ระบบวัดและบันทึกสัญญาณกล้ามเนื้อแบบพกพาโดยใช้แผ่นความจำแบบแฟลช

Abstract

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ คือ การออกแบบและประดิษฐ์ระบบวัดและบันทึกสัญญาณกล้ามเนื้อโดยใช้แผ่นความจำแบบแฟลช ระบบวัดและบันทึกสัญญาณกล้ามเนื้อประกอบด้วย 2 ส่วนหลัก คือ ส่วนฮาร์ดแวร์ และส่วนซอฟต์แวร์ ในส่วนฮาร์ดแวร์ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คือ ส่วนวงจรวัด ส่วนควบคุม และส่วนเก็บข้อมูล ส่วนวงจรวัดมีทั้งหมด 8 ช่อง แต่ละช่องประกอบด้วย วงจรขยายผลต่างวงจรกรองผ่านสูง วงจรกรองผ่านต่ำ และวงจรขยายกลับเฟส วงจรวัดทั้งหมดทำเป็นแบบ Surface Mount เพื่อลดขนาดของระบบ วงจรวัดออกแบบให้วัดสัญญาณในช่วงความถี่ 5-1000 Hz และมีอัตราขยายรวม 1280 เท่า ส่วนควบคุมใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F877 เป็นตัวควบคุมระบบ ทำหน้าที่สุ่มเก็บสัญญาณกล้ามเนื้อด้วยอัตราสุ่ม 2 kHz และบันทึกข้อมูลที่ได้ลงในแผ่นความจำแบบแฟลช ซึ่งใช้เป็นส่วนเก็บข้อมูล ข้อมูลที่เก็บในแผ่นความจำแบบแฟลชสามารถโอนย้ายไปยังคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้โดยง่าย นอกจากนั้นระบบวัดและบันทึกสัญญาณกล้ามเนื้อใช้แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือขนาด 3.6 V เป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้กับระบบ ในส่วนซอฟต์แวร์ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คือ ส่วนเก็บข้อมูล ส่วนจัดการข้อมูล และส่วนแสดงการวิเคราะห์ผล ส่วนเก็บข้อมูลเขียนด้วยภาษาแอสเซมบลีของ PIC16F877 ทำหน้าที่สุ่มเก็บข้อมูลของสัญญาณกล้ามเนื้อจากช่องที่ 1 ไปจนถึงช่องที่ 8 ต่อเนื่องกันไป ด้วยอัตราสุ่มช่องละ 2 kHz ส่วนจัดการข้อมูลเขียนด้วยภาษา C เพื่อใช้ในการแยกข้อมูลของแต่ละช่องสัญญาณ และแปลงค่าจากเลขฐานสอง เป็นค่าแรงดันที่วัดได้จริง ส่วนแสดงการวิเคราะห์ผลทำหน้าที่ในการแสดงผลในรูปกราฟสัญญาณทั้งทางเวลาและทางความถี่ ในส่วนนี้พัฒนาขึ้นโดยการใช้โปรแกรม MATLAB จากการทดสอบระบบพบว่าระบบวัดไม่มีการรบกวนกันระหว่างช่องสัญญาณและบันทึกข้อมูลได้นาน 34 นาที เมื่อใช้แผ่นความจำแบบแฟลชขนาด 32 MB ซึ่งเพียงพอในการนำไปวิเคราะห์ทางด้านกายศาสตร์ และจากการทดสอบวัดสัญญาณกล้ามเนื้อที่ตำแหน่งไบเซ็บ พบว่าสเปกตรัมกำลังของสัญญาณกล้ามเนื้อมีค่ามากขึ้นเมื่อมีการเกร็งของกล้ามเนื้อ และความถี่ของสัญญาณกล้ามเนื้อที่พบอยู่ในช่วง 5-200 Hz