Σχεδιασμός και ανάπτυξη ενός φορητού συστήματος καταγραφής βιοηλεκτρικών και αδρανειακών σημάτων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στον σχεδιασμό και την ανάπτυξη ενός φορητού συστήματος καταγραφής βιοηλεκτρικών και αδρανειακών σημάτων, με εφαρμογή στην υποβοήθηση της ανθρώπινης κίνησης μέσω έξυπνων εξωσκελετικών διατάξεων. Το σύστημα αξιοποιεί επιφανειακά σήματα ηλεκτρομυογραφήματος (EMG) και δεδομένα από μονάδες αδρανειακής μέτρησης (IMUs), τα οποία μπορούν να συμβάλουν στην αναγνώριση της πρόθεσης του χρήστη σε πραγματικό χρόνο. Η εργασία δομείται σε τρία κύρια μέρη. Στο πρώτο μέρος παρουσιάζονται θεωρητικά οι βασικές αρχές των σχετικών βιοσημάτων και των μεθόδων καταγραφής τους, καθώς και η σημασία τους για εφαρμογές αποκατάστασης και υποβοήθησης κίνησης. Στο δεύτερο μέρος εξετάζονται και αξιολογούνται κρίσιμα αναλογικά υποσυστήματα (AFE), που περιλαμβάνουν ενισχυτές και φίλτρα για την ενίσχυση και επεξεργασία των EMG σημάτων, με έμφαση σε κρίσιμες παραμέτρους, όπως ο λόγος απόρριψης κοινού σήματος (CMRR), ο θόρυβος εισόδου και το εύρος ζώνης. Στο τρίτο και τελευταίο μέρος, παρουσιάζεται η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου, πολυκαναλικού συστήματος που συνδυάζει το αναλογικό υποσύστημα με δυνατότητες ψηφιοποίησης, αποθήκευσης και μετάδοσης δεδομένων, τόσο ενσύρματα όσο και ασύρματα. Η αξιοπιστία και η λειτουργικότητα του τελικού συστήματος αξιολογήθηκαν πειραματικά, αποδεικνύοντας τη δυνατότητά του να λειτουργήσει ως πλατφόρμα για μελλοντικές εφαρμογές σε τομείς όπως η μυϊκή αξιολόγηση, η αποκατάσταση, και ο έλεγχος φορητών υποστηρικτικών διατάξεων. Η εργασία αυτή θέτει τις βάσεις για την ανάπτυξη φορητών, ευφυών βιοϊατρικών τεχνολογιών με δυνατότητα εξατομίκευσης και ενσωμάτωσης σε πραγματικές συνθήκες χρήσης.