Tarjeta de adquisición de biopotencial modular para el laboratorio de fisiología de la Universidad El Bosque
En este proyecto se realizó el diseño e implementación de un prototipo para la adquisición de biopotencial modular que tiene como objetivo el prototipado de un sistema capaz de captar, acondicionar y procesar señales biopotenciales como EMG, ECG y EEG. La arquitectura del proyecto se basa en un dise...
- Autores:
-
Copete Roys, Jair David
- Tipo de recurso:
- https://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad El Bosque
- Repositorio:
- Repositorio U. El Bosque
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/13554
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12495/13554
- Palabra clave:
- Acondicionamiento
Tarjeta de adquisición
Electrocardiografía
Electroencefalografía
Electromiografía
621.381
Conditioning
Acquisition board
Electrocardiography
Electroencephalography
Electromyography
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- Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional
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En este proyecto se realizó el diseño e implementación de un prototipo para la adquisición de biopotencial modular que tiene como objetivo el prototipado de un sistema capaz de captar, acondicionar y procesar señales biopotenciales como EMG, ECG y EEG. La arquitectura del proyecto se basa en un diseño haciendo uso de subsistemas para lo cual se construyen tarjetas para el acondicionamiento de la señal y una tarjeta para el procesamiento de la señal con el integrado ADS1293 junto a la integración de un microcontrolador que se comunica con el integrado mencionado para leer y escribir registros de control que ajustan el funcionamiento para la captura precisa de las señales bioeléctricas, a su vez de la comunicación con la interfaz para el usuario diseñada en el entorno de programación grafica LabVIEW que tiene como objetivo la visualización del biopotencial acondicionado y procesado. Los resultados obtenidos mostraron una precisión del 95.8% en la captura y procesamiento de las señales bioeléctricas, con un margen de error inferior al 5% en contraste con la tarjeta de adquisición PowerLab 26T disponible en los laboratorios de fisiología de la Universidad El Bosque. A su vez, se identificó un ancho de banda definido en un rango de 0.132 Hz a 539 Hz en base a las tarjetas de acondicionamiento lo cual cumple con el rango de funcionamiento esperado para la adquisición de biopotenciales. |
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[1] F. N. Guerrero, M. Haberman, y E. Spinelli, “Sistema multicanal para adquisición de biopotenciales”, jun. 2014, doi: 10.14508/rbme.2014.8.15.18-26. [2] J. C. Montoya Cardona, “Sistema de adquisición de biopotenciales para entornos académicos”, 2013, Universidad EIA. Consultado: el 22 de febrero de 2024. [En línea]. Disponible en: https://repository.eia.edu.co/handle/11190/304 [3] G. Izquierdo Rojas y L. E. Gómez Otero, “Prototipo de equipo médico de Neurofeedback para videojuego controlado con potenciales evocados”, Universidad El Bosque, Bogotá, 2022. [4] P. A. Barreto Zubieta y P. M. Prieto Córdoba, “Prototipo de adquisición y procesamiento paralelo para señales de electromiografía”, Universidad El Bosque, Bogotá, 2022. [5] J. López Navas, “Diseño de cabezal de adquisición para biopotenciales”, jun. 2016, Consultado: el 29 de marzo de 2024. [En línea]. Disponible en: http://hdl.handle.net/10630/11552 [6] A. A. Ortega García, “Sistema de adquisición de señales eléctricas in vivo”, Universidad Nacional Autónoma De México, Cd. Mx., 2021. [7] M. Haberman, “Procesamiento de señales aplicado a dispositivos de ayuda para personas con discapacidades motoras”, Universidad Nacional de La Plata, 2016. doi: 10.35537/10915/53022. [8] J. J. Viñes, “La efectividad de la detección precoz de las enfermedades”, An Sist Sanit Navar, vol. 30, núm. 1, ene. 2007. [9] Analog | TI.com, “ADS1293 Low-Power, 3-Channel, 24-Bit Analog Front-End for Biopotential Measurements”. [10] C. A. Alva Coras, “Procesamiento de señales de electromiografía superficial para la detección de movimiento de dos dedos de la mano”, Universidad Ricardo Palma, 2012, Consultado: el 25 de septiembre de 2024. [En línea]. Disponible en: https://repositorio.urp.edu.pe/handle/20.500.14138/416 [11] AnimaLab, “PowerLab DAQ”. Consultado: el 25 de septiembre de 2024. [En línea]. Disponible en: https://animalab.eu/powerlab [12] American Heart Association, “Electrocardiogram (ECG or EKG) ”. Consultado: el 25 de septiembre de 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.heart.org/en/health-topics/heart-attack/diagnosing-a-heart-attack/electrocardiogram-ecg-or-ekg [13] D. M. Mirvis y A. L. Goldberger, “Electrocardiography ”, en Braunwald’s Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medicine, 12a ed., 2022, 14, pp. 141–174. Consultado: el 25 de septiembre de 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.doctor33.it/cont/download-center-files/17519/cap-electrocardiography-x20968allp1.pdf [14] F. de M. Departamento de Fisiología, “Fundamentos electrofisiológicos del electrocardiograma”, UNAM, Cd. Mx. [15] F. Ramos-Argüelles, G. Morales, S. Egozcue, R. M. Pabón, y M. T. Alonso, “Técnicas básicas de electroencefalografía: principios y aplicaciones clínicas”, Anales Sis San Navarra , vol. 32, núm. 3, 2009. [16] J. G. Webster, “Medical Instrumentation-Application and Design”, J Clin Eng, vol. 3, núm. 3, 1978, doi: 10.1097/00004669-197807000-00017. [17] E. Guzmán y G. Méndez, “Electromiografía en las Ciencias de la Rehabilitación”, Revista Salud Uninorte, vol. 34, núm. 3, dic. 2018. [18] “Cram’s Introduction to Surface Electromyography, 2nd Edition”, Med Sci Sports Exerc, vol. 43, núm. 7, 2011, doi: 10.1249/01.mss.0000399576.80711.7d. [19] GE HealthCare, “A Guide to ECG Signal Filtering”. [20] L. Álvarez Osorio, “Acondicionamiento de Señales Bioeléctricas”, Universidad Tecnológica de Pereira - UTP, Pereira, 2007. [21] Decreto número 4725 de 2005. Colombia: https://www.minsalud.gov.co/sites/rid/Lists/BibliotecaDigital/RIDE/DE/DIJ/Decreto-4725-de-2005.pdf, 2005. [22] A. Adesara y A. Naik, “A Low noise Low power Chopper Stabilized Biopotential Amplifier for Biomedical Applications”, International Journal of Computing and Digital Systems, vol. 10, núm. 1, pp. 1097–1107, nov. 2021, doi: 10.12785/ijcds/100199. [23] J. Fiore, Operational Amplifiers & Linear Integrated Circuits: Theory and Application. [24] R. F. . Coughlin, F. F. . Driscoll, y R. Bautista Gutiérrez, “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”, p. 518, 1999. [25] V. Gupta, S. Suryanarayanan, y N. P. Reddy, “Fractal analysis of surface EMG signals from the biceps”, Int J Med Inform, vol. 45, núm. 3, pp. 185–192, jul. 1997, doi: 10.1016/S1386-5056(97)00029-4. [26] M. Abo-Zahhad, S. M. Ahmed, y S. N. Abbas, “A New EEG Acquisition Protocol for Biometric Identification Using Eye Blinking Signals”, International Journal of Intelligent Systems and Applications, vol. 7, núm. 6, pp. 48–54, may 2015, doi: 10.5815/ijisa.2015.06.05. |
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La arquitectura del proyecto se basa en un diseño haciendo uso de subsistemas para lo cual se construyen tarjetas para el acondicionamiento de la señal y una tarjeta para el procesamiento de la señal con el integrado ADS1293 junto a la integración de un microcontrolador que se comunica con el integrado mencionado para leer y escribir registros de control que ajustan el funcionamiento para la captura precisa de las señales bioeléctricas, a su vez de la comunicación con la interfaz para el usuario diseñada en el entorno de programación grafica LabVIEW que tiene como objetivo la visualización del biopotencial acondicionado y procesado. Los resultados obtenidos mostraron una precisión del 95.8% en la captura y procesamiento de las señales bioeléctricas, con un margen de error inferior al 5% en contraste con la tarjeta de adquisición PowerLab 26T disponible en los laboratorios de fisiología de la Universidad El Bosque. A su vez, se identificó un ancho de banda definido en un rango de 0.132 Hz a 539 Hz en base a las tarjetas de acondicionamiento lo cual cumple con el rango de funcionamiento esperado para la adquisición de biopotenciales.Ingeniero ElectrónicoPregradoIn this project, I designed and implemented a prototype for modular biopotential acquisition that has the objective of prototyping a system capable of capturing, conditioning and processing biopotential signals such as EMG, ECG and EEG. The architecture of the project is based on a model of subsystems, where boards were built for signal conditioning and a board for signal processing with the ADS1293 chip along the integration of a microcontroller that communicates with the mentioned chip to read and write registers that adjust the operation for the accurate capture of bioelectric signals, as well as the communication with the user interface designed in the LabVIEW graphical programming environment that is aimed to visualize the conditioned and processed biopotential. The results obtained showed an accuracy of 95.8% in the capture and processing of bioelectric signals, with a margin of error of less than 5% in comparison to the PowerLab 26T acquisition board which is available in the physiology laboratories at the University El Bosque. Also, a bandwidth defined in a range of 0.132 Hz to 539 Hz was specified from the conditioning boards, which complies with the expected operating range for the acquisition of biopotentials.application/pdfAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Acceso abiertohttp:/purl.org/coar/access_right/c_abf2/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2AcondicionamientoTarjeta de adquisiciónElectrocardiografíaElectroencefalografíaElectromiografía621.381ConditioningAcquisition boardElectrocardiographyElectroencephalographyElectromyographyTarjeta de adquisición de biopotencial modular para el laboratorio de fisiología de la Universidad El BosqueModular biopotential acquisition card for the physiology laboratory of Universidad El BosqueIngeniería ElectrónicaUniversidad El BosqueFacultad de IngenieríaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttps://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa[1] F. N. Guerrero, M. Haberman, y E. Spinelli, “Sistema multicanal para adquisición de biopotenciales”, jun. 2014, doi: 10.14508/rbme.2014.8.15.18-26.[2] J. C. Montoya Cardona, “Sistema de adquisición de biopotenciales para entornos académicos”, 2013, Universidad EIA. Consultado: el 22 de febrero de 2024. [En línea]. Disponible en: https://repository.eia.edu.co/handle/11190/304[3] G. Izquierdo Rojas y L. E. Gómez Otero, “Prototipo de equipo médico de Neurofeedback para videojuego controlado con potenciales evocados”, Universidad El Bosque, Bogotá, 2022.[4] P. A. Barreto Zubieta y P. M. Prieto Córdoba, “Prototipo de adquisición y procesamiento paralelo para señales de electromiografía”, Universidad El Bosque, Bogotá, 2022.[5] J. López Navas, “Diseño de cabezal de adquisición para biopotenciales”, jun. 2016, Consultado: el 29 de marzo de 2024. [En línea]. Disponible en: http://hdl.handle.net/10630/11552[6] A. A. Ortega García, “Sistema de adquisición de señales eléctricas in vivo”, Universidad Nacional Autónoma De México, Cd. Mx., 2021.[7] M. Haberman, “Procesamiento de señales aplicado a dispositivos de ayuda para personas con discapacidades motoras”, Universidad Nacional de La Plata, 2016. doi: 10.35537/10915/53022.[8] J. J. Viñes, “La efectividad de la detección precoz de las enfermedades”, An Sist Sanit Navar, vol. 30, núm. 1, ene. 2007.[9] Analog | TI.com, “ADS1293 Low-Power, 3-Channel, 24-Bit Analog Front-End for Biopotential Measurements”.[10] C. A. Alva Coras, “Procesamiento de señales de electromiografía superficial para la detección de movimiento de dos dedos de la mano”, Universidad Ricardo Palma, 2012, Consultado: el 25 de septiembre de 2024. [En línea]. Disponible en: https://repositorio.urp.edu.pe/handle/20.500.14138/416[11] AnimaLab, “PowerLab DAQ”. Consultado: el 25 de septiembre de 2024. [En línea]. 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