Deri Yüzeyinden semg Sinyalinin Elde Edilmesi ve Kablosuz İletimi İçin Bir Alan Araştırması

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Deri Yüzeyinden semg Sinyalinin Elde Edilmesi ve Kablosuz İletimi İçin Bir Alan Araştırması"

Si̇mge Topal
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Deri Yüzeyinden semg Sinyalinin Elde Edilmesi ve Kablosuz İletimi İçin Bir Alan Araştırması Ebubekir AKKUŞ İlhan TARIMER

2 Sunum İçeriği 1. Çalışmanın Amaçları 2. semg Sinyali, Özellikleri ve Kullanım Alanları 3. Biyotelemetri 4. semg Sinyali Algılama Devresi 5. semg Sinyalinin Kablosuz İletimi İçin Kullanılabilecek Kablosuz Erişim Teknolojileri ve Uygulanabilirlikleri 6. Sonuçlar

3 Çalışmanın Amaçları 1) Hafif, taşınabilir, uygun maliyetli ve düşük güç tüketimli bir semg sinyali algılama devresinin gerçekleştirilmesi 2) Elde edilen sinyalin kablosuz olarak iletimi için bazı kablosuz erişim teknolojilerinin uygulanabilirliğinin tespiti

4 semg Sinyali Elektromiyografi (EMG), sinir sistemi tarafından kontrol edilen ve kas kasılması sırasında ortaya çıkan elektrik sinyallerini gerilim olarak kaydeden deneysel bir yöntemdir. Bu yöntem ile elde edilen elektriksel sinyallere EMG sinyali adı verilir. EMG sinyali, yüzey EMG (semg) sinyali ve kas içi EMG sinyali olmak üzere iki türlüdür [1]

5 semg Sinyalinin Özellikleri - semg sinyali rastlantısal bir özellik gösterir - Sinyal genliği 0 mv - 10 mv (tepeden tepeye ölçüm) - Sinyal frekans aralığı ise 0 Hz Hz - Baskın enerjinin olduğu aralık 50 Hz Hz [2] [3]

6 semg Sinyali Kullanım Alanları Kas ve sinir hastalıklarının teşhisi [4] Protez uzuv kontrolü [5] İnsan-makine arabirimi [6]

7 Biyotelemetri

8 semg Sinyali Algılama Devresi Elektrot 1 Voltaj Takipçisi Elektrot 2 Voltaj Takipçisi Enstrümantasyon Yükselteci Yüksek Geçiren Filtre Alçak Geçiren Filtre Ç ıkış. Referans Elektrot Sağ Bacak Sürücü Devresi DC Restorasyon Devresi

9 Voltaj Takipçisi Çok yüksek giriş empedansı - Çok düşük çıkış empedansı

10 Enstrümantasyon Yükselteci (RG) - RG RG + INA333 Ref Out - Düşük güç tüketimi ( 50 µa) - Tek kaynak ile beslenebilme ( 1,8 V ) - Yüksek ortak mod bastırma oranı (min. 100 db) - Giriş uçlarında RFI filtreleri - Kolay kazanç ayarı [7]

11 Sağ Bacak Sürücü Devresi C1 R4 R1 R2 - + R3 Vcc / R5 - Ortak modlu işaretlerin zayıflatılması

12 DC Restorasyon Devresi C1 Vcc / 2 R Düşük frekanslı sinyallerin geri beslenmesi - İşlemsel yükselteçlerin doyuma girmesinin engellenmesi

13 Yüksek Geçiren Filtre R2 C1 R1 - Vcc / 2 + [8]

14 Alçak Geçiren Filtre C1 R2 Vcc / 2 R1 - + [8]

15 Bağlantı Kablosu ve Elektrotlar

16 Gerçekleştirilen semg Sinyali Algılama Devresi

semg Sinyali Algılama Devresi Çıkış Sinyali Osilaskop ekranında izlenen semg sinyali, kullanılacak kablosuz erişim teknolojisine göre çeşitli

17 semg Sinyali Algılama Devresi Çıkış Sinyali Osilaskop ekranında izlenen semg sinyali, kullanılacak kablosuz erişim teknolojisine göre çeşitli işlemlerden geçirildikten sonra kablosuz olarak uzaktaki bir noktaya iletilerek görüntülenebilir ve sağlık incelemeleri için değerlendirilebilir.

18 semg Sinyalinin Kablosuz İletimi İçin Kullanılabilecek Kablosuz Erişim Teknolojileri ve Uygulanabilirlikleri - Bluetooth - Zigbee - WiFi - UWB

19 Bluetooth - 1 mw verici gücü ile yaklaşık 10 m iletim mesafesi - Mikroçip yapısı GHz çalışma frekansı - 64 Kbps ses bağlantısı Kbps veri bağlantısı [9]

20 Bluetooth 'un Kullanılabilirliği - Basit donanım özellikleri ile farklı cihazlarla tümleşik halde bulunabilir GHz lisans gerektirmeyen ISM bandında çalışması birçok cihaz ile uyumlu çalışmasını sağlar. - Yaklaşık 1 Mbps veri iletim oranı ile basit ve düşük maliyetli çözümler için avantajlıdır - Bluetooth karmaşık ve yoğun veri paylaşımı gereken kablosuz biyopotansiyel sinyal iletimi uygulamalarında yetersiz kalabilir.

21 ZigBee - 10 m ile 75 m iletim mesafesi - Düşük güç tüketimi MHz Avrupa ve 915 MHz Kuzey Amerika 2.4 GHz küresel çalışma frekansı - 20 Kbps 250 Kbps veri aktarım miktarı [10],[11]

22 ZigBee 'nin Kullanılabilirliği - ZigBee temelli cihazlar veri iletişimi yapmadıkları durumunda uykuya geçerek hiçbir işlem yapmazlar bu şekilde enerji tasarrufu yaparak çok uzun süre kullanım ömrü sağlayabilirler. - ZigBee temelli duyarga cihazlarının birlikte kullanımıyla oluşacak alan kablosuz ağ sayesinde birden fazla biyopotansiyel sinyalin algılanarak kablosuz iletimi mümkün olmaktadır. - Düşük veri aktarım oranları ZigBee erişim teknolojisinin olumsuz yönü olarak görülebilir.

23 WiFi - 92 m ile 300 m arasında iletim mesafesi - Yüksek güç tüketimi - Lisans gerektirmeyen küresel çalışma frekansı - 11 Mbps 54 Mbps veri aktarım miktarı [12],[13],[14]

24 WiFi 'nin Kullanılabilirliği - Yüksek veri iletim hızı sağlarlar - Yüksek veri iletim mesafelerine sahiptir - Yüksek enerji tüketimi, hafif ve taşınabilir yapıdaki kablosuz biyopotansiyel sinyal iletimi uygulamaları için önemli bir zorluk oluşturur.

25 UWB - 10 m iletim mesafesi - Düşük güç tüketimi GHz 10.6 GHz çalışma frekansı Mbps 480 Mbps veri aktarım miktarı [15]

26 UWB 'nin Kullanılabilirliği - UWB kablosuz erişim teknolojisinin yüksek hızlarda ve çok küçük güçlerde veri aktarımı yapabilmesi öne çıkan özellikleridir. - UWB sahip olduğu bu özelliklerinin yanı sıra girişime dayanıklı olması ve insan sağlığına olan düşük etkileri nedeniyle biyopotansiyel sinyallerin kablosuz iletimi için oldukça kullanışlıdır.

27 Sonuçlar - Kişilerin kablo kısıtlamasından bağımsız olarak gerçekleştirmesi gereken çeşitli kas hareketlerini değerlendirebilmek amacıyla hafif, taşınabilir, uygun maliyetli ve düşük güç tüketimli bir semg sinyali algılama devresi gerçekleştirilmiş ve FDS kaslarına uygulanması sonucunda elde edilen semg sinyalleri osilaskopta izlenmiştir. - Devrenin düşük güç tüketimine sahip olması uzun süre kullanılabilir olmasını sağlamıştır. - Pil ile beslenmesi ise hafif ve kolaylıkla taşınabilir olmasına izin vermiştir.

28 Sonuçlar - Devrenin yapımında yüzey montaj devre elemanların kullanılması elde edilen semg sinyalinin sinyal/gürültü oranına olumlu etki etmiştir. - Bluetooth un basit ve kısa mesafeli uygulamalar için yeterli olduğu ve WiFi ye göre daha az güç harcadığı, ancak WiFi nin Bluetooth a göre daha büyük veri iletim hızı sunduğu tespit edilmiştir. - ZigBee nin birden çok biyopotansiyel sinyalin algılanarak kablosuz olarak iletimi açısından önemli olduğu ön plana çıkmıştır.

29 Sonuçlar - UWB nin birçok olumlu özelliğinin yanı sıra insan sağlığına olan etkilerinin düşük olması, bu kablosuz erişim teknolojisinin biyopotansiyel sinyal iletimi uygulamalarında kullanışlı olmasını sağlamaktadır.

30 Teşekkürler

31 Sorular ve Cevaplar

32 Kaynaklar [1] Farina, D. ve Negro, F., "Accessing the Neural Drive to Muscle and Translation to Neurorehabilitation Technologies, IEEE Reviews in Biomedical Engineering, 5, 3-14, (2012). [2] Luca, C.J.D., Surface Electromyography : Detection and Recording, DelSys, (2002). [3] [4] [5] [6] [7] INA333 Micro-Power (50µA), Zerø-Drift, Rail-to-Rail Out Instrumentation Amplifier Datasheet, Texas Instruments, (2008). [8] [9] Goldsmith, A., Wireless Comminication, Cambridge University Press, UK, (2005). [10] Zheng, J. ve Lee, M.J., " Will IEEE Make Ubiquitous Networking a Reality?, IEEE Communications Magazine, 42, , (2004). [11] Dorle, S.S., Deshpande, D.M., Keskar, A.G. ve Chakole M., "Vehicle Classification and Communication Using Zigbee Protocol", Third International Conference on Emerging Trends in Engineering and Technology, , (2010). [12] Jindal, S., Jindal, A., ve Gupta, N., "Grouping WI-MAX, 3G and WI-FI for wireless broadband", First IEEE and IFIP International Conference in Central Asia, (2005).

33 Kaynaklar [13] Dhawan, S., "Analogy of Promising Wireless Technologies on Different Frequencies: Bluetooth, WiFi, and WiMAX", The 2nd International Conference on Wireless Broadband and Ultra Wideband Communications, 14, (2007). [14] Ibanez, S.R., Santos, R.A., Licea, V.R., Block, A.E., ve Ruiz, M.A.G., "Hybrid WiFi-WiMAX Network Routing Protocol", Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference, CERMA '08, 87-92, (2008). [15] Lee, J.S., Su, Y.W. ve Shen, C.C., "A Comparative Study of Wireless Protocols: Bluetooth, UWB, ZigBee, and Wi-Fi", 33rd Annual Conference of the IEEE, Industrial Electronics Society, 46-51, (2007).

Benzer belgeler

Deri Yüzeyinden semg Sinyalinin Elde Edilmesi ve Kablosuz Olarak İletimi İçin Bir Alan Araştırması

Deri Yüzeyinden semg Sinyalinin Elde Edilmesi ve Kablosuz Olarak İletimi İçin Bir Alan Araştırması Ebubekir Akkuş1, İlhan Tarımer2 1 Adnan Menderes Üniversitesi, Aydın Meslek Yüksekokulu, Aydın 2 Muğla