Grove - medizinische Sensoren

Messung der Muskelaktivität - für Bodybuilder und mehr!

Muskelaktivitätssensoren sind Geräte, die dazu bestimmt sind, die Muskelaktivität zu untersuchen, indem sie das Vorhandensein elektrischer Spannung an den Muskeln erkennen. In der medizinischen Diagnostik wird dieses Verfahren als Elektromyographie (EMG) bezeichnet. Wenn Sie beispielsweise die Muskeln Ihrer rechten Hand anspannen möchten, sendet Ihr Gehirn einen elektrischen Impuls an die Innervation der entsprechenden Muskeln, was zu einer motorischen Stimulation der Neuronen der Muskelfasern führt, aus denen die Muskelstruktur besteht. Je mehr Sie Ihre Muskeln zusammenziehen, desto mehr Muskelfasern werden synchron erregt, um die entsprechende kombinierte Kraft zu erzeugen. Muskelsensoren erfassen die elektrischen Signale der Muskeln, die ihre Kontraktion und Entspannung anzeigen, und wandeln sie dann in ein analoges Signal in Form einer Spannung um, die beispielsweise von einem Analog-Digital-Wandler in einem Mikrocontroller eingelesen werden kann . Das Messprinzip ist dem eines gewöhnlichen analogen Voltmeters sehr ähnlich, nur dass das rohe Ausgangssignal des Muskelaktivitätssensors keine konstante oder sich periodisch ändernde Spannung ist, sondern eine unregelmäßig veränderliche EMG-Spannung, deren zeitlicher Verlauf Schallwellen ähnelt z.B. ein Musikstück imitieren. EMG-Sensoren finden praktische Anwendung in der neuromuskulären Analyse, die dabei hilft, die geeigneten Übungen für einen Menschen zu bestimmen, um die Muskeln in einem angemessenen körperlichen Zustand zu halten.

Herzfrequenzmessung mit elektronischen Geräten

Eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Messung der Herzfrequenz ist die Photoplethysmographie. Diese Methode basiert auf der Messung von Änderungen des Blutvolumens, das durch einen Teil des Blutsystems des Körpers fließt, als Ergebnis von Änderungen der Lichtintensität, die durch die Blutgefäße eines bestimmten Organs (z. B. Herz oder Leber) übertragen wird ). Es gibt zwei Arten von Photoplethysmographie - Übertragung, die darin besteht, einen Lichtstrahl zu erzeugen und durch einen beliebigen Bereich des Körpers zu senden, der reich an Blutgefäßen ist (z. B. die Ohrmuschel), und Empfang des übertragenen Lichtstrahls durch einen Sensor sowie Reflexion Photoplethysmographie, bei der ein Lichtstrahl auf die Oberfläche eines Blutversorgungsbereichs (z. B. einer Fingerbeere) gesendet und zum Messsensor reflektiert wird. Für Anwendungen, bei denen der Puls des menschlichen Herzens überwacht werden soll, ist einer der wichtigsten Parameter die Bestimmung der Herzfrequenz, also der Anzahl der diastolischen Schläge pro Minute. Wie viel Blut durch den Körper fließt, hängt von der Anzahl der Herzschläge ab. Bei der Messung der Herzfrequenz spielt Hämoglobin eine Schlüsselrolle, da es Lichtenergie speichert – Änderungen in der Menge dieser Energie führen zur Erzeugung elektrischer Signale, die die Frequenz des Herzschlags genau wiedergeben.

Herzfrequenzsensoren - einfaches Design für genaue Messung!

Das grundlegende Design des menschlichen Herzfrequenzsensors umfasst eine LED-Diode und einen Fotowiderstand oder eine Fotodiode. Ihr Herzschlag bewirkt eine Veränderung der Blutmenge, die in verschiedenen Teilen des Körpers fließt. Das Gewebe im Messbereich wird durch das von der LED emittierte Licht beleuchtet. Anschließend wird der Lichtstrahl von den Geweben reflektiert (bei der Messung an der Fingerbeere) oder durch die Blutversorgung weitergeleitet (bei der Messung an der Ohrmuschel). Ein Teil des zuvor gesendeten Lichts, das von Hämoglobin absorbiert oder von der Messfläche am Körper reflektiert wird, wird in Form eines Fotowiderstands oder einer Fotodiode zum Lichtsensor reflektiert. Die Menge an Lichtenergie, die zum Lichtsensor gesendet wird, hängt von der Blutmenge ab, die durch den Messbereich fließt. Das Ausgangssignal des Sensors ändert sich proportional mit jedem Herzschlag. Die Wellenform des Ausgangsspannungssignals des Sensors besteht aus einer konstanten Komponente, die das Gewebe im Messbereich darstellt, und einer variablen Komponente, deren Amplitude und Frequenz synchron mit dem Herzpuls variabel sind, was die vorrangige Information bei der Diagnose der Herzfunktion ist - aus diesem Grund Sensoren Der Impuls ist so aufgebaut, dass der variable Anteil vom konstanten Anteil getrennt wird. Dazu wird das Ausgangssignal des Sensors durch einen entsprechend gewählten Hoch- und Tiefpassfilter geleitet und anschließend von einem Komparator oder einem Analog-Digital-Wandler, meist eingebaut in einen Mikrocontroller, in eine Impulsfolge umgewandelt.