Protótipo de um eletromiógrafo sem fio de baixo custo

A eletromiografia é a representação gráfica da atividade elétrica dos músculos gerada por movimentos espontâneos ou voluntários dos mesmos, sendo considerada muito importante para o auxílio de diagnóstico médico, em pesquisas aplicadas à área de saúde e reabilitação e para treinamentos esportivos, entre outros. O sinal mioelétrico captado no músculo possui sua origem no sistema nervoso central, que o transmite através do neurônio motor por um processo chamado de potencial de ação, que, por usa vez gera um potencial eletroquímico que pode ser medido com um eletrodo para sinais mioelétricos. O objetivo do projeto foi desenvolver um protótipo de um eletromiógrafo de baixo custo para captar o sinal mioelétrico por eletrodos Ag/AgCl descartáveis e transmiti-lo de maneira sem fio para o smartphone. Para o protótipo do sistema de aquisição de dados mioelétricos utilizou-se um cabo blindado para transmissão do sinal com menos ruído; um amplificador de instrumentação com alta razão de rejeição em modo comum (common-mode rejection ratio - CMRR) para o primeiro estágio de amplificação; um filtro passa-faixa ativo Sallen-Key de segunda ordem, com largura de banda de 10 a 500 Hz (para filtrar o ruído e amplificar o sinal); um somador DC para elevar e tornar o sinal compatível com o arduíno (tensão de 0 a 5V); um arduíno utilizado apenas para conversão do sinal analógico em sinal digital e comunicação sem fio com o módulo bluetooth e, finalmente, o módulo para transmissão sem fio dos dados do sinal para o smartphone. Validou-se o protótipo através de simulações, utilizando-se o software LTSpice; testes em bancada, com osciloscópio e gerador de frequência e, só após a validação em bancada da parte analógica que se testou o protótipo com o sinal mioelétrico e a comunicação bluetooth. O protótipo mostrou-se viável pois os dados obtidos foram satisfatórios para análises do sinal mioelétrico de superfície (sEMG) e seu custo para um canal foi de 84,30 dólares.

Palavras-chave em Inglês

Electromyography (EMG)
Transducers
Instrumentation amplifier
Sallen-Key Filter
Bluetooth
Biomedical engineering

Resumo em Inglês

Electromyography is a graphical representation of the electrical activity of the muscles generated by spontaneous or voluntary movements of the muscles, being considered of great importance for the aid of medical diagnosis, in researches applied to the health and rehabilitation field and for sports training, among others. The myoelectric signal captured in the muscle has its origin in the central nervous system, which transmits it over the motor neuron through a process called action potential, which, instead, generates an electrochemical potential that can be measured with an electrode for myoelectric signals. The goal of the project was to develop a low-cost electromyograph prototype to capture the myoelectric signal through disposable Ag / AgCl electrodes and transmit it wirelessly to the smartphone. For the prototype of the myoelectric data acquisition system, a shielded cable was used to transmit the signal with less noise; an instrumentation amplifier with high common-mode rejection ratio (CMRR) for the first stage of amplification; a second-order Sallen-Key active passband filter with a bandwidth of 10 to 500 Hz (to filter noise and amplify the signal); a DC adder to raise and make the signal compatible with the arduino (voltage from 0 to 5V); an arduino used only for conversion of the analog signal into digital signal and wireless communication with the bluetooth module and finally the module for wireless transmission of the signal data to the smartphone. The prototype was validated through simulations, using the LTSpice software; bench test, with oscilloscope and frequency generator, and only after bench validation of the analog part that the prototype was tested with the myoelectric signal and the bluetooth communication. The prototype proved to be viable because the data obtained were satisfactory for surface myoelectric signal (sEMG) analyzes and its cost for one channel was 84.30 dollars.

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Data de Publicação

2017-05-29

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