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  • hola como estas, estoy realizando un proyecto de grado sobre el dermatron , me gustaria que me pudieras colaborar con informacion mas detallada sobre la elabodracion del dermatron , te lo agradeceria demasiado , mira mi correo es vanerestrepo16@hotmail.com gracias ;)
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  • Estimado Miguel. Tendrás los esqemáticos completos para construir un Dermatrón..??? y de ser así... Podrías por favor enviarmelos..??? piscis.aries@gmail.com... GRACIAS
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  1. 1. ˜ ´ ´XII SIMPOSIO DE TRATAMIENTO DE SENALES, IMAGENES Y VISION ARTIFICIAL. STSIVA 2007 1Dise˜ o HW de un sistema de medici´ n para los n o meridianos en electroacopuntura Miguel Adolfo L´ pez Ortega o Grupo Din´ mica Simulaci´ n y Control DSC a o Ingenier´a F´sica ı ı Universidad del Cauca miguel 626@hotmail.comAbstract— Dentro de la medicina alternativa est´ el m´ todo a e 2. Etapa del transductorde diagnostico segun el estado de los meridianos en el ´ El transductor convierte la se˜ al detectada por el sensor ncuerpo, los cuales son una uni´ n de puntos estrat´ gicos o e en otra forma de se˜ al, ya sea el´ ctrica, mec´ nica, optica, n e a ´cuyo comportamiento energ´ tico describe el estado de un e´organo en particular, conocido como Electroacopuntura etc., con el fin de poderla cuantificar de manera simple.de Voll. Resulta muy importante obtener una medici´ n o 3. Acondicionamiento de se˜ al nmuy confiable para el correcto diagn´ stico. Esto se logra o Aqui, se toma la se˜ al del transductor y se modifica, n o ˜aplicando los conceptos de medici´ n y tratamiento de senal. aumentando su magnitud mediante amplificaci´ n, elimi- oEn este art´culo se describe el m´ todo realizado para ı e nando partes de esta mediante filtrado y proporcionando ´ ˜obtener una senal confiable del estado energ´ tico de los emeridianos corporales a trav´ s de sensores de contacto e una conexi´ n hacia la etapa de salida. ocut´ neos, el respectivo filtrado y la comunicaci´ n de los a o 4. Etapa de salidadatos obtenidos al computador. La etapa de salida proporciona una indicaci´ n del valor oIndex Terms— Elecroacopuntura de Voll, estado energ´ tico, e de la medici´ n, a trav´ s de pantallas de lectura o escalas o e ˜meridianos, tratamiento de senal, filtrado. gradudas con elementos indicadores. I. ´ I NTRODUCCI ONEl principal objetivo en cualquier medici´ n es establecer o Sensor Trx acondicio- namiento salidael valor o la tendencia de alguna variable, basandoseen el valor o tendencia que sugiere el dispositivo de F IGURA 1. Componentes generales de un sistema demedici´ n. Una medici´ n asigna un valor espec´fico a una o o ı medici´ n. ovariable f´sica. Un sistema de medici´ n es, pues, una ı oherramienta que se utiliza para cuantificar una variablef´sica. Los sistemas de medici´ n se utilizan para ampliar ı o A. Electrodos de contactolas capacidades de los sentidos humanos, los cuales Seg´ n el m´ todo de electroacopuntura de Voll, la medida u eaunque pueden detectar y reconocer diferentes tipos de relativa del estado de un organo puede estar en un rango ´se˜ ales, est´ n limitados y no tiene la capacidad de asignar n a de cero a cien. Esta medida se basa en la propiedad f´sica ıvalores espec´ficos a las variables detectadas. ı resistiva del meridiano, la cual toma un valor diferente a II . ´ S ISTEMAS DE MEDICI ON la de una medida en cualquier otro punto diferente sobre la piel.Un sistema general de medici´ n se divide en cuatro o Los electrodos utilizados son de una aleaci´ n de cobre, oetapas generales (fig. 1) que son: de alta conductividad el´ ctrica lo cual disminuye las e ⊲ Etapa del sensor. capacitancias par´ sitas entre la piel y el electrodo. a ⊲ Etapa del transductor. En el proceso de medici´ n por medio de electrodos su- o ⊲ Etapa de acondicionamiento de la se˜ al. n perficiales o de contacto aparecen potenciales electricos ⊲ Etapa de salida. (E) debido a la uni´ n electrodo–electrolito en la piel, esto o podr´a dar lugar a valores no precisos. Un m´ todo simple ı e1. Etapa del sensor. de disminuir estos potenciales es utilizar dos electrodosEl sensor es un elemento f´sico que usa alg´ n fen´ meno ı u o del mismo material, con lo cual el potencial medido entrenatural para detectar la variable que mide. ellos es peque˜ o. n
  2. 2. ˜ ´ ´XII SIMPOSIO DE TRATAMIENTO DE SENALES, IMAGENES Y VISION ARTIFICIAL. STSIVA 2007 2 Aplicamos LVK: I1 R1 = I2 R2 I3 R3 = Ix Rx (2) F IGURA 2. Equivalente electrico en la interfase entre el electrodo y la piel. Hallamas la raz´ n entre las ecuaciones (1) y (2), teniendo o en cuenta que I1 = I3 y I2 = Ix : R1 R2Al medir a trav´ s de la piel se tiene un circuito elec- e = (3) R3 Rxtrico equivalente en la interfase piel–electrodo (fig. 2),en donde se puede apreciar que aparecen impedancias De donde podemos despejar Rx :capacitivas debido a los electrodos (R1 C1 ). Adem´ s de aesto hay que tener en cuenta la resistencia de la piel R2debida a su pH caracteristico, la resistividad de la der- Rx = R3 (4) R1mis, epidermis, grasa corporal, etc. que hacen que cadapersona posea propiedades resistivas cut´ neas diferentes a Es claro que para cualquier cambio en Rx , cuando el(R2 ). puente esta balanceado, se generar´ una diferencia de a potencial ∆V proporcional al cambio en la resistencia. Siendo entonces:B. Transductor ∆VG ∆R/REl identificar el tipo de se˜ al f´sica a medir, nos da n ı = (5) V 4 + 2(∆R/R)una idea del transductor a utilizar, para convertir lase˜ al f´sica a otro tipo de se˜ al, que en nuestro caso n ı nes el´ ctrica. e C. Acondicionamiento de se˜ al nEl puente de Wheatstone es un circuito para medici´ n de o Cuando el puente de Wheatstone se descompensa, seresistencia muy preciso, el cual se basa en conocer tres genera una diferencia de potencial, la cual esta direc-de cuatro resistencias que lo componen (fig. 3). tamente relacionada con el cambio de resistencia en Rx , que en nuestro caso equivale a la medida de la resistencia del meridiano a trav´ s de los electrodos de contacto. e El voltaje generado es diferencial, es decir, no est´ ref- a I1 I2 erenciado a tierra si no a un punto diferente, por lo que es necesario restar los voltajes de R3 y Rx , para obtener el potencial correcto. IG Dependiendo de los valores de R1 , R2 , R3 y Rx , la magnitud de ∆VG ser´ de mayor o menor magnitud1. Se a I3 Ix hace necesario entonces un dispositivo que me permita obtener el voltaje diferencial y adem´ s que me adecue a el valor a un rango medible; utilizamos un amplificador de instrumentaci´ n. o Los amplificadores de instrumentaci´ n poseen alta o impedancia de entrada por lo que garantizan una muy buena recepci´ n de se˜ al y ajustan el valor de esta a o n un rango aceptable para su medici´ n. El amplificador o F IGURA 3. Circuito de puente de Wheatstone. de instrumentaci´ n utilizado es el AD620, de Analog o Devices R , cuyas principales caracter´sticas se indican ı el la tabla (I).Cuando el puente esta balanceado, es decir IG = 0, El diagrama de pines del amplificador de instrumentaci´ noaplicando LCK tenemos: AD620 se muestra en la figura (4); este amplificador necesita de una unica resistencia para determinar la ´ I2 = Ix I1 = I3 (1) 1 Obviamente abriendo el circuito entre R3 y Rx .
  3. 3. ˜ ´ ´XII SIMPOSIO DE TRATAMIENTO DE SENALES, IMAGENES Y VISION ARTIFICIAL. STSIVA 2007 3 Caracter´stica ı valor unidades Se puede considerar el proceso de muestreo como la mul- Ganancia 1 a 1000 –– Offsetin 50 µV tiplicaci´ n de dos funciones: una x(t) continua y δT (t) o Drift 0.6 µV/o C definida como una funci´ n impulso unitario. Matem´ tica- o a Offsetout 0.28 µV mente se expresa: TABLA I. Caracter´sticas del amplificador de instru- ı mentaci´ n AD620. o x∗ (t) = x(t)δT (t) (8) Donde x∗ (t) es la se˜ al digital impulso y: nganancia de la se˜ al de salida, esta ganancia se calcula ncon la ecuaci´ n (6). o ∞ 49,4kΩ δT (t) = δ(t − kT ) (9) G= +1 (6) RG k=0La resistencia RG , se conecta entre los pines 1 y 8 Siendo T el periodo de muestreo y k ∈ Z.del amplificador de instrumentaci´ n. El pin 5 debe ir o Esto quiere decir que para cada tiempo T la se˜ al x∗ (t) nreferenciado, en este caso, a tierra (GND). tomar´ el valor correspondiente a x(T ). a Es obvio que x∗ (t) es discontinua, por lo que se necesita un operador que la haga continua, este proceso lo lleva a cabo el retenedor, que, como su nombre lo indica, retiene la se˜ al en un valor x∗ (T ) entre muestreos consecutivos, n es decir: h(kT + t) = x∗ (kT ) (10) Para 0 ≤ t < T , siendo h(t), la funci´ n digitalizada o escalonada. La funci´ n de transferencia del retenedor, depende de o su orden. En operaciones de digitalizaci´ n de se˜ ales o n se utiliza el retenedor de orden cero, cuya funci´ n de o F IGURA 4. Configuraci´ n de pines para el amplificador o transferencia es: de instrumentaci´ n AD620. o 1 − e−T s GH0 (s) = (11)Una vez la se˜ al est´ acondicionada, se la digitaliza para n a ssu tratamiento, que en este caso es una etapa de filtrado Tenemos entonces:digital.El filtro implementado es un filtro pasabajas de segundo 1 − e−T sorden, cuya funci´ n de transferencia es: o H(s) = X ∗ (s) (12) s 1 G(s) = (7) Por comodidad en los c´ lculos tomamos la transformada a 1 + 2ξτ s + τ 2 s2 z de la ecuaci´ n (12): oDonde: 1 − e−T s H(z) = Z X(z) τ : constante de tiempo. s ξ : factor de amortiguamiento. 1 H(z) = (1 − z −1 )Z X(z) s : operador de Laplace. s 1Cuando trabajamos en tiempo cont´nuo, el operador ı H(z) = (1 − z −1 ) X(z) 1 − z −1comunmente utilizado para hallar funciones de trans- H(z) = X(z) (13)ferencia es la transformada de Laplace, sin embargocuando digitalizamos la se˜ al, ocurre una transformaci´ n n o Ahora podemos centrarnos en la implementaci´ n delodel espacio cont´nuo al espacio discreto, al proceso de ı filtro digital de segundo orden.cambio de una se˜ al continua a discreta se le conoce n Los filtros de segundo orden se caracterizan por tener uncomo muestreo. coeficiente de amortiguamiento, en nuestro caso, para las
  4. 4. ˜ ´ ´XII SIMPOSIO DE TRATAMIENTO DE SENALES, IMAGENES Y VISION ARTIFICIAL. STSIVA 2007 4altas frecuencias, la funci´ n de transferencia de un filtro o 1. Protocolo RS232.de paso bajo mejorado en tiempo discreto es: RS232 (Est´ ndar ANSI/EIA 232) es el conector serial que a se encuentra en los computadores IBM compatible, se 1 + z −1 utiliza para conectar dispositivos a m´ s de 15 metros a G(z) = k (14) 1 − az −1 con una velocidad de transmisi´ n no mayor a 9.6 kbps. o La conexi´ n es sencilla cuando la comunicaci´ n es o oLa cual, normalizada en el origen, podemos programarla as´ncrona y unidireccional, ya que solo se requieren dos ım´ s facilmente si la expresamos como una ecuaci´ n en a o hilos de conexi´ n: el transmisor (Tx ) y la referencia odiferencias: (GND). El conector para serial (COM) es de nueve pines (fig. 6) y se debe realizar una conversi´ n de se˜ al de TTL o n h(k) = ah(k − 1) + bx(k) + cx(k − 1) (15) del 18F4455 a RS232, utilizando el integrado MAX232 de Maxim R .donde: 1−a b = 2 a−1 c = (16) 2La respuesta del filtro se muestra en la figura (5), el cualse dise˜ o para una frecuencia de corte de 1.5 kHz. n [ % Se˜ al ] n 1.00 F IGURA 6. Conexi´ n o del pic18F4455 al puerto 0.75 RS232. 0.50 Para mejorar la calidad de la se˜ al, el pin n´ mero 1 del n u conector DB9 debe ir conectado al neutro o chasis del dispositivo. 0.25 2. Protocolo USB. USB es el acr´ nimo de Universal Serial Bus y puede o 0 [ Hz ] alcanzar velocidades de transmisi´ n de hasta 480 Mbps o 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 a una distancia m´ xima de 5 metros en configuraci´ n a o F IGURA 5. Curva de respuesta del filtro. high speed. La comunicaci´ n se realiza identificando paquetes de o III . I NTERFAZ AL COMPUTADORLa conversi´ n anal´ gica–digital y el filtrado de la se˜ al o o nse realizan en un mismo dispositivo; el microcontroladorPIC18F4455 de Microchip R , el cual adem´ s nos da la aopcion de comunicaci´ n serial RS232 y USB 2.0. oA. Comunicaci´ n serial oLa comunicaci´ n serial est´ basada en el env´o y recep- o a ıci´ n de bits, uno a uno. Obviamente es mas lenta que ola comunicai´ n paralela, pero la ventaja es que aumenta oenormemente la distancia de comunicaci´ n.o F IGURA 7. Conexi´ n del pic18F4455 al puerto USB. o
  5. 5. ˜ ´ ´XII SIMPOSIO DE TRATAMIENTO DE SENALES, IMAGENES Y VISION ARTIFICIAL. STSIVA 2007 5informaci´ n. El proceso es, b´ sicamente, el siguiente. o a microcontrolador PIC18F4455.Inicialmente el dispositivo se encuentra en modo deespera hasta recibir un paquete token, el cual indica El proceso de filtrado debe realizarse siempre que elque tipo de transacci´ n se va a realizar, luego se envia el o sensor est´ retirado del dispositivo de tratamiento de la epaquete data el cual posee la informaci´ n de el dato a o se˜ al, ya que los cables conductores son suceptibles a ntransmitir, luego se env´a el paquete handshake el cual ı la interferencia el´ ctrica y magn´ tica. e ese encarga de hacer el reconocimiento de la transacci´ n orealizada y por ultimo el paquete start of frame el ´ La filtros digitales aventajan a los filtros hardware yacual indica el comienzo de un nuevo env´o. ı que estos ultimos son m´ s suceptibles al ruido el´ ctrico, ´ a eEl conector es de cuatro cables (tabla II) y se escoge el magn´ tico y/o t´ rmico debido a que su elaboraci´ n e e omodo de transmisi´ n mediante reistencias pull–up. o involucran m´ s componentes f´sicos. a ı Pin Color Funci´ n o Gracias a las ventajas de trabajar con la transformada z 1 rojo Vbus 2 blanco D− en tiempo discreto, la implementaci´ n de filtros digitales o 3 verde D+ (FIR, IIR) es muy sencilla pudiendose implementar filtros 4 negro GND de orden superior con muy pocas l´neas de c´ digo. ı o TABLA II. Descripci´ n de pines en el conector USB. o El uso de microcontroladores en tratamiento de se˜ al n ayuda a minimizar espacio y errores debido a ruidoEn la figura (7) se muestra la conexi´ n del 18f4455 a o o interferencias y permite en un mismo dispositivoun puerto USB 2.0 en configuraci´ n full speed. o la implementaci´ n de protocolos de comunicaci´ n o oEl dispositivo montado con comunicaci´ n RS232 se o al computador personal, lo que da ventaja sobre losmuestra en la figura (8), conectado a un PC portatil. sistemas anal´ gicos. o Cabe anotar que no se pretende verificar ni desmentir la veracidad del proceso de electroacopuntura de Voll, si no acoplar la tecnolog´a en la adquisici´ n de datos ı o y tratamiento de se˜ al a un proceso de diagn´ stico no n o ortodoxo. V. AGRADECIMIENTOS El autor quiere expresar sus agradecimientos a los ingenieros de sistemas Ing. Jorge Giraldo, Ing. Jorge Galindez, Ing. Jesus Mu˜ oz, Ing. Roberto Erazo y al Ing. n Carlos Alberto Cobos por la colaboraci´ n en el dise˜ o o n F IGURA 8. Dispositivo de medida conectado a un com- del software de adquisici´ n y presentaci´ n de datos y o o putador port´ til. a por la oportunidad de pertencer al grupo EAV M OBILE D IAGNOSTIC campe´ n andino y finalista mundial del o concurso Imagine Cup promovido por Microsoft R . IV . C ONCLUSIONESCuando se realiza una medici´ n el´ ctrica, o que este o erelacionada con este tipo de magnitud, hay que tener B IBLIOGRAF´A Ien cuenta ciertos criterios para que la medida sea lom´ s precisa posible, entre los que est´ n un aislamiento a a [1] IRWIN , David. An´ lisis b´ sico de circuitos en inge- a aelectrico del paciente para evitar fugas de corriente entre nier´a. Pearson Educaci´ n, M´ xico, 1997. ı o eel sensor y el dispositivo. [2] ANGULO, Jos´ . et. al. Microcontroladores avanza- e dos. Thomson, Espa˜ a, 2006. nSe debe tener presente que los objetos met´ licos o a [3] OGATA, Katsuhiko. Sistemas de control en tiempoque emitan campos magn´ ticos fuertes alteran un e discreto. Prentice Hall, M´ xico, 1996. epoco la medici´ n ya que afectan –sobre todo este o [4] Making sense of the USB standard.ultimo– al dispositivo de procesamiento, en este caso el´ [www.beyondlogic.org ]. On line, 4/10/2007.

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