DESARROLLO DE UN INSTRUMENTO PORTÁTIL PARA LA CAPTURA Y REPRESENTACIÓN EN LÍNEA DE SEÑALES ELECTROMIOGRÁFICAS

Abstract

[Resumen del autor] El objetivo del trabajo es construir un instrumento portátil para su utilización en terapias médicas, específicamente debe medir señales electromiográficas (EMG) desde, por ejemplo, algún músculo del brazo de un paciente. Se trata de un instrumento novedoso que permite darle movilidad al paciente, dadas sus características de portabilidad. Además con una amigable interfaz de usuario en base a menús, es posible que el mismo paciente pueda operar el instrumento en la tranquilidad de su hogar. El trabajo está centrado en la construcción del circuito digital que comandará todo el sistema. Sólo se hace una referencia a la etapa analógica con una explicación breve en uno de los capítulos, ya que se ha utilizado un sensor y circuitos ya armados previamente que amplifican y filtran la señal muscular. El circuito digital se diseña con una variedad de módulos: - El corazón es, naturalmente, el microcontrolador que corresponde a un ATmega103 del fabricante Atmel. Se da en el 2° capítulo una descripción de él. - Memorias externas para el almacenamiento tanto de señales a largo plazo (SmartMedia Card tipo Flash) como de las muestras momentáneas (FIFO RAM) antes de ser enviadas a través del puerto serial hacia algún otro periférico. - Un conversor análogo/digital (ADC) para tomar las muestras de la señal analógica de entrada. - Un multiplexor análogo de hasta 16 canales previo al ADC. - El microcontrolador es comandado por un teclado conectado al bus de datos mediante un switch análogo o alternativamente a un puerto. - Una pantalla LCD con controlador propio (T6963) que se comunica con el microcontrolador ATmegal03 mediante un puerto de conexión. - Puerto serial habilitado con un conversor RS232 para obtener los niveles de voltaje necesarios. - Un puerto de expansión futura. - Tiene la capacidad de trabajar con chips de 3,3[V] y 5[V] lógicos al mismo tiempo, dado que se interconectaron en los buses y puertos recortadores de voltaje de la familia QuickSwitch del fabricante IDT. La idea final es trabajar sólo con componentes de 3,3[V] para disminuir consumo, aspecto importante en circuitos portátiles. Las señales EMG medidas entregan como resultado un espectro de frecuencias menor a los 500[Hz] (ver capítulo 1), lo que permite utilizar una frecuencia de muestreo mayor a 1 [KHz] sin una considerable pérdida de información. Se desea que el paciente observe su propio ejercicio muscular para autocontrolarse, este ejercicio resulta ser proporcional a la amplitud instantánea de la señal más que a su forma.o espectro. Con este motivo se creó un algoritmo que entrega un valor representativo de la tensión del músculo para mostrarlo en pantalla ya sea utilizando gráficos de barras o líneas. La señal también puede ser directamente dibujada en pantalla. Las pruebas finales se realizaron sobre un circuito más simple que el diseñado, llamado circuito de prueba. Por razones de dificultad en la adquisición de algunas componentes SMD se excluyeron las memorias externas y se trabajó permanentemente con 5[V]. Las consideraciones sobre EMC (compatibilidad electromagnética) son referenciadas en la bibliografía. El software está escrito en lenguaje C y efectúa todas las funciones necesarias para interactuar con los periféricos y brindarle una cómoda atmósfera de menús al usuario.