Development and Applications of a Wireless Bioelectric Signal Measurement System on the Electrodes

Electromyogram (EMG) is the bioelectric signal induced by motor nerves. Analyzing EMG with the movement produced by muscle contraction, we can provide input commands to a computer as a man-machine interface as well as can evaluate the patient's motional abnormality. In this paper, we developed an integrated miniaturized device which acquires and transmits the surface EMG of an interested muscle. Developed system measures $60{\times}40{\times}25mm$, weighs 100g. Using an amplifier circuitry on the electrodes and the radio frequency transmission, the developed system dispenses with the use of cables among the electrodes, amplifier, and the post processing system (personal computer). The wiring used in conventional systems can be obstacle for natural motion and source of motion artifacts. In results, the developed system improves not only the signal-to-noise ration in dynamic EMG measurement, but also the user convenience. We propose a new human-computer interface as well as a dynamic EMG measurement system as a possible application of the developed system.

전극 상의 일체형 무선 생체전기신호 측정 시스템 개발 및 응용

근전도는 근육의 수축을 관장하는 신경다발의 전기적 흥분에 의해 생기는 생체전기신호이다. 따라서 근육운동에 따라 발생하는 근전도 신호를 측정, 분석하면 운동기능의 정상여부를 판단할 수 있을 뿐 아니라 사용자의 동작에 의해 컴퓨터나 전자장치를 작동시키는 인간-기계 인터페이스(man-machine interface)용 입력신호로도 사용할 수 있다. 본 연구에서는 사용자의 일상생활에서의 자연스러운 동작과 관련된 근전도 신호를 측정할 수 있는 소형의 무선 생체신호 측정시스템을 개발하였다. 기존의 근전도 측정 시스템에서 전극과 증폭기 사이에 존재하는 전선은 동적잡음의 원인이 되고 사용자의 동작을 방해할 수 있으므로 소형의 증폭회로를 전극 바로 위에 일체형으로 제작하였고 증폭기와 컴퓨터 사이에 무선 데이터 전송을 사용하여 사용자의 일상적인 원활한 동작을 가능케 하였다. 개발된 측정 시스템의 크기는 $60{\times}40{\times}25mm$이고 무게는 100g이다. 개발된 시스템에 대한 성능 평가결과 컴퓨터를 위한 새로운 인터페이스 장치, 운동선수의 훈련결과 분석, 환자의 재활훈련 성과 측정 그리고 가상현실 입력장비 등의 용도로 사용될 수 있음을 확인하였다.