Lab.2 Adquisicion de Señales Electromiográficas

8/17/2019 Lab.2 Adquisicion de Señales Electromiográficas

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LABORATORIO N°2: ADQUISICI N DE SEÑALES

ELECTROMIOGRÁFICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

E. P. INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ASIGNATURA: ELECTRÓNICA MÉDICA I

GRUPO/TURNO: 92G/ 14:40-17:10

PROFESOR: GUILLÉN SARAVIA, LEOPOLDO FRANCISCO

INTEGRANTE: RUIZ RODRIGUEZ, OMAR ARTEMIO 1113220574

YSLACHE GALVAN, MIGUEL ANGEL 1113220101

ZHU TAPIA, STEVEN KONK 1123210076


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ADQUISICIÓN DE SEÑALES ELECTROMIOGRÁFICAS

OBJETIVOS

a) Conocer el fundamento teórico sobre aspectos fisiológicos de las fibras

musculares, la generación y captación de señales electromiográficas.b) Realizar el sensado, pre-amplificación de señales electromiográficas yvisualizarlas en el osciloscopio.

c) Realizar el filtrado y acondicionamiento de señal.

MARCO TEORICO

Es el estudio de la actividad eléctrica de los músculos del esqueleto.Proporciona información muy útil sobre su estado fisiológico y el de losnervios que los activan. Permite la localización, en el caso, por ejemplo, deparálisis musculares, del lugar de la lesión, que puede estar en el encéfalo,

la médula espinal, el axón, la unión neuromuscular o las propias fibrasmusculares. El primer estudio en profundidad del electromiograma (EMG) fuellevado a cabo por Piper en 1912, quien registró potenciales durante lacontracción voluntaria empleando electrodos de superficie y un galvanómetrode hilo. Posteriormente, en 1929, Adrian y Broke introdujeron el electrodoconcéntrico de aguja que hizo posible, conjuntamente con el osciloscopio derayos catódicos y los amplificadores electrónicos, el estudio de potencialesde acción de unidades motrices y de fibras únicas.

EQUIPO INSTRUMENTAL-CARACTERISTICAS TECNICASUn equipo de registro electromiográfico consta de los siguientes elementos:

a) ElectrodosRecogen la actividad eléctrica del músculo, bien por inserción dentrodel mismo o bien a través de la piel que lo recubre, previoacoplamiento por medio de pasta conductora. Según esto, unaprimera clasificación de electrodos puede ser entre electrodosprofundos o superficiales.

b) Amplificadores.Su finalidad es la de amplificar los diminutos potenciales recogidos enel músculo de tal forma que puedan ser visualizados en la pantalla de

un osciloscopio. El factor de amplificación puede ser superior al millónde veces (60 dB), con lo cual es posible que una señal de 5microvoltios produzca una deflexión de 1 cm en el registro.Dado que los potenciales electromiográficos presentan una banda defrecuencia muy variable, el amplificador debe ser capaz de respondercon fidelidad a señales comprendidas entre los 40 y los 10.000 Hz.Las principales características de los amplificadores utilizados enEMG son:


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Número de canales: 2 (lo más habitual).Sensibilidad: 1 pV/div. a 10 mV/div.Impedancia de entrada: 100 MW//47 pF.CMRR a 50 Hz > 100 dB.Filtro de paso alto: entre 0,5 Hz y 3 kHz (6 dB/octava). Filtro de paso

bajo: entre 0,1 y 15 kHz (12 dB/octava). Ruido: (1 pV eficaz entre 2 Hzy 10 kHz con la entrada cortocircuitada.

c) Sistemas de registro.Se puede utilizar el registro gráfico en la pantalla de un tubo de rayoscatódicos (osciloscopio) o por algún medio de registro permanente.Muy corrientemente los dos tipos de registro pueden ser usadossimultáneamente.En el registro osciloscópico, la señal se presenta sobre una pantallafluorescente. Los potenciales se inscriben como desplazamientosverticales de una línea que se mueve en sentido horizontal a velocidadajustable.Los registros permanentes pueden realizarse sobre papel, por mediode plumillas y tinta como en electroencefalografía, aunque esteprocedimiento ha caído en desuso; la elevada inercia de las plumillasimpiden un registro fiel de ciertas formas de onda.También pueden realizarse registros permanentes por mediosfotográficos, sobre soportes magnéticos, en tubos de rayos catódicosde memoria (digital o de persistencia) y recientemente, el sistema deregistro con impresora, del tipo de las empleadas en ordenador.

d) Altavoz.Constituye un elemento indispensable, tan útil para el registro como lapantalla o la fotografía.

A veces el oído proporciona una discriminación más fina que la visiónde potenciales rápidos por el osciloscopio. Algunas características delelectromiograma patológico, como las fibrilaciones o las salvasmiotónicas, se perciben mejor acústicamente que por visualizacióndirecta.

Todo el equipo necesario para la realización de los electromiogramas,estimuladores, amplificador(es), sistemas de registro, altavoz, suele estarintegrado en un instrumento compacto con una caja de entradas y salidasque suele ser independiente y estar conectada al equipo por medio de uncable. Los equipos más sencillos tienen, como mínimo dos canales y en laactualidad muestran amplia información de los resultados del registro en lamisma pantalla del oscilógrafo. Siempre es posible disparar el barridoosciloscopio por medio del mismo estimulador con lo que se consigue unregistro estacionario que se inicia con el artefacto de estímulo y termina conel fin de la respuesta registrada. Además, el equipo tiene mandos quepermiten situar cursores en diferentes puntos del registro. Con estos cursoresel sistema entrega la información del tiempo entre dos cursores situados


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horizontalmente o la amplitud, si se usan cursores verticales. De esta formapueden obtenerse los tiempos de latencia.

MATERIALES

AD620, TL072 o TL084. TL082. Resistencias: 5.6 , 2.2 , 10 , 330 , 100 . 1 K K K K K K . Condensadores: 100nF . Fuente simétrica +12V y -12V. 3 electrodos. Osciloscopio.

PROCEDIMIENTO

Implementar el circuito de la figura 2 (amplificador de instrumentación).Por lo general las señales que recibimos de un transductor deben ser de altaganancia y no deben consumir mucha corriente. Para este fin, se recomiendautilizar la siguiente configuración, elaborado con op- amps, cuyascaracterísticas son:

Resistencia de entrada alta (orden de cientos de M ) Resistencia de salida baja (debajo de 1 ) Grande ganancia de lazo abierto (orden de 4 610 10 ) Grande CMRR (common mode rejection ratio) Buen rango de frecuencias de operación Baja sensibilidad a las variaciones de la fuente de alimentación Gran estabilidad al cambio de temperatura en el ambiente.

Se recomienda usar el C.I. AD620, TL072, o en su defecto el C.I. TL084 .

Fig.1 Electromiografía


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La ganancia que se obtiene con este amplificador viene dada por laecuación:

1

49.41

v

K A

R

Considerando1 5.6 R K , se obtiene

49.41 9.82 10

5.6v

K A

K

Utilizar tres electrodos, uno de referencia que va en el codo o base de lamano, y dos electrodos en el bíceps situados de 20 a 30 mm. del músculo aser evaluado, que ingresarán por las entradas de la primera etapa que vienea ser el amplificador usado para instrumentación biomédica mostrado en lafigura 2.

Implementar un filtro pasa bajo Butterworth de segundo orden, con frecuencia

de corte en 723,4 Hz. y ganancia 1.56, tal como se muestra en las figura 3.

Fig.2 Amplificador de instrumentación


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La ganancia a la salida del filtro se obtiene mediante la siguiente ecuación:

12 11

12

v

R R A

R

Considerando12 11

10 ; 5.6 R K R K . Se obtiene:

10 5.61.56

10v

K K A

K

Implementar un filtro pasa alto Butterworth de segundo orden, con frecuenciade corte en 4.82 Hz. y ganancia 1.1, tal como se muestra en las figura 4.

Fig.3 Diagrama esquemático del filtro pasa bajo

Fig.4 Diagrama esquemático del filtro pasa alto


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La ganancia del filtro pasa alto viene dada por la siguiente ecuación:

16 15

16

v

R R A

R

Considerando 16 15100 ; 10 R K R K , se obtiene:

100 101.1

100v

K K A

K

Implementar un amplificador de ganancia con Opamp TL082CN, tal como semuestra en la figura 5:

La ganancia del amplificador no inversor viene dada por la siguienteecuación:

18 17

18

v

R R A

R

Considerando17 18

100 ; 1 R K R K , se obtiene:

100 1101

1v

K K A

K

Fig.5 Circuito amplificador de ganancia


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IMPLEMENTACÓN FÍSICA Y RESULTADOS

Implementación de la fuente simétrica de +12V y -12V con la implementacióndel circuito electromiográfico.

Fig.6 Circuito de la fuente simétrica +12V y -12V

Fig.7 Circuito electromiográfico


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Aplicando una señal senoidal de 1V y a una frecuencia de 100Hz a la entradatenemos los siguientes resultados:

Fig.8 Señal de entrada senoidalFig.9 Salida del amplificador de instrumentación

Fig.10 Salida del filtro pasa bajo Fig.11 Salida del filtro pasa alto

Fig.12 Salida del amplificador de ganancia

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