Conference PaperPDF Available

การพัฒนาระบบตรวจวัดและบันทึกสัญญาณไฟฟ้ากล้ามเนื้อใบหน้าด้วยบอร์ด Arduino

Authors:

Abstract and Figures

The purpose of this research was to develop measurement and recording instruments for facial electrical signal detection. The signal can be measured through the pattern of facial muscles changes due to different facial expressions. The difference in facial electrical signal is converted into a command to control the mechanism of electronic devices or home appliances. The microcontroller Arduino board is used in the process of electrical signal processing, and then sends commands to control the work process according to user requirements. The system or equipment developed will be very useful for patients with severe paralysis, which cannot move certain organs of the body such as not being able to use both arms and legs. In this experiment, we used two facial expressions: closing left eye and closing right eye. Therefore, the facial muscle's electrical signal measuring and recoding system will help people with disabilities or patients to have the ability to live close to ordinary people with only facial expression.
No caption available
… 
Content may be subject to copyright.
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-155
การพฒนาระบบตรวจวดและบนทึกสญญาณไฟฟากลามเนือใบหน้า
ด้วยบอร์ด Arduino
Development of A facial muscle’s electrical signal Measuring and Recording
System using Arduino Board
อธิเบต ขุนรตน พงศกร ศรีงาม และ เกรยงศกด โยธากด*
Athibat Khonrat, Pongsakon Seegam and Kriengsak Yothpakdee
สาขาวิชาวทยาการคอมพวเตอร ภาควชาวทยาศาสตรประยกต คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏเลย
Email : kriengsak@lru.ac.th*
บทคดย
งานวิจัยนีมีวัตถประสงค์ทีจะพฒนาดอปกรณ์สําหรบตรวจวดและบนทกสญญาณไฟฟากลามเนือบนใบหน้า
สัญญาณไฟฟ้าทีเกดขึนจะสามารถตรวจวัดได้จากการแสดงทาทางตางๆ บนใบหน้า ความแตกตางของสญญาณไฟฟ
กลามเนือใบหนาจะถกแปลงใหเปนคาสงไปควบคมกลไกการทางานของอปกรณอิเลกทรอนกสหรอเครืองใชไฟฟ้า
ภายในบาน บอรดไมโครคอนโทรลเลอร Arduino ถูกนามาใชเปนหนวยประมวลผลสญญาณไฟฟากลามเนือและ
ส่งคําสังไปควบคมการทางานตามทีระบบได้กําหนดไว การทางานของอปกรณ์ดังกลาวจะมประโยชนเปนอยางมากต่อ
ผู้ปวยทีมีอาการอมพาตขนรนแรง ซึงพวกเขาจะไสามารถเคลือนไหวอวยวะตางๆ เช่น แขนขาทงสองขางและลาตัว
ขยับเคลือนไหวไมได (Quadriplegia) ท่าทางบนใบหน้าทีใชในการทดลองนีมี ท่าทางคือ หลับตาขางขวาและหลบตา
ข้างซาย ดังนน ระบบตรวจวดและบนทกสญญาณไฟฟากลามเนือใบหนาจะชวยใหกลุ่มของผู้ปวยสามารถแจงความ
ประสงคหรือสั งกระบวนการทางานของอปกรณหรอเครืองมืออเลกทรอนกส์ทีเปนการวยเหลอเบืองต้นหรอเปนเครือง
อํานวยความสะดวกดานอืนๆ ได้ผ่านกระบวนการแสดงทาทางบนใบหนาเท่านัน
คําสาคัญ: ระบบตรวจวดและบนทกสญญาณไฟฟากลามเนอใบหน้า อาร์ดุยโน เซนเซอร์วัดแรงกลามเนือใบหน้า
Abstract
The purpose of this research was to develop measurement and recording instruments for facial
electrical signal detection. The signal can be measured through the pattern of facial muscles changes due to
different facial expressions. The difference in facial electrical signal is converted into a command to control
the mechanism of electronic devices or home appliances. The microcontroller Arduino board is used in the
process of electrical signal processing, and then sends commands to control the work process according to
user requirements. The system or equipment developed will be very useful for patients with severe paralysis,
which cannot move certain organs of the body such as not being able to use both arms and legs. In this
experiment, we used two facial expressions: closing left eye and closing right eye. Therefore, the facial
muscle’s electrical signal measuring and recoding system will help people with disabilities or patients to have
the ability to live close to ordinary people with only facial expression.
Keywords: Facial Electromyography Mapping, Arduino Board, EMG Muscle Sensor Module
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-156
บทนํา
องคการอนามโลกรายงานการประมาณการ
 อันดบแรกทีเปนสาเหตของการเยชวิตของ
ประชากรโลกของป ..  ว่ามประชากรที
เสยชีวิตทวโลก . ล้านคน โดยแตละปีมีผู้เสยชีวิต
ด้วยโรคหลอดเลอดสมองมากกว  ล้านคนทวโลก
(Fu, V. W. Y. et al., 2017) ซึงในจานวนผู้เสยชีวิต
เหลานันประมาณ 5 ล้านคนยงคงตองอยู่กับอาการ
พิการของอวยวะตางๆ อยางถาวร ส่วนอกประมาณ 5
ล้านคนตองพบบการสญเยชีวิตไป(Knops, M. et
al., 2013) สําหรบในประเทศไทย สํานกนโบายและ
ยุทธศาสตรแหงชาต กระทรวงสาธารณสขไดสร
รายงานสาเหตของการเสยชีวิตของ คนไทยเฉพาะใน
ปี .. 2557 ได้มีผู้เสยชีวิตดวยโรคทีอยในกลุ่มไม
ติดตอคดเ 71% ของจานวนคนไทยทีเสยชีวิต
ทังหม 501,000 คน โดยทีโรคหวใจและหลอดเลอด
เพยงอยางเดยวนน เปนสาเหตุทําใหเกดการสญเสีย
ชีตของคนไทยไปมากถ 29% (World Health
Organization : Country Office for Thailand., 2017)
สําหรบการใหความชวยเหลอผู้ปวยทียงตองทกข
ทรมานกบอาการอมพฤกษ์อัมพาตในชวง 5 ปีทีผ่าน
มานี ได้มีนักวิจัยทงในประเทศและตางประเทศชวย
การออกแบบและพฒนาอปกรณ เครืองมือ และระบบ
ใหความชวยเหลือต่างๆ มาอยางตอเนือง เปนตนว่า
Udayashankar, A. และคณ (2012) ี ได
นําเสนอระบบโตตอบแบบเยลไทมเพือชวยเหลือ
ผู้ปวยอมพาตในการควบคมเครืองใช้ต่างๆ เช่น ไฟฟ
พัดลม เครืองเสยง เปนต้น ผ่านลกษณะการกระพริบ
ตาทีได้มีการกาหนดไว้ล่วงหน้า โดยอาศยเทคนคการ
ประมวลภาพลักษณะการกระพรบตา สําหรับผู้ปวยโรค
หลอดเลอดสมองซึงมกพบอาการอมพาตแบบครึงซีก
Kiguchi, K., และ Yokomine, Y. (2014) ได
นําเสนอเครืองชวยเหลอและพฒนาการเดนโดยที
เครืองดงกลาวนีจะชวยปองกนและหลกเลียงอุบัติเหต
หรอการหกลมในกรณีทีไมคาดคิดได้
Chen, B. และคณะ (2015) แห่ง The Chinese
University of Hong Kong ได้มีคณะนกวิจัยรวมมอกัน
สรางนวตกรรมดานหุ่นยนต์ช่วยเดนแบบอตโนมัติที
ออกแบบตามหลกสรรศาสตร ซึงใช้ง่ายและปลอดภัย
ส่วนในประเทศไทยนนบทบาทของภาครฐบาล
ทีมีต่อการสงเสรมและพฒนาณภาพชีวิตของ
ประชากรได้ถูกกาหนดไวอย่างชดเจนภายใตกฎหมาย
สูงสดของประเทศคอการเยนไวในฐธรรมน
แหงราชอาณาจกรไทย พุทธศกราช  และไดตรา
ออกมาบงคบใชเปนพระราชบญญัติส่งเสรมและพฒนา
คุณภาพชีวิตคนพการ ..  โดยทีมีการกําหนด
และใหความหมายของความพการไวอยางชดเจน ซึง
หนึงในนันคือ ความพการทางดานการเคลือนไหวหรือ
ความพการของอวยวะในสวนตางๆ ของรางกาย
ดังนัน หนวยงานระดบตางๆ ของภาครฐจงมหนาที
และความรบผดชอบโดยตรงตอเืองดงกลาว เปนต
ว่ากระทรวงศกษาธการ มีหนาทีดูแลรบผดชอบดาน
การศกษาและการฝกอบรมระยะสันสาหรบกา
ประกอบอาชีพ กระทรวงสาธารณสขดแลรบผดชอบ
ด้านการสงเสรมสขภาพอนามัย การปองกัน ควบคุม
และการรกษาโรค โดยทีการดาเนการเหลานีจะม
ศูนยรินทรเอการฟื นฟสมรรถภาพทาง
การแพทยแหงชาต เปนหนวยงานหลกในการ
บรหารจดการ (กระทรวงสาธารณสุข, ) และ
ล่าสดกระทรวงอตสาหกรรม(กระทรวงอตสาหกรรม,
2559) ได้กําหนดเปนยทธศาสตรการฒน
อุตสาหกรรมไทย . ระยะ  ปี (..  - )
โดยวางเปาหมายหลกในการพฒนาประเทศซึง ใน
ของเปาหมายในกลุ่มเทคโนโลยและอตสาหกรรม จาก
 อุตสาหกรรมแงอนาคตจะมุ่งเนนไปทีการพฒนา
ด้านเทคโนโลยีชีวการแพทย (Health and Wellness-
Biomedical) และการวิจยดานเครืองมออจฉรยะและ
หุ่นยนต (Smart Devices and Robotics) สําหรบการ
นําเอานโยบายของรฐบาลมาใชจะเหนไดจากการ
นําเอาองคความรู้ด้านเทคโนโลยีหุ่นยนตผนวกเขากับ
ศาสตรทางดานวศวกรรมมาพฒนาและประยกตใช้ด้าน
การแพทย การกษาพยาบาล รวมถงการฟื นฟ
สมรรถนะทางกายภาพของผู้ป วยใหได้รับโอกาสใน
การดาเนนชีวิตอยางคนปกติทัวไป ดังจะเหนไดจากใน
ภาควชาวศวกรรมเครองกล ของจฬาลงกร
มหาวทยาลัย ได้มีการออกแบบและสรางสรรค์หุ่นยนต
สําหรบบาบดและฟืนฟูผู้ปวยทีเคือนไหวไมไดให
กลบมาเคลือนไหวได(กองบรรณาธการ, )
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-157
จากทีมาของปญหาและเหตผลทงหมดดงกลาว
ข้างต้น คณะผู้วิจัยจงมแนวคดรวมกนทีจะพฒนาระบบ
ตรวจวดและบนทกสญญาณไฟฟากลามเนือบนใบหน้า
โดยใช้ชุดไมโครคอนโทรลเลอรอาดุ่ยโน่ร่วมกบโมดูล
ตรวจวดสญญาณไฟฟาของกลามเนือ เพือใช้สัญญาณ
เหลานนในการควบคมอปกรณอิเลกทรอนกส์ทีเป
ระบบใหการชวยเหลืออืนๆ และสามารถนาผลการวิจัย
ไปพฒนาอในระดบอตสาหกรรมไดในอนาค
อันใกล้นี
วัตถประสงคของการว
1. เพือพฒนาชดอปกรณสําหรบตรวจวดและ
บันทกสญญาณไฟฟากลามเนือบนใบหน้า
2. เพือจาแนกลกษณะของสญญาณไฟฟ
กลามเนือใบหนาจากการแสดงทาทางบนใบหน้า
3. เพือประยกตใชลักษณะทีแตกกนของ
สัญญาณสาหรบควบคมการใชงานอปกรณ
อิเล็กทรอนิกส
ดําเนนการวจัย
ในการนาระบบตรวจวดและนท
สัญญาณไฟฟากลามเนอบนใบหน้า เปนการฒนา
อุปกรณทางฮารดแวรและซอฟตแวรประยกต เพือ
จําแนกลักษณะของสญญาณเือมีการแสดงท่าทางบน
ใบหนาแลวนําค่าความแตกตางของสญญาณทีได้รับไป
ควบคมการทางานของอปกรณอิเลกทรอนกสตาม
ต้องการ โดยมีวิธีการดาเนนการวิจัย ดังนี
1. การศกษาลกษณะทางกายภาพของ
กลามเนือของใบหน (Facial muscles)
การแสดงออกเปนสหนาหรอทาทางบนใบหน้า
เกดขึนมาจากการเคลือนไหวและทางานรวมกนของ
กลามเนือใบหนาทีเรยกวากลามเนือแสดงสหน
(Muscle of facial expression) จากการกษาของ
Tania Marur และคณะ (Marur, T. et al., 2014) ได
ระบุตําแหนงของกลามเนือบนใบหน้า  ตําแห
ตามรปที ประกอบดวย () temporalis, (2)
frontalis, (3) corrugator supercilii, (4) orbicularis
oculi, (5) procerus, (6) nasalis, (7) levator labii
superioris aleque nasi, (8) levator labii superioris,
(9) zygomaticus minor, (10) zygomaticus major,
(11) orbicularis oris, (12) masseter, (13)
buccinator, (14) risorius, (15) modiolus, (16)
depressor anguli oris, (17) depressor labii
inferioris, (18) mentalis, (19) platysma, (20)
sternocleidomastoid, (21) occipitalis
รูปที ตําแหนงกลามเนือใบหน้า
ทีมา: Marur, T. et al, (2014)
สําหรบการศกษากลามเนือใบหนาทีมีความเกียวของ
โดยตรงกบการแสดงออกทางสหนาและการแสด
ท่าทางบนใบหนาโดยตรงนัน Yothapakdee, K. และ
คณะ (2016) ได้นําเสนอไวตามตารางที ดังนี
ตารางที 1 กลามเนือทส่งผลตการแสดงท่าทางบน
ใบหน้า
ลักษณะ
าทาง
กลามเนือทีเกียวของหลัก
หลบตา
ข้างซ้าย
Orbicularis oculi(left), Corrugator
supercilii(left),Frontalis(left), Procerus
หลบตา
ข้างขวา
Orbicularis oculi (right), Corrugator
supercilii(right),Frontalis(right),Procerus
ทีมา: Yothapakdee, K., et al. (2016)
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-158
จากการระบุตําแหนงของกลามเนือใบในรปที
และกลามเนือทีมีความเกียวของกบทาทางทีแสดงออก
ทางใบหนาตามทีได้นําเสนอไปในตารางี ทําให
คณะผู้วิจัยสามารถกาหนดตาแหนงการตดตงเซนเซอร
สําหรับตรวจวดสญญาณได้อย่างถกตองและแมนยํา
2. โมดลการตรวจวดสญญาณกลามเนือ
(EMG Muscle Sensor Module)
ระดบความตงตวของกลามเนืออันเปนผลมาจาก
การกระตุ้นอยางรนแรงของกลามเนื ก่อใหเกดสิงที
เรยกว่า ญญาณไฟฟากลามเน งนีเนืองมาจาก
กลามเนือจะประกอบไปดวยเสนใยกลามเนือขนาดเล
มากทมีลักษณะเหมอนเสนดายจานวนหลายลานเส้น
ยืดโยงกัน โดยการหดเกรงตวของกลามเนือเปนผลมา
จากการกระทาของเซลลประสาทสงการ(Motor
neuron) ทีสงกระแสประสาทไปงเสนใยกลามเนื
เหานั สําหบการตรวจวดลกษณะของการ
เปลียนแปลงทีเกดขึนนัน สามารถดาเนนการผาน
อุปกรณ์ทีใช้บนทกกจกรรมทางสญญาณไฟฟาทีผลิต
ขึนจากการทางานของ Motor unit ทีก่อใหเกดการหด
และคลายตวของกลามเนื ึงจะทาใหเกดการ
เคลือนไหวหรอทาทางตางๆ โดยเครืองตรวจวัด
ดังกลาวนี เปนทีู้จักกนทวไปว เคืองว
สัญญาณไฟฟากลามเนือ (Electromyography หรือ
Electromyogram) โดยยมเรยกชอกนว เคอง
EMG (Ibrahim, et al., 2016) ซึงจะประกอบไปวย
โพรป(Probe)หรออเลกโทรดพรอมสาย และแผงวงจ
ไมโครคอนโทรลเลอรขนาดเล็ก
รูปที อุปกรณตรวจวดสญญาณไฟฟากลามเนือ
3.กระบวนการทางานของบอร์ด
ไมโครคอนโทรลเลอรอาดยโน
(Arduino Uno R3)
บอรดไมโครคอนโทรเลอร์อาดุ่ยโน-ยูโน่อาร
(Arduino Uno R3) เปนบอรดไมโครคอนโทรลเลอร
แบบเปดรหัส (Open source) ซึงมีพืนฐานมาจากชิป
ATmega328 (Devarakonda, K., et al., 2016) โดยม
ขาดิจิตอลจานวน  ขา และมขาอนาลอกอนพทอีก
ขา และดาเนนการรนทีความถี  MHz สามารถ
เชือมโยงผานพอรตแบบ USB ีปุมสาหรบทาการร
เซตหัว ICSP และไมโครคอนโทรลเลอร โดยทีบอร์ด
ไมโครคอนโทรลเลอรแบบอาร์ดุ่ยโน-โนอาร ถู
ออกแบบมาให้มความสะดวกและงายในการเชือมต่อ
เขากบเครืองคอมวเตอร โดยมรายละเอยดของ
ส่วนประกอบดงรปที
รูปที องคประกอบตางๆ ของบอร์ด
ไมโครคอนโทรลเลอร-ยูโน
ทีมา : Devarakonda, K., et al., (2016)
4. การออกแบบภาพรวมของระบบ
การออกแบบระบบตรวจวดและบนท
สัญญาณไฟฟาของกล้ามเนือ สําหรบเปนอปกรณ
ต้นแบบในกระบวนการสงการควบคมเครองใชไฟฟ้า
หรออปกร์อเลกทรอนกสภายในบาน โดยจะเป
ประโยชนอยางมากสาหรบผู้ วยโรคอมพาตระดับ
ควอดริเพลเจีย (Quadriplegia) ซึงผู้ปวยจะไมสามารถ
ขยบหรอเคลือนไหวแขนขาและลาตวได ระบบใน
ภาพรวมประกอบดวย วนหลกดงแสดงในรปที
โดยมรายละเอยดแตละสวนดงนี
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-159
รูปที 4 ภาพรวมของระบบตรวจวดและบนทึก
สัญญาณไฟฟากลามเนือใบหน้า
ส่วนที1 ส่วนของการตรวจวดสญญาณไฟฟ
ของกลามเนือใบหน้า โดยคณะผู้วิจัยไดเลอกใช
อุปกรณตรวจวดสญญาณไฟฟากลามเนือแบบ EMG
Muscle sensor module ของบริษั Arduino All ซึ
เปนอปกรณ์ ทีมี ความสามารถในการตรวจว
สัญญาณไฟฟาของกลามเนือ นเนืองมาจากแรงทีใช
ในการหดและคลายวหรอกจกรรมตางๆ ของ
กลามเนือ เช่น การแสดงสหนาหรอทาทางบนใบหน้า
เปนต้น
ส่วนที 2 ส่วนของโมดลนาฬกาแบบเวลาจริง
(RTC Real Time Clock) เปนโมดลสาหรบบงบอก
หรอกาหนดเวลาทีใชในการจดเกบขอมูล นอกจากน
โมดลดงกล่าวยังมความสามารถในการแสดงระดบของ
อุณหภูมิของสิงทีอยู่แวดลอมนนดวย
ส่วนที 3 ส่วนของหนวยประมวลผลของ
ไมโครคอนโทรลเลอร์ซึงเปนบอรดอาร์ดุ่ยโน-ยูโนอาร
3 (Arduino UNO R3) มีหนาทีในการประมวลผล
สัญญาณไฟฟากลามเนือทีได้รับมาจากสวนที และ
ส่วนที 4 ส่วนของไมโคร-เอสดการดรดเดอร
(Micro SD card reader) เปนโมดลสาหรบบนท
ข้อมลลงไปใน Micro SD Card โดยในงานวิจยนีจะใช
สําหรบบนทกข้อมูลสญญาณไฟาจากสวนที 2 ซึงได
รับมาจากระบบตรวจวดสญญาณไฟฟาของกลามเนือ
ใบหน้า
ส่วนที 5 ส่วนของการแสดงผลผานจอภาพแบบ
LCD ึงเปนผลกครสตอลเหลวโดยานหลงของ
จอภาพจะมไฟสองสวางอยู่ และเือมการปลอย
กระแสไฟฟาเขาไปกระตุ้นทีผลกดงกลาวจะทาใหผลึก
โปรงแสง ส่งผลตอแสงทีมาจากดานหลงทีจะปรากฏ
ขึนบนหนาจอ
ส่วนที 6 ส่วนของบอรดรเลย (Relay module)
เปนอปกรณไฟฟาชนดหงทีใชควบคมหรอตดต่อ
วงจรตางๆ เช่น ใชในการควบคมการเป/ปิดไฟฟ
โดยองคประกอบทังหมดสามารถแสดงไดตามรปวงจร
รวมในรปที 5
รูปที 5 ลักษณะวงจรของระบบตรวจวดและบนทึก
สัญญาณไฟฟาของกล้ามเนือใบหนาจาก
โปรแกรม Fritzing
ผลการวจัย
จากการออกแบบระบบตรวจวดและบนทึก
สัญญาณไฟฟากลามเนือในหวขอทีผ่านม นําไปสู่
ขันตอนการออกแบบทดลองและการไดมาซึงผลการ
ทดลอง ดังนี
1. การออกแบบการทดลอง
1.1 ในการทดลองครงนีคณะผู้วิจยไดใช
อาสาสมครทีมีสุขภาพปกต โดยเปนนกศกษาชนปีที
สาขาวชาวทยาการคอมพวเตอร จํานวน  คน
1.2 ตําแหนงการตดตงเซนเซอร (EMG
muscle sensor module) จะอยู่บรเวณีครอบคลุม
กลามเนือตามทีไดระบไวในตารางที โดยเซนเซอร
ตัวที1 (Sen_1) จะตดตงทีใบหาดานขวา ส่วน
เซนเซอร์ตัวที 2 (Sen_2) จะตดตงทีใบหน้าด้านซ้าย
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-160
1.2 ในการเกบขอมลคณะผู้วิจัยไดให
อาสาสมครนอนราบกบทีนอนในทานอนปกต
1.3 คณะผู้วิจัยไดกําหนดการแสด
ท่าทางบนใบหนาในการทดสอบเป็น 2 ท่าทางไดแก
หลบตา ข้างซายและหลบตาขางขวา
1.4 อาสาสมครแตละคนจะทาทัง
ท่าทาง ๆละ  ครงๆ ละ  วินาท และพัก 
วินาทีต่อคร
1.5 ข้อมลทีได้รับจะถกนาไปประมวลผล
หาคาสถติเบืองตนเ Minimum Maximum Mean
Standard deviation ด้วยโปรแกรม SPSS V.13 ซึ
เปนโปรแกรมทีนิยมนามาหาค่าข้อมูลทางสถิติทัวไป
1.6 นําคาข้อมลทีได้รับไปเนขอม
นําเขาให้กับการประมวลผลในไมโครคอนโทรลเลอร
เพือทดสอบกระบวนการสังการควบคุมการทํางานของ
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกสภายในบ้าน
2. ผลการทดลอง
จากการดาเนนการทดลองตามทีได
ออกแบบไว โดยระบบทีได้พฒนาขึนนีสามารถ
ตรวจวดสญญาณไฟฟ้ากล้ามเนือใบหนาและบนทกผล
การตรวจวดได ด้วยการเขยนเปนโคดผานโปรแกรม
Arduino IDE ตามทีแสดงในรปที และ ตามลําดับ
รูปที การตรวจวดสญญาณจากการหลบตาขวา
รูปที การตรวจวดสญญาณจากการหลบตาซ้าย
จากนนเมือทาการทดลองกอาสาสมครจงทาให
สามารถเกบรวบรวมขอมลสญญาณไดในรปแบบ
ตารางแบบยอตามทีแสดงในตารางที และตารางที
ตารางที ค่าสัญญาณไฟฟากลามเนอใบหนาจาก
การหลับตาขางขวา (หนวยวัด = Hz)
อาสา
สมคร
คนที
ครงที 1
ครงที 2
ครงที 100
Sen_
1
Sen_
2
Sen_
1
Sen_
2
Sen_
1
Sen_
2
1 70
0 67
0
82
9
2
149
1 56
0
177
0
3
135
0
114
0
142
4
4
105
0 79
0
68
0
5
155
0
214
1
118
5
6
202
0 90
0
170
0
7
140
0
204
0
142
0
8
132
0 90
0
...
126
10
9 90
0
206
0
...
90
0
10
125
0
119
0
179
0
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-161
ตารางที ค่าสัญญาณไฟฟากลามเนอใบหนาจากการ
หลบตาขางซ้าย (หนวยวัด =Hz )
อาสา
สมคร
คนที
ครงที 1
ครงที 2
ครงที 100
Sen_
1
Sen_
2
Sen_
1
Sen_
2
Sen_
1
Sen_
2
1
0
310
0
291
0
112
2
0
449
5
98
0
129
3
0
73
0
79
10
236
4
0
458
0
416
0
199
5
15
213
0
419
0
66
6
0
104
0
315
0
79
7
0
106
14
145
8
295
8
0
105
0
437
0
300
9
11
107
0
268
0
66
10
0
112
0
129
2
202
โดยสามารถแสดงตวอยางขอมลสญญาณจากการ
หลบตาขวาและหลบตาซายในรปแบบของกราฟระดับ
สัญญาณได้ดังรปที
รูปที ตัวอยางข้อมูลสญญาณไฟฟากลามเนือใบหน้า
ในรูปแบบของกราฟ
สําหรับคาของข้อมูลทีจะถกนาไปใช้กําหนดการทางาน
ในไมโครคอนโทรลเลอร ได้รับมาจากการคานวณหา
ค่าตําทีสุดและสงทีสุดของคาทีตรวจวัดได้จากการ
แสดงทาทางบนใบหน้าทีกําหนดไวของอาสาสมครแต
ละคน โดยทีคณะผู้วิจัยได้นําข้อมลทีตรวจวัดได้นําเข้า
สู่โปรแกรม SPSS และดาเนนการคานวณหาค่าต่างๆ
ตามทีต้องการ ตามทีแสดงใน รูปที
รูปที 9 ตัวอย่างข้อมูลการตรวจวดสญญาณไฟฟ
กลามเนือของแตละเซนเซอรและท่าทาง
จากข้อมูลการตรวจวดตามรปที สามารถกําหนดช่วง
ของสญญาณสาหรบนาไปใช้กําหนดเปนสญญาณ
นําเขาเพือใชเปนคาสงสาหรบควบคมการทางานของ
อุปกรณอิเลกทรอนกสภายในบาน ซึงในการทดลอง
ครังนี คณะผู้วิจัยไดใชการควบคมการเป/ปิ ด
วงจรไฟฟาอยางงาย โดยกาหนดใหเมืออาสาสมครทํา
การหลบตาข้างขวาแล้วเซนเซอร (Sen_1) สามารถ
ตรวจวดคาสญญาณไฟฟาอยู่ในชวง 174 419 Hz
และเซนเซอร ค่าสญญาณไฟฟาอยู่ในชวง 0 16
Hz ใหไมโครคอนโทรลเลอร์สังให้อุปกรณรีเลยเป
วงจรไฟฟ้า และในกรณตรงกนขามเมออาสาสมครทํา
การหลบตาข้างซ้ายแลวเซนเซอร (Sen_1) สามารถ
ตรวจวดคาสญญาณไฟฟาอยู่ในชวง 0 63 Hz และ
เซนเซอร ค่าสัญญาณไฟฟ้าอยู่ในชวง194 486 Hz
ใหไมโครคอนโทรลเลอร์สงใอุปกรณรีเลยปิ ด
วงจรไฟฟ้า โดยการกาหนดผานโปรแกรม Arduino
IDE ตามรปที และ 11
รูปที 10 โคดกาหนดการทางานตามชวงสัญญาณ
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-162
รูปที 11 โคดกําหนดให้เป/ปิดแล้วแตกรณ
อภปรายผล
ระบบตรวจวดและบนทกสญญาณไฟฟ
กลามเนือใบหนาทีคณะผู้วิจัยได้พฒนาขึนนี อาศัย
สัญญาณไฟฟากลามเนือใบหน้าทีเกดขึนจากการแสดง
ท่าทางบนใบหน้า เพือเปนอปกรณทางเลอกสาหรบใ
ควบคมอปกรณเลกทรอนกสหรอเครืองใชไฟฟ
ภายในบานเบืองตนในผู้พิการหรือผู้ปวยโรคอมพาตซึง
ไมสามารถเคลือนไหวอวยวะตงแต่ลําคอลงไป โดย
คณะผู้วิจยไดใชบอร Arduino UNO R3 สําหรับ
ประมวลผลญญาณทีตรวจวดได พรอมจาแนก
ลักษณะและขนาดของสญญาณทีได้รับ เพือนาไปใช
เปนขอมลในการสงการและควบคมอปกรณ ซึงจาก
การทดลองพบว่า การแสดงทาทางหลบตาขางขวา
จํานวน  ครงตออาสาสมคร คนนัน อุปกรณ
ตรวจวดสญญาณตวที (Sen_1) มีระดบหรอคาของ
สัญญาณตงแต  419 Hz วนอปกรณตรวจวัด
ญญาณตวที 2 (Sen_2) มีระดบหรอคาของสญญาณ
ตังแต 16 Hz ค่าของขอมลสญญาณเหลานีถู
นํามาเปนขอมลนาเขาเพือกําหนดเปนสถานการณของ
การเปดไฟฟ้าหรอเปดใชงานอปกรณไฟฟาภายในบ้าน
ส่วนในกรณีทีทําการแสดงทาทางหลบตาขางาย
คณะผู้วิจัยพบว่า อุปกรณตรวจดสญญาณตวที
1(Sen_1) ตรวจดสญญาณไดทีระดบหรอคาของ
สัญญาณตังแต 63 Hz และอปกรณตรวจัด
สัญญาณตวที 2 (Sen_2) ระดบหรอคาของสญญาณ
ตังแต  486 Hz ค่าของข้อมูลสญญาณเหลานีถูก
นํามาเปนขอมลนาเขาเพอกําหนดเปนสถานการของ
การปดไฟฟาหรือปดใชงานอปกรณไฟฟาภายในบ้าน
ดังนัน จากการศกษาวิจัยนีกลุ่มของผู้พการ
หรือผู้ปวยโรคอมพาตจะมความสามารถในการควบคุม
อุปกรณ์อิเลกทรอนกสหรอเครืองใชไฟฟาภายในบาน
เบืองตนได ผ่านการแสดงทาทางบนใบหนาเท่านัน
สรปผลการวัย
การพฒนาระบบสําหรับใชตรวจวดและบนทึก
สัญญาณไฟฟากล้ามเนือบนใบหนาทีได้พัฒนาขึนน มี
ความสามารถทีจะตรวจวดและเกบบนทกระดบของ
สัญญาณทีเกดขึนจากการแสดงทาทางบนใบหนาได
อีกทงยงสามารถจาแนกลกษณะของสญญาณไฟฟาที
ตรวจวดได้ว่าเปนสญญาณทีมาจากการแสดงทาทาง
ในลกษณะหรอรปแบบใด และในทายทีสุดคณะผู้วิจัย
ไดประยกตใช้รูปแบบของสญญาณจากการดาเนนการ
ทดลองในครงนี สําหรบใชเปนขอมลนาเขาในการ
สังการและควบคมกระบวนการางานเบืองตนของ
อุปกรณ์อิเลกทรอนกสหรอเครืองใชไฟฟาภายในาน
เช่น การเปดและปดการใชงานอปกรณเหล่านันได้ด้วย
การแสดงทาทางหลบตาขางขวาสําหรบการเปดใชงาน
อุปกรณไฟฟ้า และการแสดงทาทางหลบตาขางซายใน
การปดการทางานของอปกรณไฟฟ้าเหล่านัน
สําหบการศกษาวิจยในอนาคตนั
คณะผู้วิจยมความสนใจทีจะนาเอาเทคโนโลย
การอสารไสา (Wireless Communication
Technology) มาประยกตใชเพือใหระบบตรวจวดและ
บันทกสญญาณไฟฟากลามเนือใบหนาสามารถนาไป
ประยกตใช้กับงานดานอืนๆ ไดมากขึนและยงรวมไป
ถึงการพฒนาระบบหรออปกรณใหการชวยเหลอกลุ่ม
ของผู้พิการหรอผู้สูงอาย เพือเตรยมตวรบสภาพสงคม
ทีกําลงจะกาวไปสู่สงคมของผู้สูงอาย (Aging Society)
อย่างเตมรปแบบในอนาคตอนใกล้นี
การประชมวชาการระดบชาต
นวตกรรมและเทคโนโลยีวิชาการ 2017
วิจัยจากองคความรู้สู่การพฒนาอยางยงยืน
B-163
เอกสารอางอ
กระทรวงสาธารณสุข. 2554. บทบาทภาครฐเพือการ
งเสรมและพฒนาคณภาพชีวตคนพการ.
สํานักนโยบายและยทธศาสตร. บริษัท
สามเจรญพาณชย (กรงเทพ) จํากัด.
กระทรวงอตสาหกรรม. 2559. ยุทธศาสตรการ
พัฒนาอตสาหกรรมไทย 4.0 ระยะ 20 .
สํานักงานปลดกระทรวงอตสาหกรรม.
กรงเทพมหานคร.
กองบรรณาธการ. (2559). หุนยนต์บําบดผู้ วย
ต้นแบบการพฒนาจากวศวกรรมส
การแพทยในยุค Industry 4.0, Special
Scoop for Quality Management.
สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญีปุ):
กรงเทพฯ. 23(216).
Chen, B., Ma, H., Qin, L. Y., Guan, X., Chan, K.
M., Law, S. W., et al. (2015, December).
Design of a lower extremity exoskeleton
for motion assistance in paralyzed
individuals. In Robotics and Biomimetics
(ROBIO), 2015 IEEE International
Conference on (pp. 144-149). IEEE.
Devarakonda, K., Nguyen, K. P., Kravitz, A. V.
(2016). ROBucket: a low cost operant
chamber based on the Arduino
microcontroller. Behavior research
methods, 48(2), 503-509.
Fu, V. W. Y., Weatherall, M., McNaughton, H.
(2017). The Taking Charge After Stroke
(TaCAS) study protocol: a multicentre,
investigator-blinded, randomised
controlled trial comparing the effect of a
single Take Charge session, two Take
Charge sessions and control intervention
on health-related quality of life 12 months
after stroke for non-Māori, non-Pacific
adult New Zealanders discharged to
community living. BMJ open, 7(5),
e016512.
Ibrahim, A. F. T., Gannapathy, V. R., Chong, L.
W., Isa, I. S. M. (2016). Analysis of
Electromyography (EMG) Signal for
Human Arm Muscle: A Review. In
Advanced Computer and Communication
Engineering Technology (pp. 567-575).
Springer, Cham.
Kiguchi, K., Yokomine, Y. (2014, October).
Walking assist for a stroke survivor with a
power-assist exoskeleton. In Systems,
Man and Cybernetics (SMC), 2014 IEEE
International Conference (pp. 1888-1892)
Knops, M., Werner, C. G., Scherbakov, N.,
Fiebach, J., Dreier, J. P., Meisel, A.,
et al. (2013). Investigation of changes
in body composition, metabolic profile
and skeletal muscle functional capacity in
ischemic stroke patients: the rationale
and design of the Body Size in Stroke
Study (BoSSS). Journal of cachexia,
sarcopenia and muscle, 4(3), 199-207.
Marur, T., Tuna, Y., Demirci, S. (2014). Facial
anatomy. Clinics in dermatology, 32(1),
14-23.
Udayashankar, A., Kowshik, A. R., Chandramouli,
S., Prashanth, H. S. (2012, November).
Assistance for the paralyzed using eye
blink detection. In Digital Home (ICDH),
2012 Fourth International Conference on
(pp. 104-108). IEEE.
World Health Organization : Country Office for
Thailand. (2017). WHO Country
Cooperation Strategy, Thailand, 2017-
2021. Nonthaburi, 2017.
Yothapakdee, K., P.Yupapin, P., and Tamee, K.
(2016). Facial Gesture Measurement
Using Optical Muscle Sensing System.
Nano Biomedicine and Engineering, 7(4),
p.169-179.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
Introduction Stroke is one of the leading causes of disability worldwide. Recent data support the possibility that person-centred, self-management interventions can reduce dependence after stroke. However, there is limited information on the generalisability and optimum dose of these interventions. Methods The Taking Charge After Stroke (TaCAS) study is a multicentre, investigator-blinded, randomised controlled trial recruiting 400 participants following acute stroke from seven hospitals in New Zealand. All patients discharged to community living who have ongoing symptoms at time of discharge (modified Rankin scale>0) will be eligible. Participants will be randomly assigned to one Take Charge session, two Take Charge sessions 6 weeks apart or control. Outcomes The primary outcome will be the Physical Component Summary score of the Short-Form 36 at 12 months post stroke. Secondary outcomes will include dependence (modified Rankin scale), performance in activities of daily living (Barthel Index) and carer strain (Caregiver Strain Index), at 6 and 12 months post stroke. All analyses will be conducted on an intention-to-treat basis. Ethics and dissemination The TaCAS study is funded by a Health Research Council of New Zealand grant. It has been approved by the Central Health and Disability Ethics Committee (15/CEN/115). Results will be published and presented at relevant stroke meetings within New Zealand and internationally, informing the use of a self-management intervention after stroke. Trial registration Australia and New Zealand Clinical Trials Registry ACTRN12615001163594. Date registered 02-11-2015. Medical Research Institute of New Zealand Registry TCS01. Universal trial number U1111-1171-4127.
Article
Full-text available
The operant conditioning chamber is a cornerstone of animal behavioral research. Operant boxes are used to assess learning and motivational behavior in animals, particularly for food and drug reinforcers. However, commercial operant chambers cost several thousands of dollars. We have constructed the Rodent Operant Bucket (ROBucket), an inexpensive and easily assembled open-source operant chamber based on the Arduino microcontroller platform, which can be used to train mice to respond for sucrose solution or other liquid reinforcers. The apparatus contains two nose pokes, a drinking well, and a solenoid-controlled liquid delivery system. ROBucket can run fixed ratio and progressive ratio training schedules, and can be programmed to run more complicated behavioral paradigms. Additional features such as motion sensing and video tracking can be added to the operant chamber through the array of widely available Arduino-compatible sensors. The design files and programming code are open source and available online for others to use.
Conference Paper
Full-text available
Paralysis is defined as the complete loss of muscle function in any part of the body. It occurs when there is a problem with the passage of messages between the muscles and the brain. Some paralyzed people cannot move even a single part of the body other than their eyes. Hence, the main aim of this paper is to design a real time interactive system that can assist the paralyzed to control appliances such as lights, fans etc. or by playing pre-recorded audio messages, through a predefined number of eye blinks. Image processing techniques have been implemented in order to detect the eye blinks. In our system, the face tracking is accomplished by using a set of trained Haar cascade classifier, and a template matching technique is employed to track the eye. Initially, the involuntary blinks of the paralyzed person are used to locate the patient's eyes by finding the number of connected components in a frame. Once the eyes are detected, an online template is created which is then used to track the patient's eye.
Article
Full-text available
Dermatologic problems of the face affect both function and aesthetics, which are based on complex anatomical features. Treating dermatologic problems while preserving the aesthetics and functions of the face requires knowledge of normal anatomy. When performing successfully invasive procedures of the face, it is essential to understand its underlying topographic anatomy. This chapter presents the anatomy of the facial musculature and neurovascular structures in a systematic way with some clinically important aspects. We describe the attachments of the mimetic and masticatory muscles and emphasize their functions and nerve supply. We highlight clinically relevant facial topographic anatomy by explaining the course and location of the sensory and motor nerves of the face and facial vasculature with their relations. Additionally, this chapter reviews the recent nomenclature of the branching pattern of the facial artery.
Data
Full-text available
Background Stroke is steadily increasing in prevalence. Muscle tissue wasting and functional changes are frequently observed in stroke, but this has not been studied in detail yet. There is a lack of data to support guideline recommen-dations on how to target muscle wasting in stroke patients. We hypothesise that pathophysiological metabolic profiles and muscle functional and structural impairment are develop-ing in stroke patients, which are associated with stroke sever-ity and outcome after stroke. Methods The Body Size in Stroke Study (BoSSS) is a prospec-tive, longitudinal observation study that will explore associa-tions between the metabolic profile, body tissue wasting and particular metabolic and functional changes in skeletal muscle tissue in stroke patients. Consecutive patients with acute stroke (n=150) will be enrolled due to lacunar or territorial ischemic infarct in the area of the middle cerebral artery. Patients will be studied at annual intervals after 12 and 24 months. For compar-ison, healthy controls of similar age and patients with chronic heart failure will be used as control groups. The main objective is to study changes in body composition in stroke patients. Secondary, the study will focus on changes in insulin sensitivity of adipose tissue and skeletal muscle. Furthermore, measure-ments of endothelial function and peripheral blood flow will provide insight in the vascular regulation in stroke patients. Conclusion This study will be the largest observational study providing insights into the metabolic and functional changes of muscle tissue in patients with acute ischemic stroke. The new data will increase our understanding of the pathophysiologic tissue wasting in stroke disease and help to develop new therapeutic strategies.
Chapter
Muscles provide motion in response to nerve impulses. There are two main categories of muscle can be distinguished based on their anatomy and the particular functions they perform. Skeletal muscles are the largest group of muscles control posture, generate heat, and provide motion control and are mostly influenced by the brain in conscious acts. Smooth muscles provide rhythmic motion outside the control of the brain. A nerve cell provides a train of impulses delivered to a group of muscles in which the impulses depolarize muscle cells and cause muscles to contract. Electromyography (EMG) is a technique for evaluating and recording electrical activity produced by skeletal muscles when the muscles are stimulated. Surface electromyography and needle electromyography are two general methods of recording the electrical activities of muscle tissue. In this project, surface electromyography will be used to test the analysis for human arm muscle. Electrodes placed on the skin surface can be used to monitor the coordination of entire muscle groups but will not reveal much about the individual muscle cells. Thorough testing will be done as the future work once the fabrication has been completed.
Walking assist for a stroke survivor with a power-assist exoskeleton
  • K Kiguchi
  • Y Yokomine
Kiguchi, K., Yokomine, Y. (2014, October). Walking assist for a stroke survivor with a power-assist exoskeleton. In Systems, Man and Cybernetics (SMC), 2014 IEEE International Conference (pp. 1888-1892)