Исследовательская работа «Исследование биосигналов мышц с помощью электромиографии»

Мы заинтересовались этой темой в связи с тем, что на уроках физкультуры заметили, что можно разделить учащихся в группы по разной физической подготовке. Мы разделили 3 группы: спортсмены, учащиеся без спортивной подготовки, с различными заболеваниями, ограничивающими их возможности.

А по прочитанной литературе мы узнали о физической подготовке и, что для получения объективных данных физического состоянии человека узнают с помощью ЭМГ.

Биосигнал - это любой сигнал у живых существ, который можно постоянно измерять и контролировать.

Электромиография – это комплекс методов оценки функционального состояния нервно- мышечной системы, основанный на регистрации и качественно-количественном анализе различных видов электрической активности нервов и мышц.

Биомедицинские сигналы представляют собой физические проявления физиологических процессов живого организма, которые могут быть измерены и представлены в виде удобном для обработки с помощью электронных средств. Обработка биосигналов проводится с целью выделения информативных, с точки зрения медицинской диагностики, признаков биосигнала. По механизму образования биосигналов в живом организме можно выделить две основные группы биосигналов.
 К первой группе можно отнести биосигналы связанные с образованием в организме физических полей биологического происхождения, ко второй группе – биосигналы, связанные с изменениями физических характеристик участка биологической ткани происходящими под влиянием протекания физиологических процессов.

Организм человека построен таким образом, чтобы в процессе своей жизнедеятельности совершать как статистические, так и динамические движения. Динамическая и статическая работа мышц необходимы для нормального функционирования человеческого организма, исполнения движений, свойственных нашему телу. Человеческий организм природой сконструирован таким образом, чтобы отлично справляться с обоими видами нагрузок.

Статистическая работа - естественная и необходима человеку для выполнения однообразных движений зачастую в течение долгого времени. Однообразная нагрузка на скелет, суставы и позвоночник приводит к развитию самых разных заболеваний, в частности, хондроза и остеохондроза. Поэтому утомление мышц при статистической работе отличается от утомления при динамическом труде.

Динамическая работа мышц – это не что иное, как обычные движения. Для более четкого понимания можно привести стандартные примеры, среди которых: всевозможные виды спорта и профессиональная активность, игры, домашняя работа. Когда человек выполняет динамические движения, его мышцы сокращаются в ритмично темпе, и при этом сгибатели заменяют разгибателей.

Опыты и их описание; 

Результаты исследования

Оборудование (для 1 и 2 опыта): секундомер, груз массой 1,5 и 3 кг.

Ход работы, цель (1 и 2): Мы выясним различие между статической и динамической работой.

Испытуемый берет груз массой 1,5 кг, и держит его в руке, отведенной в сторону под прямым углом к туловищу. На уровне вытянутой руки . сделайте на доске отметку мелом и включите секундомер. Наблюдайте, за какое время произойдет утомление мышц.

Испытуемый поднимает тот же груз (1,5 кг,3кг) до сделанной метки и

опускает его. Наблюдайте, за какое время произойдет утомление.

Заполняем таблицу: вводим экспериментальные данные.

Делаем выводы (опыты 1 и 2) и отвечаем на следующие вопросы:

1. Какая работа более утомительна?

Теоретически, статическая работа более утомительно влияет на мышцы, нежели динамическая, поскольку в статической работе мышцы почти не сокращаются, потому что тело находится в одном положении.

Спина находится неподвижно. Руки работают динамично. Исходя из теории, получим, что руки устают меньше, чем спина.

Без отдыха, при чередовании работы правой и левой руки скорее снимется утомление, чем при чередовании работы и отдыха одной и той же руки.

Оборудование для опыта 3: ЭМГ, конструктор «BTronicsLab» - Учебно-методический комплекс «Юный Нейромоделист» для изучения нейротехнологий.

Ход работы, цель: Обработка результатов эксперимента статическими методами – вычисление среднего времени реакции одного или нескольких испытуемых. Получение навыка проведения и обработки результатов опыта с применением реального оборудования.

Сборка модуля ЭМГ. Установить на макетную плату все необходимые электронные компоненты согласно разработанной вами системы и правилам их подключения в технической документации. Для работы модуля необходимо подключить контакт GND к контакту GND на плате Arduino UNO, контакт +5В/VCC соответственно к +5В Arduino UNO, а контакт OUT к одному из аналоговых входов (Analog IN) Arduino UNO. При сборке необходимо проверить все узлы системы на предмет соблюдения техники безопасности, особенно проверить полярность подключения деталей и возможность короткого замыкания!