Die Blöcke von Highspeed Online Processing sind für g.BSamp, g.MOBIlab+ und g.USBamp erhältlich. Die Software erlaubt die Aufnahme von Biosignalen wie EEG, ECoG, EMG, EOG, EKG in einem Simulink-Modell. Im Simulink-Modell können die Biosignale auch in Echtzeit verarbeitet werden. Die Gerätetreiberblöcke von g.BSamp, g.MOBIlab+ und g.USBamp werden einfach in das Simulink-Modell kopiert und dann mit jenen Blöcken verbunden, welche die Signalanalyse durchführen. Das Modell wird dann gestartet. Der Gerätetreiber garantiert die Aktualisierung der Daten in Echtzeit.

Diese Rapid Prototyping Umgebung beschleunigt die Entwicklungszeit dramatisch. Innerhalb weniger Stunden kann das erste Echtzeit-Experiment vorgenommen werden. Die Highspeed Online Processing Blöcke erlauben die Verwendung aller Standard Simulinkblöcke in Ihrem eigenen Modell, wobei Sie auch eigene Blöcke im MATLAB Code oder C Code schreiben können.

Der Gerätetreiberblock ermöglicht den Zugang zu allen spezifischen Verstärkereinstellungen wie die Abtastrate, digitale Ein- und Ausgänge, Bandpass und Notchfilter,... Klicken Sie einfach auf den g.BSamp, g.MOBIlab+ oder g.USBamp Block und die Einstellungen können vorgenommen werden. Danach klicken Sie im Simulink-Modell auf Play, um die Biosignalaufnahme und Verarbeitung zu starten.

Die Daten werden in Scope-Blöcken visualisiert und im MATLAB Format auf der Festplatte gespeichert. Das Modell arbeitet mit "double precision" Genauigkeit.

Der g.tec Blocksatz g.RTanalyze unterstützt das Rapid Prototyping mit ready-to-use Algorithmen. Tutorials werden für Brain-Computer Interface Experimente, für EKG- und Atmungsanalysen zur Verfügung gestellt. Die Simulink- Modelle, die in der Highspeed Online Processing Toolbox enthalten sind, können als Vorlage für eigene Anwendungen verwendet werden.

With the Highspeed Online Processing blockset we offer the g.EYEtrackingInterface. It provides a Simulink block that can be easily copied into every model to capture also the eye-movements of the subject.

Biosignalaufnahme mit g.MOBIlab+

Das Simulink Modell beinhaltet den Gerätetreiberblock g.MOBIlab. Dieser Block liest die Biosignaldaten mit 256 Hz, über eine serielle Schnittstelle zum PC, in Ihr Modell ein. Nach der Datenaufnahme wird ein Demultiplexer Block für die Splittung der zwei aufgenommen Kanäle verwendet. Der Standard Simulink Scope-Block wird zur online Visualisierung der Daten verwendet. Der To File Block wird für die online Speicherung der Biosignaldaten auf der Festplatte verwendet. Durch Doppelklicken auf diesen Block kann der Dateiname, z.B. " session1.mat" eingegeben werden. Dadurch werden die Daten im MATLAB Format gespeichert und können nach der Aufnahme einfach bearbeitet werden. Der Bandpower-Block wird verwendet, um die Leistungsverteilung des EEG-Signals online zu berechnen. Der Paradigm-Block dient zur Visualisierung der Berechnungsergebnisse, z.B. als Biofeedback/Neurofeedback am Schirm.

Wichtig: die Signalanalyse, -speicherung und -visualisierung wird mit standard Simulinkblöcken durchgeführt. Diese Blöcke befinden sich im Library Browser und können mittels drag-and-drop angewendet werden. Die Bandpower Blöcke stammen von der g.RTanalyze Toolbox. Dieses Softwarepaket erlaubt den einfachen und schnellen Aufbau von individuellen Analysemodellen. Der g.MOBIlab+ Block garantiert, dass die Datenbearbeitung in Echtzeit vorgenommen wird.

Der Scope Block wird für die Visualisierung von zwei EEG Kanälen und einem Trigger-Kanal verwendet. Das EEG Signal hat eine Amplitude von ± 15 µV, da dieses Signal mit einer bipolaren Ableitung aufgenommen wurde.

Fernbedienung von g.MOBIlab

Die g.tec Fernbedienungseinheit erlaubt das Einlesen von Biosignaldaten in Simulink über eine Netzwerkverbindung (TCP/IP). Simulink wird als Front-end verwendet. Dabei können alle Funktionen von g.MOBIlab+ ausgeführt werden. Dadurch kann die Aufnahme von Biosignalen unter erschwerten Bedingungen, wie z. B.: in einer Vakuumkammer oder in einer Kältekammer gewährleistet werden.

Bluetooth Übertragung und Datenaufnahme auf SD Karte

g.MOBIlab+ kann nun auch die Daten über eine Bluetooth-Verbindung übertragen. Dafür wird ein Bluetooth dongle an den PC/an das Notebook gesteckt. Über die Seriennummer kann das spezifische g.MOBIlab+ Gerät indentifiziert und eine Verbindung aufgebaut werden. Das untenstehende Simulink-Modell ist konfiguriert um alle analogen und digitalen Eingangskanäle einzulesen.

Durch Doppelklick auf das g.MOBIlab+ Symbol, wird folgendes Dialogfenster geöffnet:

Nun können jene Kanäle ausgewählt werden, die von g.MOBIlab+ übertragen werden sollen. Standardmäßig werden Kanal 1 und 2 für EEG Aufnahmen, Kanal 3 und 4 für DC Aufnahmen (Atem, EOG, EEG, Puls), Kanal 5 und 6 für EKG/EMG Aufnahmen und Kanal 7 und 8 für externe Sensoren wie GSR oder Temperatursensor verwendet. Die 8 digitalen Kanäle können als Ein- (Kanal 1 - 8) oder Ausgangskanäle (Kanal 4 - 7) verwendet oder aber auch ausgeblendet werden. Der Com Port stellt die Bluetooth Schnittstelle vom PC/Notebook zum g.MOBIlab+ dar. Testmode wird aktiviert um ein "sawtooth signal generation" zu ermöglichen.

Schließlich wird das Simulink-Modell mit Start Simulation gestartet. Im Scope werden die Sägezahn-Signale der verschiedenen analogen Kanäle mit unterschiedlichen Frequenzen dargestellt. Die digitalen Eingänge zeigen Rechteck-Signale mit unterschiedlichen Frequenzen.

g.MOBIlab+ kann auch die Daten auf eine Mini SD Karte speichern. Die SD Karte muss dafür zuerst in das wassergeschützte Batteriefach des Gerätes eingesteckt werden.

Im Konfigurationsfenster wird der Punkt Enable writing to SD card aktiviert, der Filename "GMOBILAB" eingegeben und die Aufnahme gestartet. g.MOBIlab+ speichert die Daten nun auf die SD Karte. Simultan dazu werden die Signale zur Visualisierung an den PC/das Notebook gesendet. Nachdem die Signalqualität überprüft wurde, kann das Modell durch den Button Stop gestoppt werden. Dabei erscheint ein Dialogfenster, welches fragt ob die Datenaufnahme beendet oder nur die Bluetoothübertragung unterbrochen werden soll.

Durch Klick auf Disconnect werden die Daten weiter auf die SD Karte gespeichert, aber die Bluetooth Signalübertragung wird gestoppt. Nun kann sich die Versuchsperson für etwa 36 Stunden frei bewegen z.B. für Heim-Beobachtung, Sportaktivitäten oder andere physiologische Experimente.

Nach dem Experiment wird das Simulink-Modell mit Start wieder gestartet. Jetzt wird die Bluetooth-Verbindung wieder aufgebaut und die Biosignaldaten werden am PC/Notebook visualisiert.

Zum Schluss wird die Aufnahme durch Stop Simulation im Simulink-Modell beendet. Die SD Karte kann aus dem Steckplatz genommen und in ein Kartenlesegerät zur Analyse/Übertragung der Daten auf den PC gsteckt werden. Mit einer 1 GB Karte können etwa 70 Stunden an Daten aufgenommen werden.

High-resolution Biosignalaufnahme mit g.USBamp

Der g.USBamp Highspeed Online Processing Block stellt eine grafische Schnittstelle zur g.USBamp Hardware zur Verfügung, welche unter Simulink zur Spezifizierung der Verstärkereigenschaften und Aufnahme von Daten verwendet werden kann.

Der g.USBamp Block Ausgang stellt die aufgenommenen Daten zur Verfügung. Das Datenformat ist float32 und ist in µV skaliert. Wenn alle analogen Eingangskanäle (16) und das Triggersignal (1) aufgenommen werden, liefert der Block 17 Signale. Verwenden Sie den Demux-Block, um die Kanäle zu trennen.

Führen Sie einen Doppelklick auf den g.USBamp Block durch, um das Konfigurationsfenster zu öffen. Das Konfigurationsfenster ermöglicht die Spezifizierung der Abtastfrequenz und die Auswahl der Kanäle, die aufgenommen werden sollen. Zusätzlich können die Bandpass- und Notchfilter für jeden Kanal ausgewählt werden. Bipolare Ableitungen können ebenfalls definiert werden. Weiters können die Amplitude, die Frequenz und der Offset der Testsignale eingestellt werden.

Nachdem die Konfiguartion vorgenommen wurde, klicken Sie auf Play im Simulink-Modell, um die Datenaufnahme und -visualisierung zu starten. Das Simulink Model wird durch den Hardware-gesteuerten g.USBamp Block in Echtzeit akutalisiert.

Impedanzmessung und Kalibrierung mit g.USBamp

Der g.USBamp Blocksatz beinhaltet Blöcke zur Durchführung der Kalibrierung und Messung der Elektrodenimpedanz. Kopieren Sie daher die Blöcke in das Simulink Modell.

Führen Sie einen Doppelklick auf den Impedance Check Block durch, um die Elektrodenimpedanz jeder Elektrode messen zu können. Das Fenster zeigt die 16 Einganskanäle und die 4 Referenzelektroden. Die Elektroden werden je nach Impedanzwert grün, gelb, rot und blau markiert.

Klicken Sie auf den Calibration Block, um den Offset und die Verstärkung von jeden Verstärkerkanal zu bestimmen. Durch Drücken von Save werden die Korrekturwerte im Gerät gespeichert und Offset sowie Verstärkungsabweichung korrigiert.