2. Electrooculography (EOG)

วันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับสัญญาณไฟฟ้าที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของดวงตาหรือ EOG ขอรวมไปถึงสัญญาณจากการกระพริบตาด้วยเช่นกัน แม้ว่านักวิจัยบางท่านจะมอง ว่าการกระพริบตาเป็นเพียงสัญญาณรบกวนก็ตาม แต่ถ้าเรากระพริบตาแบบมีเจตนา สัญญาณนั้นก็จะแตกต่างจากการกระพริบตาที่ไม่ได้เจตนา ซึ่งเราก็สามารถใช้ประโยชน์จากสัญญาณนี้ได้เช่นกัน

eog_yagi
รูปที่ 1 EOG measurement diagram

รูปด้านบนนี้นำมาจากวารสารวิชาการที่ท่านอาจารย์ของผมเป็นคนแต่งขึ้น ภายในรูปประกอบด้วยส่วนของเครื่องมือวัดซึ่งคือวงจรขยายสัญญาณ หรือ amplifier circuit และอีกส่วนคือดวงตาของเรานั่นเอง เพื่อให้เห็นภาพชัดขึ้นลองดูรูปที่ 2

eog_alex2
รูปที่ 2 การเชื่อมต่อวงจรวัดเข้ากับใบหน้า

จะเห็นได้ว่าในการเชื่อมต่อวงจรวัดเข้ากับริเวณใบหน้าของเรานั้นจำเป็นต้องมีส่วนประกอบที่สำคัญที่เรียกว่า electrodes หรือขั้วไฟฟ้านั่นเอง แต่อย่าตกใจไปครับกระแสไฟที่ไหลผ่านขั้วนั้นมีขนาดต่ำมากจึงไม่ก่อให้เกิดอันตรายใดๆ ซึ่งกระแสนี้ก็ถูกสร้างโดยการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของดวงตาเรานั่นเอง

ลองจินตนาการว่าขั้วไฟฟ้าทั้งสองดังรูปที่1เปรียบเสมือนขั้วบวก และลบของสนามไฟฟ้า ส่วนดวงตาเรานั้นก็มีขั้วไฟฟ้าเช่นเดียวกัน ด้านที่อยู่นอกร่างกายเป็นขั้วหนึ่ง และด้านที่อยู่ในร่างกายก็เป็นอีกขั้วหนึ่ง เมื่อใดก็ตามที่เกิดการเคลื่อนไหวของดวงตาจะส่งผลให้การวางตัวของขั้วไฟฟ้าบนดวงตาเปลี่ยนทิศทาง และตัดผ่านสนามไฟฟ้าที่สร้างโดยเครื่องมือวัดนั่นเอง การตัดผ่านสนามไฟฟ้านี้จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ที่คร่อมวงจรขยายสัญญาณภายในเครื่องมือวัด จนสามารถตรวจสอบความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นได้นั่นเอง การเปลี่ยนแปลงนี้จะมีลักษณะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนไหวของดวงตาตัวอย่างเช่นรูปด้านล่างนี้เป็นการเคลื่อนของดวงตาไปในทางทิศขวามือในแนวระดับ

EOG_signal.png
รูปที่ 3 ตัวอย่างสัญญาณ EOG ที่วัดได้จากการเคลื่อนไหวของตัวตาในทิศขวามือตามแนวระดับ (การวางตำแหน่ง electrodes/ขั้ววัด ก็ส่งผลกับลักษณะของสัญญาณเช่นกัน)

เมื่อเราส่งผ่านสัญญาณที่หน้าให้เข้าสู่คอมพิวเตอร์เราก็สามารถที่จะประยุกต์ใช้ควบคุมโปรแกรมต่างๆได้ ในคลิปวิดีโอด้านล่างนี้ (เป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยที่ผมได้ทำร่วมกับเพื่อน) แสดงตัวอย่างการใส่รหัสพินสี่หลักด้วยการเคลื่อนไหวของดวงตา และการกระพริบตาเมื่อต้องการเลือกตัวเลขใดๆ

สำหรับทางการแพทย์นั้นมีการประยุกต์ใช้สำหรับช่วยเหลือผู้ป่วยที่ไม่สามารถใช้มือ หรือเท้า หรือแม้แต่เอ่ยปากพูดในการเรียกขอความช่วยเหลือจากพยาบาลดังคลิปวิดีโอด้านล่างนี้

นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้หลักการวัดนี้ร่วมกับหูฟังเพื่อควบคุมโปรแกรมเล่นเพลงดังคลิปวิดีโอสุดท้าย ซึ่งผลงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยนักเรียนปริญญาเอกที่เคยศึกษาอยู่ในห้องปฏิบัติการวิจัยเดียวกับผมนั่นเองครับ

สำหรับตอนต่อไปซึ่งเป็นตอนสุดท้ายของบทความเกริ่นนำชุดนี้ ผมจะพาทุกท่านไปรู้จักกับสัญญาณที่ลึกลับ และวัดได้ยากที่สุดนั่นคือสัญญาณสมองนั่นเอง

Credits:
Alexandru Popovici, NASA Ames Researcher
Hiroyuki Manabe and his college, NTT DOCOMO Researcher
Tohru Yagi, Associate Professor at Tokyo Institute of Technology

Advertisements