PPS    EMG-Biofeedbackgerät:  Wichtige Links!

(EMG = Elektromyographie)


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       Z i e l s e t z u n g

Jede Muskelaktivität kommt durch elektrische Aktionspotentiale der Muskelnervenfasern zustande. Diese bioelektrischen Signale können mittels Elektroden gemessen, anschliessend verstärkt und gefiltert und für Forschungszwecke genutzt werden. Sie eignen sich aber ebenso für EMG-Biofeedback-Anwendungen. Als Feedbackmethoden kommen meist akustische und optische in Frage.

In diesem Praktikum baut jeder Praktikant selbst ein einfaches einkanaliges EMG-Biofeedback-Gerät, das solche bioelektrischen Signale an der Hautoberfläche aufnimmt, verstärkt, filtert und mittels Spannungs/Frequenz-Wandlung in hörbare akustische Signale umsetzt.

Dieses PPS-Praktikum besteht aus einem Einführungsnachmittag, wo das grundlegende Wissen über EMG vermittelt und die Grundlagen für die Schaltung gezeigt werden. In den folgenden Nachmittagen baut jeder Praktikant sein Gerät und am Schluss vertiefen wir uns noch speziell in die Elektronik, welche gebaut worden ist. Dabei bereiten sich die Praktikanten in Zweiergruppen für eine einfache Präsentation vor. Dies geschieht weitgehendst im Praktikum mit meiner Unterstützung. Diejenigen Teilnehmer dürfen das Gerät behalten, welche an der Präsentation aktiv mitwirken. Die bisherige Erfahrung zeigt, dass sich der Einsatz lohnt: Der Praktikant lernt praxisnah elektronische Schaltungtechnik, die ihm für das weitere Studium der Elektrotechnik sehr nützlich ist.

EMG-Biofeedback wird bei gewissen Myopathien (Muskelerkrankungen) therapeutisch erfolgreich eingesetzt. Zwei solcher Fälle habe ich bei einem Einsatz im Zürcher Universitätsspital in den 1970er-Jahren mit einem von mir gebauten zweikanaligen EMG-Biofeedback-Gerät mitbetreut. In beiden Fällen konnten signifikante Verbesserungen der Gesundheit der Patienten festgestellt werden.

Diese Seite, mit vielen Links zu meinen Elektronikminikursen, ist wichtiger integrierender Bestandteil des EMG-PPS-Praktikum am ISI (ETH-Zürich). Die angegebenen Links werden zum Studium unbedingt benötigt!

Für diejenigen Studenten - es sind in der Regel solche aus dem zweiten oder dritten Semester - welche erst wenige Elektronikkenntnisse haben, empfehle ich die angegebenen Links bereits vor Praktikumsbeginn etwas zu studieren. Keine Angst, es wird nicht erwartet, dass alles gleich verstanden wird. Es gilt: Learning by Doing! Es ist aber vorteilhaft, sich mit den Inhalten dieser Links etwas vertraut zu machen. Ihr könnt mich jederzeit per E-Mail kontaktieren, wenn etwas unklar sein sollte.






PPS am Departement Informationstechnologie und Elektrotechnik der ETH-Zürich (D-ITET)

Die folgenden drei WWW-Seiten geben eine kurze Uebersicht, eine kurze Einführung (PDF-Datei) und Online-Anmeldung:




EMG-Aktivitäten am ISI: Die Quelle des EMG-PPS-Praktikum

Die EMG-Forschungstätigkeit des Institutes für Signal- und Informationsverarbeitung (ISI) der ETH Zürich, ursprünglich in Zusammenarbeit mit der neurologischen Klinik des Universitätspitales Zürich (USZ), und aktuell mit dem Zentrum für Organisations- und Arbeitswissenschaften (ZOA), genauer Physiologie der Arbeitsbefähigung (Arbeitsphysiologie) der ETH Zürich, dauert mit Unterbrüchen mehr als ein Vierteljahrundert. Die EMG-Forschung ist eine Tradition des ISI. Einen kurzen Hinweis findet man in:




Wichtige Unterstützung mit dem ELektronik-KOmpendium "das ELKO"




Wozu brauchen wir das ELektronik-KOmpendium (meine Elektronik-Minikurse) im EMG-PPS-Praktikum?

Im Manual EMG-BioFeedbackDevice / PPS ETHZ wird nur soviel Elektronikwissen vermittelt, wie es in meinen Elektronik-Minikursen nicht vollständig ist. Im Text und im Schaltschema des Gerätes im Manual wird mit eckigen Klammern auf meine zutreffenden Elektronik-Minikurse im ELKO hingewiesen. Diese Elektronik-Minikurse, im Stile von Workshops, muss man unbedingt lesen! Sie werden am Einführungsnachmittag auch in ausgedruckter Form abgegeben. Wie es zur Zusammenarbeit des PPS und des ELKO kam, wird am Einführungsnachmittag erläutert.

Diesen Abschnitt bitte konzentriert lesen: Ein Beispiel soll illustrieren wie die Bild/HTM-Text-Zuordnung zu verstehen ist: Im Schaltschema "Die Schaltung" im Manual sieht man oben links das Teilschema des Instrumentationsverstärkers (Instrumentation-Amplifier) mit der Bezeichnung [HTM1]. Ein paar Abschnitte unterhalb dieses Schaltschema hat es einen Satz wo man ebenfalls [HTM1] liest. Auf dieser Seite hier, etwas weiter unten, sieht man bei den ersten fünf Links die Bezeichnungen [HTM1a,1b,1c], [HTM1a,1b,1c], [HTM1a], [HTM1b], [HTM1c]. Dies bedeutet folgendes: Jede Schaltung eines Instrumentationsverstärkers hat mit Operationsverstärkern zu tun. Daraus resultiert: Wenn etwas über Instrumentationsverstärker gelesen werden muss, gehört unbedingt auch das Grundverständnis (und etwas Praxis) der Operationsverstärkertechnik dazu. Die Feineinteilung in a, b und c gibt es allerdings nur in [HTM1]. Bei [HTM2] bis [HTM6] sind die Bild/HTM-Text-Zuordnungen einfacher. [HTM2] erkennt man in der Schaltung beim Ueberspannungsschutz mit den Dioden und auf dieser Seite unter dem Link "Ueberspannungsschutz von empfindlichen Verstärkereingängen".

Es folgen nun die Links:




Weitere Empfehlungen aus dem ELektronik-KOmpendium

Je nachdem welches Grundlagenwissen im Bereich der elektronischen Schaltungstechnik und elektronischen Bauteilen der EMG-PPS-Praktikant mitbringt oder nicht, kann er sich in verschiedenen Rubriken schlau machen. Meine Empfehlungen sind:




Weitere Links:   Elektronik (E-FAQ, Schaltungstechnik), EMG (technisch), Verfahrenstechniken (z.B. Löten)




Elektronik-Literaturempfehlungen

Da wir uns in diesem Projekt intensiv mit Operationsverstärkern befassen, möchte ich an dieser Stelle etwas Literatur empfehlen, die sowohl etwas Theorie beinhaltet, aber die praktische Umsetzung unbedingt im Vordergrund stellt:




Weitere Links zur Elektro-Myographie (EMG)

Grundlagen und Arbeiten

Anwendungen



Upgrades: 13.05.2002 ; 04.06.2002 ; 16.07.2002 ; 23.08.2002 ; 27.10.2002 ; 07.02.2003 ; 10.03.2003 ;14.03.2003(dasELKO) ; 27.03.2003 ; 10.04.2003 ; 11.07.2003 ; 14.09.2003 ; 19.03.2004 ; 30.04.2004 ; 12.07.2004 ; 06.09.2004 ; 08.10.2004 ; 30.12.2004 ; 13.01.2005 ; 24.05.2005 ; 06.06.2005 ; 16.08.2005 ; 08.11.2005 ; 30.01.2006 ; 17.02.2006 ; 05.12.2006 ; 20.04.2007 ; 26.09.2007 ; 01.11.2007 ; 08.11.2007 ; 07.12.2007 ; 13.02.2008 ; 03.04.2008 ; 18.09.2008 ; 27.09.2009


Thomas Schaerer
Institut für Signal- und Informationsverarbeitung (ISI)
ETH-Zentrum
CH-8092 Zürich
Schweiz

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