Informe Captura y visualizacion de dos señales vitales

CAPTURA DE DOS VARIABLES ELECTRICAS DEL CUERPO HUMANO,
TRANSMISION AL COMPUTADOR Y VISUALIZACION GRAFICA
INTRODUCCION
En este informe se mostrara la forma como
se logro llevar a cabo el sensado de dos
variables del cuerpo humano, como lo
fueron el electrocardiograma (ECG) y la
resistencia de la piel; luego fueron
visualizadas en la pantalla del computador,
capturando estos datos por el puerto serial
de este, y con la ayuda del software
LABVIEW. Se tendrán en cuenta los
dispositivos
necesarios
para
su
implementación, características de ellos, y
algunos consejos para su efectivo uso.
Con este informe se pretende documentar
el trabajo hecho en el laboratorio, y dejar
un legado para futuras generaciones que lo
requieran.
1. RESUMEN
En este informe se lleva a cabo el proceso
de sensar dos variables independientes,
luego debieron ser multiplexadas, y
transmitidas al computador con ayuda del
PIC16F877, por el puerto serial.
El segundo paso fue la implementación de
una aplicación en LABVIEW, en la cual se
debieron demultiplexar las señales, y
visualizarlas gráficamente en la pantalla de
este, con sus valores instantáneos y
valores de umbral máximos y mínimos.
2. OBJETIVOS
•
•
•
•
Manipular
de
forma
segura
y
responsable, implementos eléctricos y
electrónicos que se usan para hacer
mediciones del cuerpo humano.
Monitorear
señales
eléctricas
humanas.
Conocer y estudiar diferentes señales
eléctricas propias de los humanos.
Transmitir y visualizar señales de tipo
bioeléctrico.
3. MARCO TEORICO
3.1 Electrodos:
Para medir y registrar potenciales y
corrientes en el cuerpo, es necesario
proveer alguna interfaz entre el cuerpo y el
aparato de medición electrónico. Esta
función es la que desempeñan los
electrodos para biopotenciales. Además,
estos electrodos llevan a cabo una función
de transducción, ya que la corriente en el
cuerpo es transportada por iones y en un
cable por electrones. Los electrodos para
biopotenciales transforman la corriente
iónica en corriente eléctrica.
Fig. 1. Electrodo
3.2 Bioamplificadores:
Dispositivo para aumentar la amplitud, o
potencia, de una señal eléctrica. Se utiliza
para ampliar la señal eléctrica débil
captada electrodos.
Un dispositivo de amplificación de uso muy
común es el transistor. Las pequeñas
variaciones en la tensión de entrada
generan variaciones correspondientes,
pero mucho mayores, en la tensión de
salida. El coeficiente de estos cambios de
tensión
se
denomina
factor
de
amplificación. Cuando el factor de
amplificación supera una determinada
cantidad, la señal de salida deja de
coincidir con la señal de entrada y queda
distorsionado. Esta situación se mitiga
haciendo funcionar el amplificador por
debajo del factor de amplificación máximo.
Cuando se requiere mayor amplificación de
la que es posible en una misma fase de
amplificación, se utiliza un amplificador
multigradual o secuencial. La salida de una
fase es utilizada como entrada por la
siguiente.
La respuesta a los impulsos de un
amplificador determina su capacidad de
reproducir un pulso de entrada de onda
cuadrada (un tipo de señal eléctrica
regular) de forma rápida y precisa; las
entradas de ondas cuadradas son dirigidas
hacia un amplificador para su recuento o
cronometraje.
Se debe tener en cuenta para un buen
bioamplificador que cumpla con las
siguientes características:
• La acción de medir no puede afectar la
variable que esta midiendo.
• Se debe garantizar la seguridad.
• Se debe tener en cuenta en el entorno
en que se utiliza.
• Debe tener una alta impedancia en la
entrada.
3.3 Electrocardiograma (ECG):
Es una prueba que registra la actividad
eléctrica del corazón.
Se utiliza para medir el ritmo y la
regularidad de los latidos, así como el
tamaño y posición de las cámaras
cardíacas, cualquier daño al corazón y los
efectos de drogas o instrumentos utilizados
para regularlo.
Es una representación gráfica de los
impulsos eléctricos que genera el corazón
Los impulsos eléctricos que tienen lugar en
el corazón son trasmitidos hasta la
superficie corporal. Basándonos en esta
premisa, la colocación de una serie de
sensores o electrodos en la piel permite
detectar estas señales eléctricas y
trasformarlas en una representación
gráfica. Esta representación consiste en
una línea con ondulaciones, ángulos e
inflexiones que representan los latidos
cardiacos y las diversas fases de
contracción y distensión que sufren las
distintas cavidades del corazón durante el
ciclo cardíaco.
El patrón ECG normal se compone de una
serie de ondas y segmentos que tienen
asignadas unas letras y que representan la
actividad eléctrica del corazón: onda P,
intervalo PR, complejo QRS, segmento ST,
onda T, intervalo QT.
Fig 2. Grafica electrocardiograma.
3.4 Resistencia de la piel:
La capa cornea ofrece una resistencia,
tanto a la corriente eléctrica, como al calor,
pero el sudor y la humedad disminuyen
llamativamente esta resistencia: Si la piel
está
seca
la
resistencia
es
de
aproximadamente 100.000 ohmios, pero
apenas alcanza unos miles si está húmeda.
La resistencia eléctrica de la piel es alta
por su contenido relativo de agua bajo.
Existe un fenómeno de cambio de la
diferencia de potenciales de la piel y de
variaciones de la resistencia de la piel, en
tensiones emotivas y psíquicas.
4. DESARROLLO
4.1 ELECTROCARDIOGRAMA (ECG)
4.1.1 Circuito eléctrico
Fig.
3.
Circuito
electrocardiograma.
(Tomado del trabajo de grado del ingeniero
electrónico Jaime Alberto Sepúlveda)
4.1.2. Consideraciones:
• Dado que no son instrumentos muy
especializados, el circuito tiende a no
ser muy preciso, ni exacto.
• Se debe tener en cuenta un tiempo
considerable para acoplamiento del
circuito y su correcto funcionamiento y
visualización de la señal tomada.
• Este circuito fue implementado luego
de probar con otros cuantos y no
obtener los resultados deseados.
4.2 RESISTENCIA DE LA PIEL:
4.2.1. Circuito electrico:
Fig. 4. Circuito medidor resistencia de la
piel.
4.2.2. Consideraciones:
• El circuito aunque sirve para
mediciones poco especializadas, no
seria tan fiable para mediciones
medicas.
• Su funcionamiento es de mejor calidad
cuando el potenciometro se encuentra
alrededor de los 900 Kohms.
• El calculo de la resistencia que va entre
base y tierra se debe hacer de acuerdo
a los valores que se obtengan en cada
persona, y debe ser similar al de ella.
• La variación de la resistencia en la piel
se da de acuerdo con el estado de
animo y sensaciones de cada persona,
y su grado de variación es demasiado
individual.
4.3.2. Consideraciones:
• Para poder transmitir las dos señales al
computador multiplexadas y por el
puerto
serial
nos
valimos
del
PIC16F877.
• Se nos hizo necesario el uso del
conversor análogo digital para convertir
las señales del electrocardiograma y de
la resistencia de la piel, que son de tipo
analógico, a una forma digital para
poder
ser
procesadas
por
el
computador.
• Después se hizo la multiplexion de las
señales, para lo cual se le puso a cada
señal una cabecera, de esta manera
cada que se tenia una muestra de la
señal, a esta se le anexaba la
cabecera, lo que facilitaria en la
aplicación
en
LABVIEW
la
demultiplexación.
• Para la transmisión de la señal
multiplexada al computador se hizo
necesaria la utilización del modulo de
la usart del PIC16F877.
• El PIC16F877 entrega la señal en
modo TTL, asi que se hizo necesaria la
utilización del Max 232 que convierte
señales TTL y CMOS a RS232, para
poder hacer la transmisión al
computador.
4.4. APLICACIÓN EN LABVIEW
4.4.1. Interfaz de la aplicación
4.3. MULTIPLEXACION Y TRANSMISION
SERIAL AL COMPUTADOR:
4.3.1. Diagrama de Bloques
4.2.2. Consideraciones
• En esta parte se recibe la señal
multiplexada por un puerto serial del
computador.
•
•
•
•
Esta aplicación verifica cual es la
cabecera que viene para hacer la
demultiplexión
La aplicación después de separar las
señales, empieza a graficar cada una.
En la interfaz tiene unos umbrales, los
cuales activan una alarma visual
cuando son sobrepasados, por encima
o por debajo.
La aplicación lo que recibe del ecg es
simplemente la señal, por lo cual debe
detectar el momento en que se
presenta una R, medir el tiempo entre
una y otra R, ese tiempo lo divide entre
60, obteniendo así el número de
pulsaciones por minuto.
5. CONCLUSIONES
• La medición de señales de tipo medico,
se hace difícil con la utilización de
implementos electrónicos que no son
específicamente para este propósito,
pues son señales muy débiles e
inestables que requieren dispositivos
altamente sensibles.
• Las variaciones en la resistencia de la
piel son casi imperceptibles, por lo cual
seria necesario que la persona tuviese
una alteración muy alta para poder ver
una
variación
verdaderamente
significativa.
• Este tipo de circuitos es demasiado
sensible
a
cualquier
tipo
de
interferencia.
• Es necesario esperar un tiempo
considerable antes de que estos
circuitos se estabilicen y empiecen a
funcionar de la forma correcta.
• Para poder obtener una buena señal
de electrocardiograma, es necesario
contar
con
amplificadores
de
impedancia de entrada alta, y una
ganancia demasiado buena.
• Para poder obtener unas señales mas
limpias de ruido, se haria necesario el
uso de filtros demasiado potentes.
6. BIBLIOGRAFIA:
• http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanis
h/ency/article/003868.htm
• http://www.umm.edu/esp_ency/article/0038
68.htm
• http://www.rnw.nl/informarn/html/cie0112
24_lapiel2.html
• http://www.contusalud.com/website/folder/
sepa_enfermedades_piel.htm
• http://www.infomed.sld.cu/revistas/ibi/vol1
6_1_97/ibi13197.htm
• http://www.ugts.usb.ve/ugtsusb/guia%20laboratorio1.htm
7. AUTORES
Ximena Mejía Mejía
[email protected]
María Alejandra Mejía Salazar
[email protected]
Universidad Católica de Manizales
Ingeniería Telemática VIII semestre