medica i - labo n°2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ELECTRÓNICA MÉDICA - I


FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

LABORATORIO N°2

CURSO:ELECTRÓNICA MÉDICA - I

TEMA:“IMPLEMENTACIÓN DEL

ELECTROMIÓGRAFO”

INTEGRANTES:

GUILLÉN ZEGARRA, WILFREDO CÓDIGO: 090633

I

AGARIJO CONCHA, ARMANDO CÓDIGO:

090613H

PROFESOR: ING. GUILLÉN SARAVIA, LEOPOLDO

CALLAO-PERÚMAYO - 2014

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LABORATORIO N°2 - ELECTRÓNICA MÉDICA I

Tema: “IMPLEMENTACIÓN DEL ELECTROMIÓGRAFO”

I. OBJETIVOS

Describir el desarrollo y construcción de un electromiógrafo. Obtener señales eléctricas de cada uno de los músculos del cuerpo humano

representadas en un osciloscopio.

II. MODELO FÍSICO

Electromiógrafo: El sistema básico del registro electromiográfico consta de los siguientes elementos:

A. Electrodos Superficiales Recogen la actividad eléctrica del nervio. Con estos electrodos se puede obtener una idea de la electrogénesis global de músculo, pero no detectan potenciales de baja amplitud o de elevada frecuencia. Se utilizaron electrodos adhesivos para ECG, siendo éstos los más adecuados para EMG superficial.

B. Pre - Amplificación En un principio se usaron dos amplificadores, cuya finalidad es la de amplificar los diminutos potenciales recogidos en el músculo que están en un rango de 100μV – 90 mV, de tal forma que puedan ser visualizados en la pantalla de un osciloscopio.

El primer amplificador utilizado es el de bioinstrumentación, el cual fue implementado con un amplificador operacional AD620 (Fig. N°1).La ganancia obtenida con éste amplificador es de 500, para obtener el valor de la resistencia a utilizar se empleo la siguiente fórmula:

RG=49.4KΩG−1

Donde:G: ganancia

RG=49.4K500−1

=99Ω

RG=99Ω

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La resistencia comercial que más se aproxima a éste valor es de 100Ω, por lo que recalculando la ganancia se obtiene:

100Ω= 49.4KΩG−1

→G=495

El segundo amplificador utilizado es un no-inversor, el cual fue implementado con un amplificador operacional TL074 (Fig. N°1).Los valores de las resistencias utilizados son:

R1=100KΩ Λ Rf=1MΩ

Con estos valores se obtiene la siguiente ganancia:

G=R1+R fR1

=100KΩ+1MΩ100KΩ

=11

DIAGRAMA DE LA ETAPA DE PREAMPLIFICACIÓN Y AMPLIFICACIÓN

Fig.N°1- Muestra de los dos amplificadores utilizados AD620 – TL074

-

+

AD620

26

74

81

3

5

100k

-V cc

1M

Electrodo 1

100k

-

+3

21

411

-V cc

-

+1 2

1 31 4

411

TL074

+ V cc

100

-V cc

220k

+ V cc

Electrodo 2

Filtrado

+ V cc

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C. Filtros Se utiliza un filtro pasa bandas Butterworth de orden uno (Fig.N°2), cuya finalidad es limitar el rango de frecuencias entre 0 y 500 Hz, aunque este rango se ve modificado por los artefactos de movimiento, que se producen por dos fuentes principales: uno es la interfaz entre la superficie de detección del electrodo y la piel y el otro es el movimiento del cable que conecta el electrodo con el amplificador. Las señales eléctricas de ambas fuentes de ruido tienen la mayoría de su energía en un rango de frecuencia de 0 a 20 Hz; por lo cual el rango óptimo estará entre 20 y 500Hz; además los filtros se utilizan para eliminar el ruido que se presenta por los equipos eléctricos que se encuentra alrededor.

Un filtro pasa bandas está formado por un pasa altas y un pasa bajas, los cuales determinan las frecuencias de corte. La frecuencia de corte del filtro pasa altas es de 20Hz, con ésta se determinó la resistencia correspondiente así:

FH=1

2πRC→R= 1

2π ×20×0.1μF=79.58KΩ

La frecuencia de corte del filtro pasa bajas es de 500Hz, con ésta se determinó la resistencia correspondiente así:

FH=1

2πRC→R= 1

2π ×500×0.1μF=3.18KΩ

Para el diseño se utilizó un amplificador operacional TL074.

DIAGRAMA DE LA ETAPA DE FILTRADO

Fig.N°2 - Muestra el filtro pasa bandas Butterworth de orden uno.

1k

3.18k

-

+5

67

411

+ V cc 0.1u

TL074

-

+1 0

98

411

0.1u

79.58k

-V cc

+ V cc

Señal preamplificada

1 k

-V cc

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D. Amplificación En ésta etapa se realiza de nuevo una amplificación, pero en éste caso es de la señal ya filtrada, dicho circuito consta de un no-inversor, el cual se implementó con un TL074.Los valores de las resistencias utilizados son:

R1=100KΩ Λ Rf=220KΩ

Con estos valores se obtiene la siguiente ganancia:

G=R1+R fR1

=100KΩ+220KΩ100KΩ

=3.2

DIAGRAMA ETAPAS DE PRE-AMPLIFICACIÓN, FILTRADO Y AMPLIFICACIÓN

Fig. N°3 - Unión de tres últimos elementos del registro básico de EMG (pre-amplificación, filtrado y amplificación).

E. Sistema de registro La señal puede ser observada en un osciloscopio o en una computadora. Para eso utilizaremos nuestro programa llamado MULTISIM para poder realizar nuestra simulación del circuito del electromiógrafo, ya que gracias al osciloscopio podremos ver las señales eléctricas que se generan al colocar los electrodos en los músculos del cuerpo humano.

0 . 1 u

TL074

-

+

AD620

26

74

81

3

5

100k

+ V cc

-

+3

21

411

1 k

1M100k

0.1u

Electrodo 2100

+ V cc

79.58k

-V cc

220k

-V cc

-V cc

-V cc

-V cc

1 k

+ V cc

+ V cc

-

+5

67

411

-

+1 0

98

411

3.18k

+ V cc

-

+1 2

1 31 4

411

Electrodo 1

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DIAGRAMA DEL CIRCUTO DEL ELECTROMIÓGRAFO

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AHORA SIMULAMOS EL CIRCUITO

Ahora utilizaremos el programa MULTISIN para la simulación del Electromiógrafo.

Parámetros tomados para nuestra simulación

La alimentación de los diferentes amplificadores utilizados es de ±15V, lo cual se logró con una fuente de poder.

Parámetros entre los cuales funciona el equipo de EMG:

La simulación de nuestro circuito esta basado en los parámetros ya mencionados

ELECTROMIÓGRAFO SIMULADO EN MULTISIM

Señal de salida

Rango frecuencia 20 -700HzCMRR 120db (AD620)Rango Ruido 0 – 20 HzRango amplitud 100μV – 90 mVGanancia total lograda

17424

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Luego de la simulación observamos en el osciloscopio la señal de salida del voltaje (que hace la función de un Electromiógrafo), esta señal es la de la persona al momento de contraer los músculos.

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Señal de Electromiografía

Fig 5. Se puede ver la señal típica que se obtiene al tomar una EMG.

La alimentación de los diferentes amplificadores utilizados es de ±15V, lo cual se logró con una fuente de poder BK precision 17-50.

Parámetros entre los cuales funciona el equipo de EMG:

Rango frecuencia

20 -500Hz

CMRR 120db (AD620)

Rango Ruido 0 – 20 HzRango amplitud 100μV – 90

mVGanancia total lograda

17424

F. Protocolo para la toma de EMG

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MATERIALES PARA EMGMaterial Comentario

Algodón Limpieza de la piel

Marcador Marcación localización electrodos

Alcohol Limpieza de la piel

- Preparación de la zona de estudio: Se debe limpiar la piel con algodón y alcohol para remover la suciedad general, luego se debe de secar la piel que haya quedado humedecida.

- Ubicación de los electrodos: En la superficie donde se va a realizar la EMG se debe identificar la totalidad del músculo a evaluar; primero se debe de reconocer el punto de inervación, luego el punto donde inicia el tendón; en medio de estos dos puntos se deben colocar ambos electrodos con una distancia entre éstos últimos de 2cm., la cual es señalada con el marcador.

- Toma de la medición: La persona a la que se le va a tomar la prueba debe estar sentada en una posición cómoda, donde le de estabilidad y apoyo al músculo que se va a evaluar.

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Foto del Montaje Realizado

Fig 6. En ésta foto se puede observar como se logró el montaje real del sistema básico de EMG.

Metodología para la adquisición de EMGEl desarrollo del sistema se divide en varias etapas. El primer desarrollo es un sistema de adquisición con ciertas limitaciones "Prototipo de Adquisición de EMG con Fuente Bipolar"; El desarrollo siguiente se denomina "Prototipo de Adquisición de EMG de un Solo Canal LVTTL" presenta grandes mejoras con respecto al anterior, tanto en diseño como en eficiencia, sin embargo solo se puede tomar las señales de EMG de un solo músculo; finalmente se desarrolla el "Prototipo de Adquisición de EMG de dos Canales", el cual es capaz de tomar al mismo tiempo las señales de EMG de dos músculos diferentes [17]

Figura 8. Diagrama de bloques para la adquisición de señales EMG [17]

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ConclusionesUn electromiógrafo puede ser útil para la medición directa de la reacción muscular y muy eficiente, como medidor de las reacciones del sistema nervioso.El electromiógrafo como equipo, debe ser fabricado bajo estrictas consideraciones de diseño electrónico, así con las técnicas y componentes de mayor calidad que el mercado pueda ofrecer.La interpretación de la señal EMG es un aspecto fundamental del sistema como recurso de diagnóstico biomédico. Un análisis exitoso de las condiciones del paciente depende de la habilidad y calidad del equipo a utilizarse.Las señales bioeléctricas del ser humano suelen tener amplitudes inferiores al ruido de 50Hz. Aun cuando se utilicen amplificadores específicamente diseñados para minimizar este ruido, el mismo igualmente es captado. Afortunadamente este ruido puede ser filtrado, siempre y cuando no interese medir un potencial bioeléctrica a una frecuencia de 50 Hz.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos94/electromiografo/electromiografo.shtml#ixzz30jE9RM00

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