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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD DE INFORMATICA Y ELECTRONICAESCUELA DE CONTROL Y REDES INDUSTRIALESELECTRONICA EN CONTROL Y REDES INDUSTRIALESINSTRUMENTACION BIOMEDICA

Nombres y Apellidos: ALEX GERMAN AMO VELASCODireccin domiciliaria: VARGAS TORRES Y 14 DE AGOSTOTelfono: 0992560495 Correo electrnico:axel.647@hotmail.com Cdigo del estudiante: 48 Fecha: 9 de abril del 2014

slabo

INFORMES

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INFORMTICA Y ELECTRNICA

ESCUELA DE INGENIERA EN ELECTRNICA CONTROL Y REDES INDUSTRIALES

ASIGNATURA: INSTRUMENTACIN BIOMDICA

TRABAJO: PROYECTO N01

TEMA: PROCESAMIENTO DE SEALES EEG

GRUPO: CDIGO:

ALEX AMO48

SEMESTRE: MARZO 2014-AGOSTO2014

FECHA: 2014-04-14

TEMA: Procesamiento de Seales EEGOBJETIVOS:GENERAL Disear un circuito que nos sirva para el procesamiento de seales EEG.ESPECFICOS Procesar las seales EEG tratando de obtener una seal evitando las prdidas de dicha seal por ruido. Analizar la variacin de las seales EEG frente a las tareas bajo estudio e implementar algunos algoritmos de extraccin de caractersticas.

RESUMENEldesarrollode los procesamientos de las seales ha ido avanzando con el pasar de los aos, tanto para el diagnstico como parainvestigacinmdica, dichas seales se originan en el cuerpo. Un aspecto muy importante es saber identificar los diferentes tipos de seales, se analizara las seales biomdicas, seales ECG y seales EEG.Para el manejo de las seales Bioelctricas se requiere de una amplificacin de la seal y una conversin anlogo digital parapoderrealizar un mejor manejo de las seales con los diferentes equipos que servirn para el diagnstico delestadodelcuerpo humano.

MARCO TERICOSeales Bioelectricas: Las seales bioelectricas son propias desistemasbiolgicos, su fuente es el potencial transmembrana que ante ciertas condiciones genera una diferencia de potencial, que si se lo mide a nivel declulasaisladas con micro electrodos puede ser en si la seal biomdica.Si se usa electrodos de superficie el campo elctrico que acumulan las clulas constituye la seal bioelectrica, Estegrupode seales probablemente sean las ms importantes por el hecho que todosistemabiolgico posee clulas excitables, adems que las seales elctricas se propagan con facilidad por el cuerpo y no es necesario unmtodoinvasivo para obtener la seal.

La definicin de "Seal Biomdica" incluye todas la seales usadas en el diagnostico o investigacin mdica que se originan de alguna manera en el cuerpo, este campo ha sido impulsado principalmente en las ltimas dos dcadas gracias al desarrollo en el procesamiento de seales.

Las bioseales suelen ser muy pequeas, contienen ruido innecesario y pueden estar enmascaradas por otras bioseales de diferentes fenmenos biolgicos.PROCEDIMIENTOEl procedimiento a seguir generalmente es el siguiente:1.-)El primer paso es detectar la presencia de las bioseales en una clula o a travs de la piel con la ayuda de un sensor, que en este caso son electrodos Ag/AgCl,considerando la impedancia de los electrodos que debe ser menor a 5 K ohmios y para fijacin de los electrodos se utiliza pasta conductora. Convirtindose la medicin fsica en una salida elctrica, generando as un puente de informacin entre el sistema biolgico y el instrumento de registro electrnico. 2.-)Una vez detectada la bioseal con la ayuda del sensor esta ser amplificada en nuestro caso (amplificador de instrumentacin AD620), ya que las bioseales suelen ser de muy bajo potencial, por el orden de los micro voltios (uV), la amplificacin permite ajustar la seal a las especificaciones del hardware que se use.3.-) El proceso de filtrado elimina el ruido propio de la bioseal y/o el generado durante el proceso de censado y amplificacin. Para poder realizar el filtrado se utiliz un filtro Butterworth pasa bandas de segundo orden, el mismo que se compone de un filtro pasa bajo y un filtro pasa altos con frecuencia de corte de 8 Hz a 30 Hz.4.-) Posterior a realizar el filtrado se amplifica nuevamente la seal y debe necesariamente pasar por un cambiador de nivel para que la seal obtenida nicamente se encuentre en el rango de 0 a 5V que es lo que nuestro controlador reconoce.La bioseal amplificada, filtrada y acondicionada es una seal continua que ingresa a un convertidor A/D (Anlogo Digital) que cambia esta seal analgica continua en una seal digital discreta.5.-) La seal discreta contiene una secuencia de nmeros que puede ser fcilmente almacenada y procesada en un ordenador.En este proceso podemos apreciar que el desarrollo de esta tecnologa se enfoca en la obtencin de bioseales confiables y mejoramiento de la capacidad de procesos de los ordenadores.FILTROBUTTERWORTH

SENSOR(ELECTRODOS)

AMPLIFICADORAD620

AMPLIFICADOR

CAMBIADOR DE NIVELINTERFAZ GRAFICA

LISTA DE MATERIALESGel Conductor Ten20Pasta conductora TEN20, para uso con electrodos no desechables de serodiagnstico en pruebas de EEG, procesos de potenciales, mapas cerebrales, procesos de test de sueos y pruebas cardiacas

Electrodos Ag/AgCl.Posee un gran elemento de referencia, de cristales Ag/AgCl encapsulados, que le confiere una gran estabilidad en el tiempo.

Amplificador de instrumentacin AD620Son amplificadores diferenciales con un CMRR alto, muchos de ellos con ganancia variable.

Amplificador Operacional TL082Un amplificador operacional es un dispositivo electrnico que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):

Convertidor de Voltaje ICL7660Permite obtener voltajes negativos teniendo una entrada de voltaje positiva.

ESQUEMAS Y DIAGRAMAS

ETAPA DE AMPLIFICACIN INICIAL DEPUES DE TOMA DE SEAL

ETAPA DE FILTRADO

ETAPA DE ACONDICIONAMIENTOAMPLIFICACIN

CAMBIO DE NIVEL

CIRCUITO DE INVERSOR DE VOLTAJE

SIMULACION DE LAS ETAPAS DE FILTRADO Y ACONDICONAMIENTO DE SEAL

INTERFAZ DE ADQUISION DE SEALES EEGPara la recoleccin de datos que arroja el circuito se utiliz una placa de arduino en el cual leemos de forma anlogas las seales.

Micro controladorATmega1280

Voltaje de funcionamiento5V

Voltaje de entrada (recomendado)7-12V

Voltaje de entrada (limite)6-20V

Pines E/S digitales54 (14 proporcionan salida PWM)

Pines de entrada analgica16

Intensidad por pin40 mA

Intensidad en pin 3.3V50 mA

Memoria Flash128 KB de las cuales 4 KB las usa el gestor de arranque(bootloader)

SRAM8 KB

EEPROM4 KB

Velocidad de reloj16MHz

INTERFAZ VISTA POR DIAGRAMA DE BLOQUES:

El programa en que se realiz la interfaz es labview por las mltiples opciones que nos permite este programa y su compatibilidad con arduino a continuacin una descripcin de la estructuras de los bloques utilizados en la interfaz:ESTRUCTURAS GENERALES:BLOQUES DE ARDUINO:

Estos bloques nos permiten ingresar, leer, escribir todos los datos en el programa adems funciones como de elegir con qu tipo de arduino queremos trabajar en este caso el arduino mega. WHILE:

Nos permite crear un bucle de repeticin infinita controlado por un pulsador para que detenga su ejecucin, en esta estructura se encuentra alojada todos los dems bloques. FOR:

En este caso no permiti definir el nmero de muestras (N=100) que vamos a tomar un incremento de uno en uno. FILTRE SIGNAL:

Nos permite visualizar y filtrar le seal la leda desde el arduino. WRITE TO MEASUREMENT FILE:

Este bloque permite la adquisicin y almacenamiento de las seales de cada paciente guardando estos datos en un archivo lvm. READ MEASUREN FILE:

Es de gran utilidad por que con este bloque podemos acceder a la informacin guardada anteriormente cuando tengamos que volver a revisar las lecturas de datos de algn pacienteARRAY SIZE:

Nos permite crear un array que contengan las lecturas.TIMMER: Permite controlar el tiempo de ejecucin del programaINTERFAZ VISTA DESDE EL PANEL FRONTAL:La interfaz se encuentra dividida de las siguientes ventanas:

Datos de control

Visualizacin Lectura de datos:

CLCULOS MATEMTICOS

Filtro pasa bajos:

Fc1 = 30 Hz

Asumo C = 10Ouf

R = 1 / 6,2832 * Fc * C

R = 1 / 6,2832 * 30Hz * 100 * 10-6f

R = 54. Aproximadamente

Av = RF / Ri + 1

Asumo: Ri = 100k

Av = 1,5

1,5 = RF / 100k + 1

1,5 1 = RF / 100k

0,5 * 100k = RF

RF = 50k.

Filtro pasa altos:

Fc2 = 8Hz

Asumo C1 = 100uf

R1 = 1 / 6,2832 * Fc * C1

R1 = 1 / 6,2832 * 8Hz * 100 * 10-6 f

R1 = 200. Aproximadamente

Av = RF / Ri + 1

Asumo: Ri = 100k

Av = 1,5

1,5 = RF / 100k + 1

1,5 1 = RF / 100k

0,5 * 100k = RF

RF = 50k.

Etapa amplificadora:

Av = 5

Ri = 5k

5 = RF / Ri + 1

5 1 = RF / 5k

RF = 20k.

R3 = RFRi

R3 = 20k5k

R3 = 4k.

GRFICOS DE SEALES OBTENIDAS

CONCLUSIONES

Este tipo de sistemas son de gran ayuda en el campo de la medicina, en nuestro pas todava tenemos limitaciones tecnolgicas que impiden un funcionamiento ptimo como tambin impiden el desarrollo de la biomdica en el Ecuador.

De acuerdo al manejo de la seal y la dificultad de elaboracin de algoritmos, el anlisis de la seal completa es mucho mejor, pero no completamente efectivo.

Las mediciones de las ondas cerebrales a ms de diagnosticar enfermedades, revela indicios de cmo funciona el cerebro humano, al revelar las cuatro tipos de seales cerebrales, claro que es obvio que para encontrar el espectro de cada seal hace falta un proceso muy complejo, as nos podemos dar cuenta que el anli