[发明专利]使有操作延迟的PC与有实时时钟的微控制器同步的系统

说明书

一种通过提供以下编码方案使具有操作延迟的PC与具有实时时钟的支持生物传感器的微控制器同步的系统：捕获受试者的绝对反应时间并且将受试者的反应时间从具有延迟的PC发送至具有实时时钟的微控制器。该系统包括：发送器，其从具有延迟的PC发送刺激信号；输入设备，其指示受试者对刺激信号的响应；编码电路，其适于对刺激信号和受试者对刺激信号的响应之间的时间差异进行编码；发射器，其适于发送表示受试者的反应时间的编码差异信号；以及互补接收器，其适于检测编码差异信号。接收器包括对编码差异信号进行解码以确定受试者的反应时间的解码电路，并且该接收器将受试者的反应时间提供至具有实时时钟的微控制器以与接收的生物传感器数据例如EEG数据进行同步。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年6月30日提交的第62/019,291号美国临时专利申请的优先权。该专利申请的内容通过引用以其全部内容被合并到本申请中。

技术领域

本发明涉及使具有标准而非实时操作系统例如Windows、Linux或iOS的商用PC机上的刺激和探针的呈现与嵌入式微控制器中的实时数据采集的精确时钟同步的硬件和系统。

背景技术

对于诊断评估而言，参照在脑评估期间收集的EEG数据对患者刺激和患者响应进行精确计时非常重要。非精确计时使得EEG迹线的正确数据段不能够与实际的刺激/响应事件时间同步。

数据收集引擎的功能是从生物传感器、人机接口设备(HID)(包括键击和鼠标/触摸板/触摸屏事件)中的每一个收集数据并且提供数据流的同步时间戳。数据收集引擎还与REM进行通信，以接收数据包流(例如通过蓝牙或Wi-Fi)以及发送配置命令和刺激数据(例如音频文件)。数据收集引擎还提供所有输出刺激(视频显示)的时间戳。该模块必须具有在设备上运行任意程序的最高优先级，以确保所有输入和输出数据的时间戳精确和准确。

例如，对于该类型的每个事件而言，鼠标点击事件、键盘开关接触事件或触摸板事件与软件指定的时间戳之间的间隔必须具有相同的延迟。另外，鼠标点击的软件生成时间戳必须与EEG数据采样时间戳精确对准。此外，刺激(例如对象在视频画面上的显示)的时间戳必须与输入数据流准确同步。这使得能够识别在另一输入事件(例如鼠标单击)或刺激事件(例如视频显示事件)期间发生的确切的EEG数据采样。当以该精度等级控制数据收集时，则设备之间的延迟差异变得不那么严重。

在非确定性环境中，最重要的事情是使抖动而非延迟最小化。

通常，收集生物传感器数据的计算机服务器提供用于客户端访问功能的环形缓冲器以及易失性存储缓冲区和存储器或加密平面文件。数据收集引擎利用安全模块/数据加密模块以在本地存储数据或将数据保留在易失性存储器(RAM)中，并且使用云通信模块将加密数据发送至云API。I/O模块还允许其他客户端软件组件访问数据流。该服务器也允许外部设备连接至环形缓冲区以进行只读访问。

对于Windows操作系统而言，存在很多使得引擎例如该引擎能够实时运行或以实时线程运行的软件产品。一种这样的产品是tenAsys在http//www.tenasvs.com/overview-ifw中描述的用于Windows的INTime。

对于Android操作系统而言，这在不对设备进行根权限管理(root)和更换内核或调度程序的情况下要困难得多。但是，使用Android操作系统的最新版本和大量软件修改，能够创建近乎实时数据收集设备。参见，例如佐治亚理工学院的Mondia BS和Mdisetti VK于2010年提交的“Reliable RealpTime Applications on Android OS”。

目前，对于数据收集引擎定义了两个精度等级。