O ELETRODO CAPACITIVO PARA AQUISIÇÃO DE SINAIS MIOELÉTRICOS

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UNISEP – UNIÃO DE ENSINO DO SUDOESTE DO PARANÁ

FACULDADE EDUCACIONAL DE FRANCISCO BELTRÃO - FEFB

ENGENHARIA ELÉTRICA

ELETRODO CAPACITIVO PARA AQUISIÇÃO DE SINAIS MIOELÉTRICOS

EDSON LUIZ DA SILVA

Orientador: Prof. Dr. Leandro Paiter

FRANCISCO BELTRÃO, PR 2019

INTRODUÇÃO

• 1,3% da população brasileira tem alguma deficiência física.
• 46,8% deste total, tem grau intenso ou muito intenso de limitações

Deficiência Motora

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IBGE 20101

PROBLEMA

Há poucas pesquisas com o intuito de aumentar a mobilidade destes indivíduos.

• Não há incentivo para pesquisa.
• A obtenção de lucros é pequena.
• Análise e aquisição dos dados é complexa.

OBJETIVO

Geral:

• Incentivar e promover o desenvolvimento de sistemas        para        aumentar        a        mobilidade        e acessibilidade das pessoas com necessidades especiais.

Específicos:

• Confeccionar o eletrodo capacitivo.
• Confeccionar o circuito de aquisição dos dados.
• Analisar os dados e comparar aos sinais miográficos do sistema convencional.

CÓDIGO DE ÉTICA

No brasil:

• Resolução CNS 196/96.
• Manual operacional para comitês de ética em pesquisa (CEP)

Abrange pesquisas envolvendo seres humanos:

• Defende os interesses dos sujeitos da pesquisa.
• Mantem integridade e dignidade.
• contribui no desenvolvimento da pesquisa dentro de padrões éticos

Alunos da graduação em pesquisas, o professor orientador deve figurar como pesquisador responsável.

UNIDADE MOTORA

Fisiologia do movimento muscular.

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MIOGRAFIA

• Registro dos potenciais elétricos gerados nas fibras musculares em ação.
• investigação de quais músculos são utilizados em determinado movimento.

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Sinal variando entre 5uV a 50uV

SENSOR MIOGRÁFICO

➢ O sensor MyoWare não é um equipamento médico, deve ser usado apenas para fins

didáticos.(fabricante AdvancerTechnologies)

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MIOGRAFIA MUSCULAR

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DISPOSITIVO MYO ARMBAND

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(fabricante Thalmic Labs Corporation)

GEOMETRIA DE UM CAPACITOR

• (a.b)        área        das        placas condutoras.
• (d) distância entre as placas.[pic 8]
• (εr)        constante        dielétrica        do isolante.

➢(ε0) permissividade do espaço livre.

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METODOLOGIA

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Eletrodo capacitivo

Campo elétrico em semicírculo[pic 11]

• placas metálicas estão dispostas de modo que o campo elétrico forme um semicírculo.
• Movimento influencia o valor da capacitância

AUTO CAPACITÂNCIA

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CAPACITÂNCIA MÚTUA

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ELETRODOS X E Y

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CIRCUITO DA SONDA

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STM32F030F4P6

Modelo: STM32F030F4P6[pic 16]

Flash: 16kB

SRAM: 4kB

Timers: 5 (16 bits) SPI, I2C e Usart ADC: 12 bits, com 11 canais multiplexados

GPIOs: 15

Máxima Frequência de CPU: 48 MHz

[pic 17]Tensão de Operação: 2,4 a 3,6V[pic 18]

ESTRUTURA DO PROTÓTIPO

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MATRIZ X E Y

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SIMULAÇÃO DO CIRCUITO

Em sinais PWM de maior frequência, a variação de tensão é maior com o movimento

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SIMULAÇÃO DO CIRCUITO

Testes realizados com níveis de frequência e níveis de ciclos de trabalhos do sinal de PWM

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ANÁLISE DOS DADOS

Sinal miográfico variação de tensão sem movimento

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ANÁLISE DOS DADOS

Sinal miográfico variação de tensão com movimento

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• Os dados resultantes recebidos do MCU são enviados para uma interface de vídeo de baixa resolução e alta taxa de quadros.
• Este feed de vídeo é analisado usando técnicas de visão computacional.
• A técnica implementada é baseada no princípio das regiões em crescimento.
• Onde cada valor de sensor acima do limite predefinido controlado pelo usuário é anotado e sua posição é registrada.
• Os valores lidos são agrupados em uma matriz.
• A cada um desses grupos é atribuído um ID e suas coordenadas XY são registradas.
• A identificação resultante é rastreada e pode ser utilizada para detectar o movimento do musculo.
• Os IDs e posições rastreados manipulados com aplicativos como estes

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• Os IDs e posições rastreados no movimento

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CONCLUSÃO

• Realizamos um experimento controlado para explicar o efeito da capacitância corporal.
• Selecionamos o sensor com 4 × 4 eletrodos e dimensões do eletrodo 5 × 5 milímetros por ser de fácil confecção.
• Nesse sensor, escolhemos o local que teve menos desempenho no estudo, o canto mais próximo dos conectores TX e RX.
• O sensor mostrou um SNR suficientemente alto neste caso demonstrando robustez geral da abordagem de detecção.
• Em cada condição de movimento, o participante foi solicitado a movimentar os músculos cinco vezes consecutivas com um, dois e três movimentos dos dedos nas respectivas posições marcadas visualmente no sensor, por um segundo com uma pausa de um segundo entre os movimentos.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

➢ O desenvolvimento de novas técnicas de processamento dos sinais miográficos, associadas a um novo método de captação das atividades musculares podem tornar a aplicabilidade da miografia um procedimento de uso clínico em larga escala.

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