Reformistenes oppfatninger, vurderinger og begrunnelser

Durante o processo de aquisição, o sinal eletromiográfico pode ser contaminado por ruídos, que afetam a qualidade do sinal captado. Por este motivo, o sinal deve ser devidamente filtrado, mesmo após a amplificação diferencial (JAMAL, 2012). A filtragem do sinal eletromiográfico pode reduzir certos sinais elétricos interferentes, restringindo a amplitude da frequência da EMG registrada (NEUMANN, 2011).

Um filtro, que é um dispositivo designado para atenuar variações específicas de frequências, permite a passagem de uma faixa de frequências enquanto rejeita outra. Os filtros podem separar os sinais desejados dos indesejados, bloquear sinais de interferência, além de melhorar e modificar certos sinais (MALVINO; BATES, 2011; MARCHETTI; DUARTE, 2006).

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As frequências de ruído que contaminam o sinal eletromiográfico podem ser tanto altas quanto baixas. O ruído de baixa frequência, que pode ser provocado pelo offset do amplificador, pelo movimento do sensor sobre a pele e pelas flutuações de temperatura, por exemplo, pode ser removido utilizando-se um filtro passa alta. Já o ruído de alta frequência, que pode ser causado pela condução nervosa e pela interferência de altas frequências de sistemas de radiodifusão, computadores, telefones celulares, etc., pode ser removido utilizando-se filtro passa baixa (JAMAL, 2012).

Assim, há dois filtros básicos que podem ser aplicados em sinais eletromiográficos, o filtro passa alta, que deixa passar as frequências mais altas e atenua as frequências mais baixas, e o filtro passa baixa, que deixa passar as frequências mais baixas e atenua os sinais de frequência mais elevada (MOTION LAB SYSTEMS, 2009).

O sinal captado pode ser filtrado por hardware ou por software. A filtragem por hardware é feita na etapa de amplificação e a por software, durante seu processamento (AMORIM, 2009).

Dessa forma, os filtros podem, ainda, ser analógicos ou digitais. Os analógicos são baratos, rápidos, possuem grande variação dinâmica em amplitude e frequências, e são relacionados ao condicionamento do sinal. São caracterizados por circuitos eletrônicos e seus componentes fundamentais são os resistores, capacitores e indutores (filtros passivos). O uso adicional de amplificadores (filtros ativos) é utilizado comumente para aumentar o desempenho dos filtros. Entretanto, os filtros digitais são superiores em seu nível de desempenho e muito requisitados para a análise dos dados após sua digitalização. Na prática, frequentemente são utilizados diferentes tipos de filtros, alguns envolvidos com o próprio condicionamento do sinal (antes de qualquer digitalização), implicando o uso de filtros analógicos; e outros necessários para a análise dos dados já digitalizados, implicando o uso de filtros digitais (MARCHETTI; DUARTE, 2006).

Em relação à utilização de filtros analógicos para o condicionamento do sinal eletromiográfico, as recomendações do SENIAM relacionam o tipo de filtro a ser utilizado à frequência a ser atenuada. Para a EMGS, no filtro passa baixa, a frequência de corte é usualmente próxima de 500 Hz, sendo aplicado para promover uma atenuação dos componentes de frequências de ruído; já no filtro passa alta, a frequência de corte é de 10 a 20 Hz, para a análise do movimento. Estes componentes de baixa frequência podem ser causados por artefatos de movimento e instabilidade na interface pele-eletrodo, sendo que

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estes sinais indesejados estão usualmente em frequências de 0 a 20 Hz (FORTI, 2005; MARCHETTI; DUARTE, 2006).

Assim, o filtro para EMG deve ser projetado levando-se em consideração a maior energia do sinal, que está compreendida na faixa de 20 a 500 Hz. Além de limitar a faixa para análise, o filtro tem ainda o papel de eliminar ruídos e evitar o efeito aliasing, fenômeno que aparece quando a frequência de amostragem não é suficientemente grande (BARROS, 2005).

Alguns condicionadores utilizam filtros do tipo notch, que são capazes de rejeitar uma faixa de frequência. Esses são empregados para a retirada da frequência advinda da rede elétrica (50 ou 60 Hz). Contudo, há grandes perdas de sinal de EMG pela eliminação de frequências vizinhas da faixa de rejeição (TOMÉ, 2015).

Para o condicionamento dos sinais eletromiográficos, utilizam-se com maior frequência certos tipos de filtros, podendo-se citar os filtros de Butterworth, Chebyshev e Bessel. Geralmente são utilizados filtros de ordem superior. A ordem de um filtro exprime a complexidade do mesmo e se define pelo número de componentes reativos que ele possui em seu circuito tais como capacitores e indutores; e define o rigor do mesmo, que é caracterizado pela sua banda de transição. Os filtros de ordem superior possuem uma ação mais rígida em rejeitar ou deixar passar os sinais desejados. Um filtro de primeira ordem atenua bandas de transição com valores de sinal de entrada de 20 dB/década, enquanto que um filtro de segunda ordem atenua 40 dB/década (MARCHETTI; DUARTE, 2006).

Neste trabalho, no entanto, não foram utilizados filtros de ordem superior. Os filtros utilizados são de primeira ordem. Essa escolha é justificada pelo uso de um filtro físico, biomecânico, constituído por uma malha derivada de biomaterial látex, na fase de aquisição do sinal de EMGS. Assim, os filtros utilizados são os filtros ativos passa alta e passa baixa básicos, de primeira ordem.

O filtro ativo do tipo passa baixa, que tem a função de atenuar os sinais de alta frequência, em uma de suas configurações mais simples (primeira ordem), é possível de ser projetado utilizando um AMP-OP, dois resistores e um capacitor, conforme pode ser observado na Figura 2.15. O filtro ativo do tipo passa alta de primeira ordem (Figura 2.16), que atua de forma a atenuar as frequências mais baixas, assim como o passa baixa de primeira ordem, é construído apenas por um AMP-OP, dois resistores e um capacitor, porém com disposição diferente (RIBAS, 2015).

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Figura 2.15: Filtro passa baixa de primeira ordem (RIBAS, 2015).

Figura 2.16: Filtro passa alta de primeira ordem (RIBAS, 2015).

Para esses filtros, calcula-se o ganho da saída pela equação 2.2 e a frequência de corte pela equação 2.3 (RIBAS, 2015):

(2.2)

(2.3)

onde A representa o ganho de saída, e wc a frequência de corte.