Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/11649| Title: | The Investigation of joint Angle Movement Using Bio-Impedance |
| Authors: | Booncharoen Wongkittisuksa RenHe Liu Faculty of Engineering Electrical Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า |
| Keywords: | Electric circuits;Electromyography |
| Issue Date: | 2017 |
| Publisher: | Prince of Songkla University |
| Abstract: | Electromyography (EMG) method is widely used in motion detection based on physiological phenomenon. However, EMG technique doesn't fit to measure the dynamic parameter of motion. For instance, EMG is difficult to measure the joint angle changing. Bio-impedance method is a non-invasive, high performance method. This article evaluates the elbow joint movement using Bio-impedance, the correlation between the elbow joint angle changing and the upper arm bio-impedance changing has been calculated. A one-channel Bio-impedance measurement device with a goniometer has been designed in this study. The bio-impedance device generates high-frequency, low-intensity alternating constant current to human body and measure the bio-impedance signal. 20-kHz, 45-kHz, 50-kHz and 70-kHz has been investigated in the experiment. The one-channel bio-impedance measurement device includes of Wein oscillator, Howland constant current source, high-pass filter, the instrument amplifier INA 128, rectifier, low-pass filter and direct current coupling. Three electrode configurations were applied to compare the influence from each electrode configuration to the correlation calculation. Four male and two female have participated in the experiment of 70-kHz with three electrode configuration. In the experiment of 20-kHz, 45-Khz and 50-kHz, only one subject has participated in these experiments. The motion setting of 45-kHz is different with other frequency condition, it consists of 9 stages. Subject lifted their arms from 0 degrees to 80 degrees and kept their arm at each 10 degrees. The other motion setting consists of 4 stages. Subject lifted their arms from 0 degrees to 90 degrees and kept their arm at each 30 degrees. In multi-frequency with different electrode configurations condition, the result of 45-kHz, 50- kHz and 70-kHz contribute high correlation between the elbow joint angle changing and upper arm bio-impedance changing. However, the result of the 20-kHz condition is not stable. In the multi-subject experiment, each subject contributes high correlation result in the 70-kHz condition with three electrode configurations. The last part of Thesis shows the statistical analysis using paired T-test method to observe the influence from different parameter to the correlation between elbow joint motion and bio-impedance changing. The result of paired T- test method shows different electrode configurations have different influence on the bio- impedance measurement. |
| Abstract(Thai): | งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการเคลื่อนที่ของข้อศอก โดยใช้หลักการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า ของไบโออิมพีแดนซ์เปรียบเทียบกับการเปลี่ยนแปลงของมุมของข้อศอกโดยใช้วิธีการวัดแบบ 1 ช่องสัญญาณ ซึ่ง เป็นการใช้อิเล็กโตรด 3 ตัว เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างองศาในการเคลื่อนที่ของแขนท่อนบนกับค่าการเปลี่ยน แปลงของค่าไบโออิมพีแดนซ์ร่วมกับเครื่องวัดมุม งานวิจัยนี้ได้ทําการออกแบบเครื่องมือให้เป็นแบบความถี่สูง และใช้กระแสต่ํา การวัดจะถูกทําที่ความถี่ 20 45 50 และ 70 เฮิรตซ์ โดยกําหนดท่าทางการเคลื่อนไหวเป็น 2 ลักษณะ การเคลื่อนที่แบบแรกเป็นกําหนดการเคลื่อนที่ของแขนเป็น 9 ช่วง โดยเริ่มจาก 0 องศา เคลื่อนที่ไปจนถึง 90 องศา โดยกําหนดเป็นช่วง ช่วงละ 10 องศา และการเคลื่อนไหวในลักษณะที่สองเป็นการกําหนดการเคลื่อนที่ ของแขนเป็นแบบ 4 ช่วง โดยเริ่มจาก 0 องศา ไปจนถึง 90 องศา โดยกําหนดให้ช่วงการเคลื่อนที่แต่ครั้งเป็น 30 องศา การศึกษาในงานวิจัยนี้เป็นการใช้การวัดแบบ 1 ช่องสัญญาณ ซึ่งถึงออกแบบให้มีวงจรต่างๆ คือ วงจรสร้าง ความถี่ วงจรสร้างกระแสคงที่ วงจรกรองความถี่สูง วงจรกรองความถี่ต่ํา วงจรเชื่อมต่อสัญญาณ และ วงจรขยาย การวิจัยนี้ทําการศึกษาการวางอิเล็กโตรด สามตําแหน่ง เพื่อทําการคํานวณหาค่าความสัมพันธ์ระหว่างการ เปลี่ยนแปลงของ ไบโออิมพีแดนซ์ กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการทดลองมีทั้งหมด 6 คน แบ่งเป็น ผู้ชาย 4 คน และ ผู้หญิง 2 คน จากการทดลองเบื้องต้นพบว่า ความถี่ที่เหมาะสมสําหรับกลุ่มการทดลองนี้คือ คือ ความถี่ที่ 70 เฮิรตซ์ ซึ่งเป็นช่วงความถี่ที่สามารถวิเคราะห์ค่าความสัมพันธ์ระหว่าง การเปลี่ยนแปลงของไบโออิมพีแดนซ์เปรียบเทียบ กับการเคลื่อนที่ในแต่ละช่วง เมื่อเปรียบเทียบกับความถี่ที่ 45 และ 50 เฮิรตซ์ จากการวิเคราะห์ในความถี่ที่ 20 เฮิรตซ์ พบว่าการเปลี่ยนแปลงไม่เสถียร จึงไม่สามารถนํามาวิเคราะห์ได้ เมื่อวิเคราะห์ถึงความสัมพันธ์ของการ เปลี่ยนแปลงของ ไบโออิมพีแดนซ์และการเคลื่อนที่ของแขนแล้ว ผลการทดลองได้ถูกนําไปวิเคราะห์โดยวิธีทาง สถิติเพื่อทําการวิเคราะห์ว่า มีปัจจัยอื่นที่ส่งผลต่อการทดลองรวมถึงตําแหน่งที่การติดตั้งอิเล็กโตรด ส่งผลต่อผล การทดลองหรือไม่ ซึ่งจากผลการวิเคราะห์โดยวิธี pair sample T-Test พบว่า ตําแหน่งที่ติดอิเล็กโตรด มีความ แตกต่างอย่างมีนัยสําคัญทางสถิติ |
| Description: | Thesis (M.Eng., Electrical Engineering)--Prince of Songkla University, 2017 |
| URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/11649 |
| Appears in Collections: | 210 Thesis |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 419582.pdf | 10.67 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.