Biopac-laitteisto ja sen käyttö opetuksessa

Abstract

Ihmisen elimistössä tapahtuu jatkuvasti erilaisia fysikaalisia ilmiöitä, joiden toimintaa voidaan tutkia. Ilmiöiden perusteella voidaan päätellä asioita ihmisen elimistön tilasta ja havaita poikkeamia. Fysiologisilla mittauksilla tutkitaan näitä ilmiöitä ja niiden taustoja, sekä syntyä. Signaaleja voidaan mitata monesta ihmisen toiminnan kannalta oleellisesta osa-alueesta, kuten muun muassa lihaksiston, sydämen ja aivojen toiminnasta sekä hengityksestä ja verenkierrosta.

Tässä insinöörityössä on tutustuttu Biopac-laitteiston käyttömahdollisuuksiin fysiologisten mittausten suorittamisessa ja sen soveltuvuudesta opetuskäyttöön. Työssä on käsitelty eri-tyisesti kolmea keskeistä fysiologista signaalia EMG:tä, EKG:tä ja EEG:tä. Metropolia Ammattikorkeakoulun hyvinvointiteknologian opetuksessa nämä signaalit ovat keskeisessä osassa opintoihin kuuluvilla Soveltava anatomia, fysiikka ja biofysiikka 1, 2 ja 3 -opintojaksoilla.

Insinöörityössä on lisäksi tuotettu EMG-, EKG- ja EEG-signaaleihin ja niiden mittaamiseen perustuvat laboratoriotyöohjeet, joissa suoritetaan yksinkertaiset ja havainnollistavat mittaukset kyseisistä signaaleista Biopac-laitteistolla ja analysoidaan mitattua dataa.

Biopac-laitteisto soveltuu erinomaisesti opetuskäyttöön havainnollistamaan opiskelijoille fysiologisten signaalien syntyä, mittausperiaatteita, signaalien käsittelyä sekä analysointia. Laitteistoa käyttämällä opiskelija toteuttaa mittauksia ja harjaantuu niiden suorittamiseen sekä oppii ottamaan huomioon muun muassa signaaliin syntyviä häiriötekijöitä.

Insinöörityön tuloksena syntyneitä laboratoriotyöohjeita tullaan käyttämään jatkossa opetuksen tukena Metropolia Ammattikorkeakoulun tieto- ja viestintätekniikan tutkinto-ohjelman hyvinvoinnin ja terveyden sovellukset -suuntautumisvaihtoehdossa.

A variety of physiological activities is constantly taking place in the human body and these activities can be measured and studied. By studying and analyzing the measured signals, we can make presumptions about the state of the person’s health and body. Physiological measurements are used to study the activities and their backgrounds, as well as how the signals emerge. Signals can be measured from various parts and systems of the human body, for example muscles, heart, brains and the respiratory and circulatory system.

This thesis studies the possibilities of the Biopac system in measuring physiological signals, and its suitability for educational use. The focus of this study has been on three main phys-iological signals, EMG, ECG and EEG. These signals play a key part in the physiological contents of courses such as Applied anatomy, Physics and Biophysics 1, 2 and 3, in the Degree Programme of Health Informatics at Metropolia University of Applied Sciences.

The main goal of this thesis was to produce three laboratory worksheets concerning the physiological signals EMG, ECG and EEG. The worksheets include simple and illustrative measurements executed with the Biopac system. The measured data is then analyzed.

The Biopac system is really well adapted into educational purposes to concretize the mechanisms behind physiological signals and how they are measured, processed and analyzed. By using the system, students can carry out measurements and get practice in performing them and taking into account possible sources of interference in the signal.

The laboratory worksheets are going to be used for educational purposes in the Metropolia University of Applied Sciences Bachelor's Degree of Information and Communication Technology specialisation option, Health Technology.