C3 - Elektromiografia

C3 - Elektromiografia
Program ćwiczenia
1.
2.
3.
4.
5.
Kalibracja obwodu przedwzmacniacza,
Charakterystyka filtra pasmowo-zaporowego,
Charakterystyki filtra dolnoprzepustowego, górnoprzepustowego,
Obserwacja sygnałów na wyjściu prostownika 1-połówkowego oraz sekcji integratora,
Pomiary Elektromiograficzne (EMG).
Instrukcja wykonania ćwiczenia
Ćwiczenie pozwala poznać elektryczną aktywność mięśni w warunkach izotonicznych i izometrycznych z
jednoczesną detekcją ich siły. Dodatkowo z uzyskanej w trakcie pomiaru krzywej studenci mogą określać
funkcję ruchu określonych mięśni szkieletowych. Moduł służący do pomiaru EMG przedstawiono na rysunku 1.
Ad. 1. Kalibracja obwodu przedwzmacniacza
W celu wykonania kalibracji obwodu przedwzmacniacza należy:
1. Zestawić obwód pomiarowy w następujący sposób:
 Podłączyć MODULE OUTPUT w jednostce bazowej do złącza J2 modułu EMG krótkim przewodem
RS232, zakończonym wtyczkami DB9.
 Połączyć wejście ELECTRO1 z ELECTRO2 oraz ELECTRO2 z ELECTRO3 przewodami w bloku
przedwzmacniacza (Pre-Amplifier x10).
2. Włączyć zasilanie.
3. Połączyć wejście HI multimetru cyfrowego skonfigurowanego do pomiaru napięcia stałego z wyjściowym
gniazdem bloku przedwzmacniacza oraz wejście LO z gniazdem ELECTRO3.
4. Ustawić potencjometr OFFSET w taki sposób, aby napięcie wyjściowe wskazywane przez multimetr
wynosiło 0V.
5. Wyłączyć zasilanie oraz rozłączyć układ.
Rys. 1. Widok modułu EMG [2].
Ad. 2. Charakterystyka filtra pasmowo-zaporowego
Wyznaczenie charakterystyki filtra pasmowo-zaporowego jest możliwie po wykonaniu następującej
procedury:
1. Zestawić obwód pomiarowy w następujący sposób:
 Gniazdo OUTPUT w sekcji generatora funkcyjnego znajdującego się na module bazowym podłączyć do
wejścia CH1 znajdującego się w sekcji SCOPE ADAPTOR. Wyjście (BNC) CH1 oraz CH2 w sekcji
SCOPE ADAPTOR podłączyć odpowiednio do wejść oscyloskopu cyfrowego.
 Podłączyć MODULE OUPUT w jednostce bazowej do złącza J2 modułu EMG krótkim przewodem
RS232 zakończonym wtyczkami DB9.
 Gniazdo OUTPUT generatora funkcyjnego połączyć z gniazdem INPUT w sekcji BRF.
 Gniazdo GND w sekcji generatora funkcyjnego połączyć z gniazdem masy znajdującego się w prawym
dolnym rogu modułu.
 Połączyć gniazdo CH2 w sekcji SCOPE ADAPTOR z wyjściem z sekcji BRF.
 W celu wyboru częstotliwości zaporowej (50Hz) umieścić zworę w gnieździe 3.
2. Włączyć zasilanie.
3. Ustawić w generatorze przebieg sinusoidalny o częstotliwości 1Hz oraz amplitudzie 0.5 V, następnie
zaobserwować sygnał na kanale 1 oscyloskopu.
4. Obserwować wyjście z bloku filtra pasmowo-zaporowego na kanale 2 oscyloskopu, zmierzyć amplitudę
sygnału.
5. Zanotować wartość amplitudy sygnału w kanale drugim.
6. Nie zmieniając kształtu oraz amplitudy sygnału powtórzyć kroki 4 oraz 5 dla innych wartości częstotliwości
(5Hz, 10Hz, 20Hz, 30Hz, 40Hz, 50Hz, 60Hz, 100Hz, 200 Hz, 500Hz, 1kHz).
7. Uzyskane w punkcie 6 wyniki przedstawić w postaci charakterystyki amplitudy od częstotliwości.
8. Wyłączyć zasilanie i rozłączyć układ.
Ad. 3. Charakterystyki filtra dolnoprzepustowego, górnoprzepustowego
Charakterystyki filtra dolno- i górnoprzepustowego (1kHz LPF, 100Hz HPF) należy wyznaczyć w sposób
analogiczny
do
procedury
opisanej
w
punkcie
drugim,
pamiętając
o odpowiednim podłączeniu sygnału z generatora do poszczególnych wejść sekcji badanych filtrów.
Ad. 4. Obserwacja sygnałów na wyjściu prostownika 1-połówkowego oraz sekcji
integratora
W celu zaobserwowania sygnałów na wyjściu prostownika 1-połówkowego (Half-wave Rectifier) należy
zmontować
układ
w
sposób
analogiczny
do
punktu
2.
Następnie
w sekcji generatora funkcyjnego modułu bazowego proszę ustawić sygnał sinusoidalny
o częstotliwości 1kHz i wartości międzyszczytowej 1V.
Układ należy połączyć tak, aby możliwa była obserwacja sygnału na wyjściu sekcji prostownika oraz
integratora.
Przewód
łączący
wejście
CH2
w
sekcji
SCOPE
ADAPTOR
z wyjściem z prostownika przepinamy na wyjście sekcji integratora. Dodatkowo należy umieścić zworę w
pozycji 11 aby dokonać połączenia obydwu sekcji. Przebiegi rejestrujemy kolejno dla sygnału sinusoidalnego o
częstotliwości 5Hz i 10Hz oraz wartości międzyszczytowej 1V.
Ad. 5. Pomiary Elektromiograficzne (EMG)
Pomiar EMG jest możliwy po podłączeniu wyjść elektromiogramu Vo1 (Vo2) do gniazda CH1 (CH2) w
sekcji
SCOPE
ADAPTOR
oraz
gniazd
BNC
CH1
oraz
CH2
z wejściami oscyloskopu. Wyjście modułu (MODULE OUTPUT) jednostki bazowej należy połączyć
przewodem z terminalem J2 modułu EMG.
Połączenia
wszystkich
bloków
modułu
przeprowadza
się
umieszczając
zwory
w pozycjach 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11.
Wszystkie pomiary obserwujemy na ekranie oscyloskopu i/lub komputera. Obserwacja na ekranie komputera
jest możliwa po podłączeniu wyjścia RS232 stacji bazowej z komputerem oraz po uruchomieniu
oprogramowania KL-720.
UWAGA: Przed przystąpieniem do pomiarów należy usunąć z ręki badanej osoby zegarek oraz bransoletki itp.
Następnie umieszczamy elektrody na ręce osoby badanej zgodnie z rysunkiem 2. Dobór miejsca
przyklejenia elektrod na ręce prawej można dokonać w następujący sposób: poproś osobę badaną, aby stanęła w
pozycji wyprostowanej, umieszczając prawą rękę wzdłuż ciała kierując palce do ziemi oraz dłoń przed siebie.
Następnie
umieszczamy
w prawej ręce osoby badanej 5kg ciężarek. Prosimy osobę o podniesienie hantli tak, aby uwypuklić mięśnie.
Następnie w celu zmniejszenia rezystancji przecieramy alkoholem skórę w okolicach badanych mięśni (biceps)
oraz przyklejamy dwie elektrody. Trzecią elektrodę umieszczamy na nadgarstku lewej ręki.
Rys. 2. Sposób mocowania elektrod [2].
Elektrody podłączamy do gniazda J1 w module EMG. Następnie włączamy zasilanie oraz wybieramy
MODULE:KL-75002 (EMG) przyciskiem SELECT na ekranie LCD.
1) Pomiary skurczów izometrycznych
a) Prosimy osobę badaną, aby stanęła w pozycji wyprostowanej, umieszczając ręce wzdłuż ciała
dłonią skierowaną przed siebie.
b) Obserwujemy czy sygnał w kanale drugim oscyloskopu jest stabilny, jeżeli nie jest, świadczy to o
dużej impedancji pomiędzy elektrodą a skórą. W takim wypadku konieczne jest przemycie
alkoholem miejsca styku.
c) Prosimy osobę badaną o ugięcie łokcia pod kątem 90 stopni, następnie umieszczamy w dłoni
ciężarek na czas ok. 2 sekund (ręka nie powinna drżeć). Otrzymane przebiegi rejestrujemy.
2) Pomiary skurczów izotonicznych
a) Powtarzamy punkt 1a oraz 1b.
b) Prosimy osobę badaną o ugięcie łokcia pod kątem 90 stopni, następnie umieszczamy ciężarek,
który powinien być podnoszony i opuszczany przez czas ok. 2-5 sekund. Pomiar powtarzamy 3
krotnie. Otrzymane przebiegi rejestrujemy.
3) Pomiary zmęczenia mięśni
a) Powtarzamy punkt 1a.
b) Prosimy osobę badaną, aby podnosiła i opuszczała hantle do chwili, aż poczuje zmęczenie mięsni.
Zmieniając położenie zwory z pozycji 8 na 7 powtarzamy pomiary 1-3, aby zaobserwować wpływ zmiany
wzmocnienia z 50 na 100.
Wszystkie zaobserwowane przebiegi oraz charakterystyki należy umieścićw sprawozdaniu.
Zakres wymaganych wiadomości
Charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe filtrów, fizjologia transmisji neuromięśniowej, aparatura
elektromiograficzna.
Literatura
[1]
[2]
[3]
P. Augustyniak. Przetwarzanie sygnałów elektrodiagnostycznych. AGH Uczelniane Wydawnictwa
Naukowo-Dydaktyczne, Kraków, 2001.
Biomedical Measurement System KL 720 – Experiment Manual. K&H MFG CO., LTD.
D. Zmarzły. Pomiary elektrycznych wielkości medycznych. Skrypt nr 268, Politechnika Opolska, 2005.
Wykaz aparatury
1. Stacja bazowa,
2. Moduł do pomiarów EMG,
3. Komputer PC,
4. Oscyloskop,
5. Elektrody,
6. Przewody oraz zwory,
7. Ciężarek - 5kg.