System for examination of human movement system dysfunctions

• Autorzy: Kielan Paweł , Cieciura Marcin

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.12.30

Warianty tytułu

PL

System badania dysfunkcji układu ruchu człowieka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the concept of an electronic system of multiple sensors measuring chosen parameters of human’s motion. Set of such sensors continuously measure the position, speed, acceleration, vibrations and trembles of human’s body parts and sends this data to the central computer, where it stored and processed. The structure and principle of operation of the limb motion sensor, which consists of an accelerometer, gyroscope, magnetometer and microcontroller, was described. The article also presents the construction of a measuring station for testing the developed limb motion single sensor. The measured signal was analyzed using a Fast Fourier Transform (FFT) method analyzing harmonics of periodic vibrations. The results of the research have proved that it is possible to detect vibrations of frequency and amplitude that are typical for patients with motion dysfunctions, e.g. with Parkinson's disease.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję elektronicznego układu wielu czujników mierzących wybrane parametry ruchu człowieka. Zestaw takich czujników nieprzerwanie mierzy pozycję, prędkość, przyspieszenie, wibracje i drżenia części ciała człowieka i przesyła te dane do komputera centralnego, gdzie są przechowywane i przetwarzane. Opisano budowę i zasadę działania kończynowego czujnika ruchu, który składa się akcelerometru, żyroskopu, magnetometru oraz mikrokontrolera. Jego niewielkie rozmiary i zasilanie bateryjne umożliwia przymocowanie go praktycznie w każdym punkcie ludzkiego ciała. W artykule przedstawiono również budowę stanowiska pomiarowego przeznaczonego do testowania opracowanego pojedynczego czujnika ruchu kończyny. Zmierzony sygnał analizowano za pomocą metody szybkiej transformaty Fouriera (FFT) analizującej harmoniczne drgań. Uzyskane wyniki badań wykazały, że możliwe jest wykrycie drgań częstotliwości i amplitudy typowych dla pacjentów z zaburzeniami ruchowymi, np. z chorobą Parkinsona.

Słowa kluczowe

EN

kinematic chain of the human body; motion sensor; fast Fourier transform; dysfunction of the musculoskeletal system

PL

łańcuch kinematyczny ludzkiego ciała; czujnik ruchu; szybka transformata Fouriera; dysfunkcja układu mięśniowo-szkieletowego

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 12
• Strony: 140--143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Kielan Paweł

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Katedra Mechatroniki, ul. Akademicka 10a, 44-100 Gliwice

autor

Cieciura Marcin

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Katedra Mechatroniki, ul. Akademicka 10a, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Machowska-Majchrzak, Agnieszka, Pierzchała, Krystyna: Kliniczna charakterystyka różnych postaci drżenia, Postępy Psychiatrii i Neurologii 2005; ISSN 1230-2813, 14 (4): 362- 336.
• [2] D. Radomski, Wykorzystanie akcelerometru do pomiaru drżenia kończyn górnych, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2007, Tom z. 161, strony 107-112.
• [3] Karaś, K. Tutaj, J., Aparat rejestrujący drżenie w chorobie Parkinsona z zastosowaniem akcelerometru MEMS, Aktualne Problemy Biomechaniki. 2013, Tom z. 7, strony 87- 92.
• [4] M. Cieciura, System pomiarowy do badania dysfunkcji układu ruchu człowieka wykorzystujący zintegrowany zespół czujników MPU9250, Promotor: dr inż. Paweł Kielan, Gliwice 8.11.2016.
• [5] R. Bieda, R. Grygiel, Wyznaczanie orientacji obiektu w przestrzeni z wykorzystaniem filtru Kalmana, Przegląd elektrotechniczny. 2014, Nr1, strony 34-41.
• [6] R. Bieda, R. Grygiel, K. Wojciechowski, Metody wyznaczania kątów z żyroskopów dla filtru komplementarnego na potrzeby określania orientacji IMU, Przegląd elektrotechniczny. 2014, , Tom 14, NR 9, strony 218-224.
• [7] P. Kielan, T. Jastrzębski, Application of acceleration sensors and force sensors to control the manipulator according to the hand movements, Modelowanie Inżynierskie, tom 22, zeszyt 53, grudzień 2014.
• [8] Mi, Peng, Du, Qingxiu i Ye, Longmao, An adaptive fast quaternion-based human motion tracking algorithm with Inertial/Magnetic technolog, Signal Processing (ICSP), 2010 IEEE 10th International Conference on, 3 12 2010

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)