Publicação: Implementação de um sistema embarcado para Miofeedback
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Resumo
A eletromiografia é uma técnica de estudo e análise dos
fenômenos bioelétricos que acontecem nas membranas celulares
das fibras musculares. Através da eletromiografia é possível
chegar ao diagnóstico de uma série de disfunções e problemas motores,
podendo analisar o comportamento dos músculos em diversas situações.
O sinal eletromiográfico, resultante do somatório de Trens de Potencias
de Ação da Unidade Motora (TPPAUM) de diversas fibras musculares
inervadas por neurônios motores, é captado e mensurado por um
equipamento denominado eletromiógrafo. Com o advento da tecnologia
eletrônica muitos equipamentos, principalmente os da área da saúde,
têm se tornados portáteis e embarcados, como oxímetros e
eletrocardiógrafos. A grande maioria dos eletromiógrafos é baseada em
uma comunicação com um computador, seja USB ou RS-232, por meio
de uma interface em software, na qual são realizados todos os
processamentos necessários, além de salvar o sinal para posterior
análise. Sendo assim o aparelho, hardware, possui o sistema de
condicionamento do sinal e o processo de digitalização para envio de
dados ao computador. Isso torna o usuário do aparelho, ou seja,
fisioterapeutas, médicos, dentistas e outros, a ficarem dependentes de
um meio externo para visualizar e processar o sinal. Poucos estudos têm
se atentado ao fato de projetar um eletromiógrafo que contivesse todas
essas características de forma embarcada e portátil. Sendo assim existe uma carência de estudos que objetivem essa criação. Neste contexto, a
motivação principal desta pesquisa é criar um protótipo de um
eletromiógrafo embarcado portátil com biofeedback em hardware. Para isso
foi criada uma placa de circuito impresso profissional, na qual contém a
instrumentação necessária para aquisicionar, condicionar, digitalizar,
visualizar, processar, salvar e, ainda, enviar o sinal eletromiográfico para
um display. O biofeedback para a visualização desse sinal se dá por um
display de cristal líquido (Liquid Crystal Display - LCD) do tipo TFT (Thin-
Film Transistor), colorido, touch-screen e de 320x240 pontos. Além disso,
como auxílio ao biofeedback, há uma barra gráfica de 10 LED s para cada
canal de aquisição, com o intuito de indicar nível de atividade muscular.
O sistema funciona à bateria e possui quatro canais de eletromiografia
com eletrodos ativos e um eletrodo de referência. Os resultados obtidos
são satisfatórios visto que é a primeira versão desse protótipo, sendo que
o sinal foi condicionado de forma condizente com o que foi projetado e,
também, digitalizado para mostrá-lo no display LCD.
Abstract
Electromyography is a technique for the study and analysis of
bioelectric phenomena that occur in the cell membranes of muscle
fibers. Through this technique it is possible to diagnose a number
of disorders and motor problems and also to analyze the behavior of
muscles in various situations. The electromyographic (EMG) signal,
resulting from the summation of Motor Unit Action Potential Trains
(MUAPT s) of different muscle fibers innervated by the motor neurons,
is captured and measured by a device called electromyography. With the
advent of technology many electronic devices, especially in health care,
have become portable and embedded as oximeters and
electrocardiographs. The vast majority of electromyographic device is
based on a communication with a computer, either RS-232 or USB via an
interface in software, in which all processes necessaries are performed,
and then saves the signal for further analysis. Thus the device, hardware,
has a signal conditioning system and digitizing process for sending data
to the computer. This makes the device user, i.e., physical therapists,
doctors, dentists and others, to become dependent on an external device
to view and process the signal. Few studies have been worrying to the
fact of designing an EMG device that possessed all these traits so
embedded and portable. Thus there is a lack of studies that aim this
creation. In this context, the main motivation of this research is to create
a prototype of a portable EMG biofeedback embedded in hardware. To do this it was created a professional printed circuit board, which
contains the necessary instrumentation for acquisitioning, conditioning,
digitalizing, viewing, processing, saving and also sending the EMG
signal. The biofeedback for displaying this signal is provided by a Liquid
Crystal Display - LCD using TFT (Thin-Film Transistor) technology,
colored, touch-screen and 320x240 points. Further, as aid biofeedback,
there is a bar graph with 10 LEDs for each acquisition channel in order to
indicate the level of muscle activity. The system is battery-powered and
has four channels of electromyography assets and a reference electrode.
The results are satisfactory since it is the first version of the prototype,
and the signal was conditioned satisfactorily with what was designed
and also digitalized to show it on the LCD.
Palavras-chave
Eletromiografia, Sistema embarcado, Portátil, Electromyography, Embedded system, Portable, Biofeedback, Sistemas de controle biológico
Citação
REIS, Rafael Branquinho Scholz dos. Implementação de um sistema embarcado para Miofeedback. 2013. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2013.181