Ανάπτυξη οπτικού αισθητήρα για τη μέτρηση μυϊκών κινήσεων με χρήση διοδικού λέιζερ VCSEL

Περίληψη

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός μη επεμβατικού οπτικού βιοαισθητήρα βασισμένου στη Συμβολομετρία Αυτο-Ανάμιξης (Self-Mixing Interferometry, SMI) για την ανίχνευση και τον διαχωρισμό κινήσεων του ανθρώπινου χεριού. Χρησιμοποιώντας μία VCSEL στα 850 nm, η οποία λειτουργεί εντός του οπτικού παραθύρου των ιστών, η ανέπαφη διάταξη καταγράφει τις κινήσεις τενόντων και μυών στην περιοχή του καρπού μέσω οπτικής ανάδρασης. Η επεξεργασία των σημάτων βασίζεται σε έναν αλγόριθμο RMS Envelope, δυναμική κατωφλίωση και φασματική ανάλυση μέσω FFT, επιτρέποντας τη χρονική τμηματοποίηση και τον χαρακτηρισμό διαφορετικών κινηματικών γεγονότων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι διαφορετικές κινήσεις του χεριού εμφανίζουν διακριτά φασματικά αποτυπώματα, επιτρέποντας τον αξιόπιστο διαχωρισμό μεταξύ κάμψης δακτύλων και σύσπασης της γροθιάς. Συνολικά, η εργασία καταδεικνύει τις δυνατότητες της τεχνικής SMI για την ανάπτυξη ενός οπτικού αισθητήρα μηχανομυογραφίας ικανού να εξάγει αξιόπιστα χαρακτηριστικά για ταξινόμηση κινήσεων σε πραγματικό χρόνο.