Medición de la calidad del contacto entre un electrodo y la superficie de la piel

Introducción

En aplicaciones biomédicas de adquisición de señal, con frecuencia es importante tener alguna información acerca de la calidad del contacto entre el equipo y la piel antes que el equipo se active o que se realice alguna medición. En la figura se observan diferentes tipos de electrodo equipados con sensores capacitivos que reconocen el correcto contacto con la superficie de la piel.

Objetivo

Construir 4 sensores capacitivos, que reconozcan el contacto con la piel de diversas partes del cuerpo (Cráneo, abdomen, brazos) y equiparlos con adhesivo para adherirlos a la superficie de la piel, el diseño debe considerar que al reconocer el contacto directo con la piel de los 4 sensores se active la medición de una señal de ECG ( solo debe permitirse la medición de la señal cuando se compruebe que hay contacto con la piel en los 4 sensores), se debe tener en cuenta que el diseño debe reconocer el contacto directo con la piel, es decir no debe activarse la medición si existe proximidad a la piel, sólo cuando haya contacto directo.

Medición de proximidad por método capacitivo

o Principio de funcionamiento

Al acercar un condensador de placas paralelas a la superficie corporal las líneas de campo eléctrico varían, cambiando la capacitancia del sensor. En realidad se estaría midiendo la capacitancia de un condensador que es el núcleo del medidor. Según el dieléctrico (material de separación de las placas de condensador) varía la capacitancia del condensador.

Fuente: www.pce iberica.es/instrumentos-de-medida.htm

Construcción del sensor

a) Cortar 2 rectángulos de 15 mm x 50 mm de baquelita comercial de una sola capa.

b) Cortar 2 rectángulos de 15 mm x 50 mm de vidrio de 3 mm de espesor.

c) Recubrir con una capa de aproximadamente 2 mm de resina epoxi o poliepóxido cada una de las caras de cobre de cada baquelita.

d) Pegar las baquelitas con la lámina de vidrio, donde la lámina de vidrio es el componente que se sitúa en medio de las dos baquelitas y las caras de cobre van orientadas hacia afuera

e) Soldar un cable AWG 20 en cada una de las caras de cobre de las baquelitas en los extremos.

Acondicionamiento de señal del sensor de proximidad

La relación radiométrica permite eliminar los efectos provocados por los cambios de temperatura y mayor inmunidad al ruido

Modelado del sistema RC.

Un sistema RC es un sistema de primer orden puesto que teóricamente solo tiene un elemento que acumula energía (el capacitor)

En este caso el condensador será el equipo construido y sobre el que se aplicará la medida

o Respuesta del modelado RC

Al comparar la señal sinusoidal de entrada con la señal de salida del circuito RC se observa que ocurren dos cambios importantes en la onda, varía la amplitud y el desfase a medida que la capacitancia aumenta.

Se realizó la simulación del comportamiento de un sistema RC con una función de transferencia de

54

s+54

A una frecuencia de 17 kHz

Diagrama general del sistema electrónico

El diagrama ilustra los bloques necesarios para realizar la medición de la capacitancia. Téngase en cuenta que el integrado AD598 incluye los bloques que encierra el rectángulo punteado, pero estos pueden realizarse por separado, ya que el integrado tiene un valor superior a los 30.000$. Puede utilizarse un generador de señales externo para la señal de entrada. Nótese los marcadores A, B, C, D .etc. para entender las figuras siguientes.

(CVA: Circuito de valor absoluto)

1. Las formas de onda de las señales de entrada y de salida del sensor se diferencian por desfase y amplitud

2. Estas señales de entrada y de salida se procesan mediante un circuito de valor absoluto o rectificador que las transforma en ondas rectificadas con componente DC

3. Luego se realiza un filtrado para extraer la componente DC de las ondas rectificadas La señal de salida finalmente es de tipo continuo y con alta estabilidad con los cambios de temperatura.

4. Con ayuda de amplificadores operacionales se aplica relación radiométrica

5. Para lograr mayor inmunidad al ruido se puede añadir un filtro pasa bajo con frecuencia de corte de 50 Hz y un amplificador de instrumentación para eliminar alta impedancia de salida del filtro