywana na stałym poziomie.

WAŻNA INFORMACJA

    Dla odbiorców w USA:

  • Sakadometr Plus i Sakadometr Advanced zostały zakwalifikowane przez FDA (Food and Drug Administration) jako Urządzenie Medyczne Klasy II i są dostępne jedynie na zasadzie Rx co oznacza, że prawo Federalne USA ogranicza sprzedaż i zamawianie tych systemów wyłącznie przez osoby będące licencjonowanym "health care practitioner". Zgodnie z definicją FDA „Health care practitioner oznacza lekarza lub inną osobę, która zapewnia opiekę zdrowotną i na podstawie prawa stanowego jest licencjonowana do przepisywania leków lub urządzeń”.
  • Sakadometr Plus i Sakadometr Advanced mogą być sprzedawane w USA jako urządzenie zakwalifikowane wg. http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfPMN/pmn.cfm?ID=K152890
  • Konsekwencją zakwalifikowania do grupy urządzeń medycznych klasy II jest to, iż nie mogą one być wykorzystywane jako element krytyczny w systemach wspomagania życia.
  • Intended use (przewidywany zakres zastosowania) Sakadometru Plus i Sakadometru Advanced został określony następująco: Saccadometer jest urządzeniem, którego celem jest pomiar ruchu oka w trakcie obserwacji pobudzeń wzrokowych zmieniających swoje położenie skokowo w osi X oraz identyfikowanie na tej podstawie indywidualnych opóźnień czasu przemieszczenia oka w kierunku pobudzenia.
  • Indication for use (wskazania do użytkowania): Pomiar charakterystyki czasowej reakcji refiksacji sakkadycznej podczas obserwacji pobudzeń wzrokowych zmieniających swoje położenie w osi poziomej i identyfikacja na tej podstawie indywidualnych opóźnień ruchu oka skierowanego na pobudzenia.
  • Przedstawiony w referencjach spis piśmiennictwa (lista przykładowych publikacji) stanowi jedynie ilustrację potencjalnych zastosowań pomiaru reakcji sakkadycznej i nie stanowi dowodu na bezpieczeństwo i efektywność wykorzystywania w badaniach Sakadometeru.

    Dla odbiorców poza terenem USA:

  • Sakadometr jest uważany za urządzenie pomiarowe ogólnego zastosowania, którego celem jest pomiar indywidualnej charakterystyki czasowej refiksacji sakkadycznej podczas obserwacji pobudzeń zmieniających skokowo swoje położenie w osi poziomej.
 
created by Kuba Herczyński
W3C XHTML 1.0 W3C CSS