Download Informe Transmisión inalámbrica de señales de EEG

CAPTURA DE VARIABLE ELECTRICA DEL CUERPO HUMANO
(ELECTROENCEFALOGRAMA EEG), TRANSMISION INALAMBRICA POR
MEDIO DE RADIO FRECUENCIAS EN LA BANDA DE FM, Y
VISUALIZACION GRAFICA EN EL COMPUTADOR
INTRODUCCION
En este informe se mostrara la forma como
se logro llevar a cabo el sensado de una
variable
humana
llamada
electroencefalografía (EEG); luego fue
transmitido en radio frecuencias, luego
capturada nuevamente y visualizada en la
pantalla del computador. La captura de
estos datos en el computador se hizo por el
puerto serial, y con la ayuda del software
LABVIEW, la captura de la señal
inalámbrica se hizo por medio de un radio
convencional. 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 una variable (EEG), luego
debieron ser transmitidas en radio
frecuencias y capturadas por un radio, para
luego llevarlas al computador con ayuda
del PIC16F877, por el puerto serial.
Para la visualización en el computador se
implemento una aplicación en LABVIEW,
con sus valores instantáneos y valores de
umbral máximos y mínimos.
2. OBJETIVOS
•
•
•
Hacer pruebas de transmisión de radio
frecuencias.
Monitorear una señal humana (EEG).
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 Electroencefalograma (EEG):
Es una prueba que registra la actividad
eléctrica del cerebro.
Se utiliza para medir el ritmo y la
regularidad de las ondas cerebrales.
Es una representación gráfica de los
impulsos eléctricos que genera el cerebro.
Los impulsos eléctricos que tienen lugar en
el cerebro 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 las ondas del
cerebro.
•
•
•
•
Para llegar a el tipo de antena
optimo, fue necesario hacer varias
pruebas, hasta llegar a la
conclusión de que funcionaba
mejor si cambiamos la antena 2
propuesta inicialmente en el
circuito, por un embobinado de 16
vueltas y no de 5.
Para la recepcion de la señal se
utilizó un radio convencional.
Inicialmente para encontrar la
frecuencia
exacta
donde
la
recepción de la señal era limpia de
ruido, fue necesario hacer pruebas
transmitiendo señales de voz,
antes de las del EEG.
Las horas ideales para encontrar
una frecuencia libre para poder
transmitir es tarde en la noche o en
las primeras horas de la mañana,
pues es cuando el espectro se
encuentra menos saturado.
4.2 ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG)
4.2.1 Circuito Eléctrico
4. DESARROLLO
4.1 TRANSMISOR DE FM
4.1.1 Circuito Eléctrico
Fig. 2. Circuito electroencefalograma.
(Tomado del trabajo de grado del ingeniero
electrónico Jaime Alberto Sepúlveda)
4.1.2 Consideraciones:
• Para la transmisión se utilizo un
circuito basado en transistores, el
cual a su vez se encargaba de
amplificar la señal.
• Las antenas
utilizadas
eran
bobinas, lo cual le daba mas
potencia.
4.2.2. 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.
•
•
•
4.3. TRANSMISION
SERIAL
COMPUTADOR:
4.3.1. Diagrama de Bloques
AL
4.3.2. Consideraciones:
• Para poder transmitir la señal al
computador por el puerto serial nos
valimos del PIC16F877.
• Se nos hizo necesario el uso del
conversor análogo digital para convertir
las señal del electroencefalograma que
es de tipo analógico, a una forma
digital para poder ser procesadas por el
computador.
• Para la transmisión de la señal 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
4.2.2.
Consideraciones
En esta parte se recibe la señal por un
puerto serial del computador.
La aplicación luego empieza a graficar
la señal
En la interfaz tiene un umbral, el cual
activa una alarma visual cuando es
sobrepasado, por encima o por debajo.
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.
• Este tipo de circuitos es demasiado
sensible
a
cualquier
tipo
de
interferencia.
• Inicialmente es difícil encontrar una
frecuencia donde se pueda recibir la
señal sin interferencias.
• El numero de vueltas de los
embobinados (antenas), le da mas
potencia a la señal.
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.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