A System on Chip based electroencephalogram acquisition system

  • Matias Javier Oliva Grupo de Instrumentación Biomédica Industrial y científica (GIBIC), Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI), Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata (UNLP), La Plata, Argentina.
  • Pablo Andrés García Grupo de Instrumentación Biomédica Industrial y científica (GIBIC), Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI), Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata (UNLP), La Plata, Argentina.
  • Enrique Mario Spinelli Grupo de Instrumentación Biomédica Industrial y científica (GIBIC), Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI), Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata (UNLP), La Plata, Argentina.

Abstract

Current Brain computer interfaces (BCI) are usually implemented by a biopotential acquisition board and a computer (PC), where the signal processing is performed. Since these have demonstrated their potential to improve the quality of life of people with reduced mobility and speech losses, it is time to migrate to smaller devices, eliminating the PC from the scheme. The strict real time processing requirements of BCI justify the use of a System on Chip (SoC) for this propose.  This work presents an electroencephalogram (EEG) acquisition system based on a low-cost DE10-nano SoC provided by Altera.  The complete system is described and EEG records of an alpha rhythm, corresponding to a user during a period of relaxation, are shown. Through off-line processing of the signal, its frequency spectrum is obtained, which has a maximum amplitude at 12.8 Hz, characteristic for a signal of this type. The validation of the acquisition system constitutes a solid starting point for the development of a fully functional BCI in the future, as well as other applications with more demanding time constraints.

Author Biographies

Matias Javier Oliva, Grupo de Instrumentación Biomédica Industrial y científica (GIBIC), Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI), Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata (UNLP), La Plata, Argentina.
Matías Javier Oliva nació en Rio Gallegos, Argentina, en 1993. Obtuvo el título de Ingeniero Electrónico de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) en 2018. Actualmente es docente en el área de ciencias básicas del departamento de Ingeniería de la UNLP, estudiante del Doctorado en Ingeniería, becario UNLP e integra el grupo de Instrumentación biomédica, Industrial y Científica (GIBIC) dependiente del Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI) de la UNLP.
Pablo Andrés García, Grupo de Instrumentación Biomédica Industrial y científica (GIBIC), Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI), Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata (UNLP), La Plata, Argentina.
Pablo Andrés García nació en Azul, Argentina, en 1976. Recibió los títulos de Ingeniero en electrónica, Master en ingeniería y Doctor en ingeniería en la Universidad Nacional de La Plata (UNLP), en 2002, 2008 y 2019 respectivamente. Actualmente es Profesor Titular en el departamento de Electrotecnia de la Facultad de Ingeniería en la UNLP e integra el grupo de Instrumentación biomédica, Industrial y Científica (GIBIC) dependiente del Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI) de la UNLP.
Enrique Mario Spinelli, Grupo de Instrumentación Biomédica Industrial y científica (GIBIC), Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI), Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata (UNLP), La Plata, Argentina.
Enrique Mario Spinelli nació en Balcarce, Argentina. Recibió los títulos de Ingeniero en Electrónica, Magister y Doctor en Ingeniería en la Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Actualmente es Profesor en la Facultad de Ingeniería en la UNLP, Investigador del CONICET y Director del Grupo de Instrumentación Biomédica, Industrial y Científica (GIBIC) dependiente del Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI) UNLP-CONICET
Section
Scientific articles