EEG Analizi için CCCII+ Tabanlı Bant Geçiren Filtre Tasarımı

Biyomedikal sinyaller, küçük genlikli ve spektrumu alçak frekanslar bölgesinde olan gürültülü işaretlerdir. Biyomedikal sinyallerin analizinde genellikle işlemsel kuvvetlendiriciler (OP-AMP) ile tasarlanan aktif filtreler kullanılmaktadır. Günümüzde OP-AMP’ların alternatifi olarak akım taşıyıcılar sunulmuş ve akım taşıyıcıların OP-AMP’lara göre birçok avantajı olduğu saptanmıştır. Bu çalışmada ise bir EEG sinyali için hem OP-AMP hem de ikinci nesil akım kontrollü akım taşıyıcı (CCCII+) kullanılarak iki farklı bant geçiren filtre tasarlanmıştır. Bant geçiren filtre devreleri için bant aralığı 0,5-30 Hz seçilmiştir. Bu devrelerin tasarımı için ORCAD Pspice programı kullanılmış olup benzetim sonuçları elde edilmiştir. Tasarlanan filtrelerin girişine Boon Üniversitesinden alınan epilepsi hastalarına ve sağlıklı kişilere ait ham EEG verileri uygulanmıştır. EEG sinyalinin tasarlanan iki filtreye uygulanması sonucunda sinyallere Fourier Analizi uygulanmış olup sinyallerdeki değişimler ve EEG dalgaları (δ, θ, α, β, γ) incelenmiştir. Her iki sinyal için de OP-AMP devresine göre CCCII+ ile tasarlanan filtrede sönümlemenin daha iyi olduğu saptanmıştır. Bu tasarlanan iki filtre devresi, EEG ölçümlerinde kullanılması durumunda CCCII+ filtre devresinin epilepsi gibi hastalıkların tanısında daha iyi sonuçlar vereceği öngörülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

EEG, CCCII+, BANT GEÇİREN FİLTRE, OP-AMP

PDF

___

[1] Nunez P. L., Srinivasan R. Electric Fields of the Brain - The Neurophysics of EEG. New York: Oxford University Press, 2006.
[2] Sanei S., Chambers J.A. EEG signal processing, John Wiley & Sons, London, ISBN: 978-0470025819; 2007.
[3] Aydemir Ö., Kayıkçıoğlu T. EEG Tabanlı Beyin Bilgisayar Arayüzleri. Akademik Bilişim’09 - XI. Akademik Bilişim Konferansı Bildirileri; 2009; Harran Üniversitesi, Şanlıurfa, 7-13.
[4] Dimalanta V.S.M., Hubilla B.C.R., Marquez J.C.J.S., Quiambao V.P.T., Tungala K.L., Prado S.V. Correlation of Emotion to Film Rating Classification Using EEG Signal Analysis. 5th. International Electrical Engineering Congress; 2017; Thailand. 1-4. doi: 10.1109/IEECON.2017.8075866.
[5] Abdallah A., Diab M., Mahmoud S. 2017. A Micropower EEG Detection System Applicable for Paralyzed Hand Artifical Control. 40th International Conference on Telecommunications and Signal Processing; 2017; Spain. 411-414, doi: 10.1109/TSP.2017.8076017.
[6] Lerga J., Saulig N., Lerga R., Stajduhar I. TFD Thresholding in Estimating The Number of EEG Components and The Dominant IF Using The Short-Term Renyi Entropy. International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis; 2017; Slovenia. 80-85, doi: 10.1109/ISPA.2017.8073573.
[7] Aydemir Ö. Combining Sub-band Power Features Extracted from Different Time Segments of EEG Trials. 40th International Conference on Telecommunications and Signal Processing; 2017; Spain. 383-386, doi: 10.1109/TSP.2017.8076010.
[8] Andrzejak RG, Lehnertz K, Rieke C, Mormann F, David P, Elger CE. Indications of nonlinear deterministic and finite dimensional structures in time series of brain electrical activity: Dependence on recording region and brain state, Physical Review E; 2001; 64(061907): 1-8.
[9] Kitiş Ş, Apaydın H, Güntürkün R. Designed Filter with CCII+ and Analysis of EEG for Epilepsy and Alzheimer. Acta Physica Polonica A; 2017; 132(3): 423-426.
[10] Fabre A., Saaid O., Wiest, F., Boucheron, C. Current controlled bandpass filter based on translinear conveyors. Electronics Letters; 1995; 31(20): 1727-1728.
[11] Demirtaş M, Akım Taşıyıcı Tabanlı Aktif Devre Elemanlarının İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Konya, 2014.
[12] Fabre A., Alami M. Universal current mode biquad implemented from two second generation current conveyors. IEEE Transactions on Circuits and Systems -I: Fundamental Theory and Applications; 1995; 42 (7): 383−385.
[13] Sadiq A.A., Othman N.B., Abdul Jamil M.M., Youseffi M., Denyer M. Wan Zakaria W.N., Md Tomari M.R. Fourth-Order Butterworth Active Bandpass Filter Design for Single-Sided Magnetic Particle Imaging Scanner. Computers&Electrical Engineering; 2018; 10(1-17): 17-21.
[14] Kuo J.T., Shih E. Wideband bandpass filter design with three-line microstrip structures. In Microwaves, Antennas, and Propagation, IEE Proceedings; 2002; 149: 243-247.
[15] Fabre A., Saaid O., Wiest F., Boucheron C. High frequency application based on a new current controlled conveyor. IEEE Transactions on Circuits and Systems-I: Fundamental Theory and Applications; 1996; 43(2): 82-91.