Desenvolvimento e prototipação de um Eletromiógrafo de baixo custo para aplicação em Interface Homem-Computador (IHC)

Resumo

Eletromiógrafos são equipamentos utilizados para medir atividade muscular em indivíduos e possui diversas finalidades. Eles vão desde os mais simples, utilizados para pesquisa ou até mesmo hobby, até os mais complexos, usados em estudos medicinais, exames, fisioterapia, etc. Devido ao seu alto custo, muitas vezes os projetos de pesquisas que trabalham com essa linha de atuação procuram desenvolver os próprios dispositivos eletromiográficos, onde é possível customizar de maneira flexível e adicionar funcionalidades extras que os comerciais não possuem.Os sinais biológicos, ou biosinais, são oriundos das atividades celulares e dos processos fisiológicos que o corpo humano realiza. Como consequência desses processos, estes sinais elétricos podem ser mensurados e registrados de maneira direta ou indireta através de eletrodos não-invasivos ou invasivos. Possuem grande importância, pois através deles pode-se estudar e analisar o funcionamento de algumas funções vitais do corpo humano como: batimentos cardíacos através de um Eletrocardiograma (ECG), funções cerebrais através de um eletroencefalograma (ECG) e processo de recrutamento das células musculares, no caso da eletromiografia (EMG).A eletromiografia consiste em mensurar um sinal de EMG através de um dispositivo eletromiógrafo, que tipicamente está acoplado a um computador ou microcontrolador. Esta técnica monitora da atividade elétrica das membranas excitáveis, representando a medida dos potencias de ação do sarcolema, como efeito de tensão elétrica em função do tempo [3]. O sinal eletromiográfico (EMG) representa a soma algébrica de todos os disparos das fibras musculares que estão sendo monitoradas na área onde está localizado o eletrodo. Pode sofre influencias de propriedades musculares, anatômicas e fisiológicas, assim como pelo controle do Sistema Nervoso Periférico (SNP) e a instrumentação utilizada para a aquisição dos sinais.Para realizar a análise e processamento do sinal de EMG é necessário digitaliza-lo utilizando um conversor Analógico - Digital ser convertido para sinal digital. Entretanto, certos parâmetros devem ser ajustados na aquisição do sinal EMG, os quais depende da aplicação onde o dispositivo será utilizado. Os principais parâmetros são: frequência de amostragem, tipos de eletrodos, amplificadores, filtros, conversores Analógico/Digital, além da unidade de processamento.Na análise preliminar foram utilizados um módulo do Muscle Sensor V3 e um arduino, e os dados recebidos analogicamente pelo device e processados pelo arduino, foram então enviados para um computador, onde um programa em processing fazia a leitura, análise e arquivamento do sinal em tempo real, fazendo o off-set pela referência muscular de cada indivíduo.Com essa análise, e o estudo dos circuitos de aquisição EMG, foi possível então construir um protótipo para o mesmo fim, mas com baixo custo, componentes discretos, e produzido de forma manual e acessível. Esse circuito possui um canal de aquisição, e diferentemente do Muscle Sensor V3, ele emite uma saída com a envoltória do sinal e também a sua resposta em frequência.Este trabalho tem como objetivo mostrar o processo de concepção, desenvolvimento e construção de um protótipo de aquisição de sinal EMG e de uma IHM (Interface Homem Maquina), para realizar monitoramento e processamento de dados. O sistema de experimentação para análise de resultados será comparado com outros modelos já existentes no mercado.