EGM センサー:概要と使用方法

ゲーム アプリケーション用のロボット アームをどのように制御できるか疑問に思ったことはありませんか?あるいは、筋肉の活性化をどのように測定できるでしょうか?あなたの好奇心の鍵は EGM センサーにあります。

EGM または筋電図検査は、医学研究および神経筋障害の診断に不可欠です。また、強力な集積回路とマイクロコントローラーの発明により、ロボット工学、人工装具、およびその他の制御アプリケーションに EMG センサーがもたらされました。

しかし、EMG は依然として高価であり、多くのエンジニアや愛好家にとって手の届かないものです。幸いなことに、私たちはあなたの次のプロジェクトのために EMG センサーを構築する方法を紹介するためにここにいます.

EMG センサーの用途は?

EMG センサーの主な目的は、手の動きの筋肉の静止および収縮のわずかな電気的活動を測定することです。たとえば、測定された筋肉の動きは、腕を動かす、拳を握り締める、指を鳴らすなどです。

しかし、さまざまな人々がさまざまな用途に EMG センサーを使用しているという事実を消し去ることはできません。

たとえば、プロテーゼの取り付け、神経筋疾患、運動制御障害など、臨床および生物医学目的で EMG センサーを使用する人もいます。対照的に、ロボット工学、モーション検出などの制御アプリケーションに使用するものもあります。

義手

EMG センサーの仕組み

実際、EMG センサーは、EMG 活動と呼ばれるものを測定します。この活動は、筋肉が生成する収縮量と収縮する筋肉の数に関係しています。 EMG センサーは、この活動をマイクロボルト単位で測定できます。

また、EMG センサーが記録する電圧振幅の量は、筋収縮の強さに依存します。言い換えれば、筋肉の収縮が強いほど、より多くの筋肉が活性化され、より高い電圧振幅が生成されます.

興味深いことに、筋肉群の近くに電極を配置すると、EMG 活動または信号を記録するのに役立ちます。筋肉が活性化すると、筋肉の長さが短くなり、皮膚と電極が動くようになります。その結果、電極は、収縮時にアクティブな筋繊維の電気的活動または信号を記録します。

EMG センサーの種類

表面 EMG センサーと挿入型 EMG センサーを含む 2 つの主要な EMG センサーの種類があります。これらは 2 つの異なるセンサーですが、手順は似ています。

1.挿入された EMG センサー

挿入された EMG センサーには 2 つのタイプがあります。針センサーと細線センサー。これら 2 つのセンサーを詳しく見てみましょう。

(i) 針筋電図センサー

これらの種類の EMG センサーは、主に神経筋評価の臨床手順で見つけることができます。

ここには、検出面として使用できる必須の針先があります。どのように？針のカニューレには絶縁されたワイヤーが含まれており、筋肉の活動を検出できます。

針 EMG センサー

(ii) 細線センサー

名前が示すように、これらのセンサーはワイヤーですが、通常のワイヤーではありません。代わりに、これらの細線センサーは直径が小さく、剛性が高く、高レベルの絶縁で非酸化性です。

また、ワイヤーセンサーは、骨格筋への埋め込みや取り外しが容易な非常に細かい設計になっています。最良の部分は、これらのセンサーが針センサーほど痛くないことです.

2.表面EMGセンサー

挿入された EMG センサーは侵襲的な技術ですが、表面 EMG センサーは、皮膚の表面を介して EMG 活動/信号を検出および記録するために貫通する必要はありません。

表面EMGセンサー

これらのセンサーは簡単に使用でき、挿入されたセンサーのような厳格な医療監督や認証は必要ありません。また、表面 EMG センサーは、主に制御アプリケーション、スポーツ医学評価、運動行動、および神経筋記録に使用されます。

機能

EMG センサーには、医療および制御プロジェクトに役立つ強力な機能があります。以下は、標準的な EMG センサーの機能の一部です:

• EMG センサーは Grove と互換性があります。
• 電源電圧は 3.3v から 5v です。
• EMG センサーには、1000 mm のケーブル リードも備わっています。
• 6 つの使い捨て表面電極も付いています。
• センサーには 3.5 mm コネクタが付いています。
• 追加の電源は必要ありません。
• Arduino と Raspberry Pi の両方のプラットフォームをサポートしています。

Arduino を使用した EMG センサー回路

Arduino と EMG

Myoware は最高の EMG センサーの 1 つを備えていますが、非常に高価であることは否定できません。ありがたいことに、この回路に使用する Grove-EMG Detector のような安価な代替品があります。外観からは類似した機能を備えており、マイクロコントローラーと簡単に統合できます。

このプロジェクトに必要なものは次のとおりです。

• Arduino ボード

Arduino ボードの 3D イラストレーション

• グローブベースのシールド
• Grove-LED バー
• Grove-EMG センサー (接続に必要なケーブルが付属しています)

ハードウェア構成

Grove-EMG 検出器を Arduino に接続して EMG センサー回路を作成する方法は次のとおりです。

最初のステップ :Grove-base シールドを Arduino ボードに接続します。

第 2 ステップ :次に、Grove-LED ボードを Grove-base シールドの D8 ポートに接続します。

第 3 ステップ :それでは、Grove-EMG センサーをベース シールドの A0 ポートに取り付けます。

第 4 ステップ :最後に、電極を EMG センサーに接続し、好みの筋肉群に配置します。電極間にある程度の距離を保つようにしてください。

ソフトウェア構成

ハードウェアを設定したら、ソフトウェア領域で物事を解決する必要があります。

では、次のことを行う必要があります:

ステップ 1: まず、このコードの Arduino コードをここからダウンロードし、それをコピーして Arduino Uno に貼り付けます。

ステップ 2: 最後に、コードをアップロードして EMG センサー回路をテストします。

テスト方法

コードをアップロードすると、初期化が開始されます。実際、このプロセスには最大 5 秒かかります。このプロセスの間、LED バーは 10 から 0 に下がります。

LED バーが消灯したら、回路をテストするために移動を開始します。手を動かすと、このバーが上下するのがわかります。

ECG、EEG、EMG、および EOG の違いは何ですか?

ECG、EOG、EMG、および EEG は、何らかの形の人間の活動を測定します。たとえば、ECG (心電図) は、脚、胴体、腕の電極を測定することによって心臓の活動を判断します。

一方、EEG（脳波）は額にある電極で脳の活動をモニターします。対照的に、EMG (筋電図) は筋肉の活動を測定し、EOG (眼電図) は目の動きを測定します。

EMG センサーはいくらですか?

人気のある MyoWare マッスル センサーの価格は 39.95 ドルです。ただし、このチュートリアルで使用したより手頃な Grove-EMG 検出器の価格はわずか 3.50 ドルです。

最後の言葉

EMG センサーは、医師がさまざまな生物医学的アプリケーションを実現するのに役立つため、医療分野で不可欠なデバイスです。このようなアプリケーションには、神経や筋肉の障害の診断、医学研究ツール、人工装具の制御が含まれます。

医療用途以外にも、EMG センサーはロボットの制御にも役立ちます。たとえば、特定のニーズに基づいてロボットを動かすための制御信号として EMG センサーを使用できます。

ロボット アーム

これらは、EMG で達成できることの一部です。興味深いことに、この記事では、エンジニアリング プロジェクトで EMG にアクセスするより手頃な方法を紹介しています。

それで、もっと質問がありますか？お気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いいたします。