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Impedance measurements that involve the human body are affected by the capacitance between the body and earth ground. This paper describes a fast method to estimate that capacitance at 10 kHz, which is valid for impedance analyzers... more
Impedance measurements that involve the human body are affected by the capacitance between the body and earth ground. This paper describes a fast method to estimate that capacitance at 10 kHz, which is valid for impedance analyzers intended to measure ungrounded impedances. The method does not require any external component other than two common capacitors and two conductive electrodes in contact with the body.
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ABSTRACT
The authors measured the noise and impedance from face-to-face Ag-AgCl electrode pairs, as well as the noise from Ag-AgCl electrodes placed on the human body surface, in the frequency band from 0.5 Hz to 500 Hz, which corresponds to... more
The authors measured the noise and impedance from face-to-face Ag-AgCl electrode pairs, as well as the noise from Ag-AgCl electrodes placed on the human body surface, in the frequency band from 0.5 Hz to 500 Hz, which corresponds to high-resolution ECG measurements. Electrode noise and electrode impedance were measured simultaneously to compare electrode noise with the thermal noise from the real part of electrode impedance. The results show that electrode noise depends on electrode area, electrolytic gel, the patient, and the placement site. In the frequency band from 0.5 Hz to 500 Hz, root-mean-square electrode noise is typically less than 1 microV for electrodes placed face-to-face and ranges from 1 microV to 15 microV for electrodes on the body surface. The noise spectral density increases at low frequencies as 1/fa and it is always higher than the thermal noise from the real part of the electrode impedance. There is a high correlation between electrode dc offset voltage and electrode noise. Thus, offset voltage measurements allow identification of noise from low-noise electrodes.
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Los electrodos capacitivos permiten registrar cómodamente el ECG durante periodos largos pero son más susceptibles a las interferencias de red que los electrodos resistivos. Los modelos disponibles para analizar y reducir las... more
Los electrodos capacitivos permiten registrar cómodamente el ECG durante periodos largos pero son más susceptibles a las interferencias de red que los electrodos resistivos. Los modelos disponibles para analizar y reducir las interferencias de red en el ECG no son aplicables porque algunas simplificaciones aceptables para electrodos resistivos no lo son para electrodos capacitivos debido a su mayor impedancia. En este trabajo se propone un modelo para evaluar y reducir las interferencias de red en registros de ECG obtenidos con electrodos capacitivos. Se demuestra que mientras en sistemas flotantes y con electrodos resistivos se puede prescindir del electrodo de referencia, para reducir las interferencias al usar electrodos capacitivos hay que tener un electrodo de referencia conectado a masa (de señal, equidistante de los dos electrodos de medida.
En este trabajo se proponen dos métodos no invasivos para registrar la frecuencia cardiaca y la frecuencia respiratoria en personas sentadas sin que éstas perciban que están siendo monitoreadas. Un método es la pletismografía de... more
En este trabajo se proponen dos métodos no invasivos para registrar la frecuencia cardiaca y la frecuencia respiratoria en personas sentadas sin que éstas perciban que están siendo monitoreadas. Un método es la pletismografía de impedancia eléctrica basada en electrodos capacitivos debajo de los muslos, y el otro es la balistocardiografía basada en sensores piezoeléctricos en el asiento y en el respaldo de una silla. Ambos métodos permiten obtener la frecuencia cardiaca y la frecuencia respiratoria mientras el sujeto está quieto, de modo que pueden ser una opción para la monitorización periódica de personas sentadas. La monitorización continua exigiría un procesado muy elaborado porque ambos métodos son muy sensibles a los artefactos de movimiento.
ABSTRACT
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ABSTRACT
Contenido: 1) Introducción a los microcontroladores; 2) Los microcontroladores PIC; 3) La memoria de los microcontroladores; 4) Repertorio de instrucciones y programación en lenguaje ensamblador; 5) La entrada y salida en paralelo; 6) Los... more
Contenido: 1) Introducción a los microcontroladores; 2) Los microcontroladores PIC; 3) La memoria de los microcontroladores; 4) Repertorio de instrucciones y programación en lenguaje ensamblador; 5) La entrada y salida en paralelo; 6) Los temporizadores; 7) Las interrupciones; 8) La entrada y salida en serie; 9) Las entradas y salidas analógicas. Adquisición y distribución de señales.
La caracterización del comportamiento de aceites mediante espectroscopia de impedancia eléctrica es una técnica complementaria bastante implementada en los últimos años. Anteriores investigaciones habían buscado caracterizar la condición... more
La caracterización del comportamiento de aceites mediante espectroscopia de impedancia eléctrica es una técnica complementaria bastante implementada en los últimos años. Anteriores investigaciones habían buscado caracterizar la condición del aceite por medio de sensores que medían su viscosidad, permitividad y conductividad eléctrica. La caracterización basada en medir la permitividad compleja ha sido menos frecuente. Este trabajo demuestra que las medidas de permitividad compleja pueden contribuir parcialmente a caracterizar la condición de aceites mediante sensores capacitivos.
Se presenta un nuevo método para corregir artefactos en la serie temporal RR basado en eliminar las colas del histograma según su morfología. La implementación y comprobación experimental preliminar del método se ha hecho mediante una... more
Se presenta un nuevo método para corregir artefactos en la serie temporal RR basado en eliminar las colas del histograma según su morfología. La implementación y comprobación experimental preliminar del método se ha hecho mediante una herramienta interactiva desarrollada en Matlab aplicada a series RR artificiales y reales. Se compara el comportamiento de algunos indicadores estándares obtenidos en series corregidas frente a indicadores robustos descritos en la bibliografía. Los resultados demuestran que el método es sencillo de implementar y permite eliminar los artefactos de forma ponderada con lo cual se conserva mejor la información diagnóstica presente en la serie RR que cuando se eliminan directamente las colas del histograma.
En este trabajo se propone el índice relación de desviaciones estándar (SDRI) para cuantificar la variabilidad de la repolarización ventricular (VRV). Este índice tiene en cuenta la variación de las componentes rápidas y lentas de... more
En este trabajo se propone el índice relación de desviaciones estándar (SDRI) para cuantificar la variabilidad de la repolarización ventricular (VRV). Este índice tiene en cuenta la variación de las componentes rápidas y lentas de variación de los intervalos RR, RTm (pico de R a pico de T) y RTe (pico de R a final de T). El índice se ha evaluado en 20 sujetos sanos, 12 sujetos con cardiopatía isquémica y 13 sujetos que sufrieron infarto de miocardio agudo. El índice SDRI es menor en sujetos sanos que en infartados (p < 1,68 × 10-4 para el RTm y p < 4,46 × 10-4 para el RTe) ó con cardiopatía isquemica (p < 3,23 × 10-5 para el RTm y p < 0,02 para el RTe). La respiración afecta el valor de SDRI, razón por la cual se propone registrar al paciente en períodos largos donde su respiración sea más o menos uniforme, como por ejemplo durante el período de sueño.
Los avances acaecidos en pediatría y en la tecnología relacionada con las unidades de cuidados intensivos de neonatología han incrementado hasta el 90 % la esperanza de vida de los niños prematuros. En los últimos años, estos avances se... more
Los avances acaecidos en pediatría y en la tecnología relacionada con las unidades de cuidados intensivos de neonatología han incrementado hasta el 90 % la esperanza de vida de los niños prematuros. En los últimos años, estos avances se han visto complementados con técnicas de desarrollo y maduración neurológica y motora, que intentan corregir los problemas de desarrollo que estos niños sufren en mayor medida que los nacidos en partos normales. En este trabajo se presenta el diseño de un conmutador aleatorio que se utilizará en un estudio clínico de estimulación de niños prematuros con los armónicos superiores de la voz de su madre. El equipo de conmutación desarrollado puede adaptarse fácilmente a cualquier otro estudio clínico de estimulación.
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Impedance measurements based on voltage pulse injection and current detection are faster and easier to implement than measurements based on sine waves, but transients produced in the current-to-voltage conversion may lead to large... more
Impedance measurements based on voltage pulse injection and current detection are faster and easier to implement than measurements based on sine waves, but transients produced in the current-to-voltage conversion may lead to large deviations in the measurement result. Because those transients depend on the same impedance being measured, solutions based on specific circuit values fail for large measurement ranges. We propose to reduce those transients by controlling the rise time of the pulse being applied to the impedance under test. For a particular implementation of the method, transient amplitude has been reduced to less than 1 % of the full scale voltage, as compared to 40 % overshoot when faster voltage pulses were applied.
There is a growing interest on measuring time intervals between the J peak of the ballistocardiogram (BCG) and several features of other cardiovascular signals such as the ECG in order to obtain cardiovascular function markers.... more
There is a growing interest on measuring time intervals between the J peak of the ballistocardiogram (BCG) and several features of other cardiovascular signals such as the ECG in order to obtain cardiovascular function markers. Nevertheless, possible uncertainty factors involved in these measurements have not been identified and analyzed, which is a necessary step to advance towards standardization in this reemerging biomedical engineering field. In this paper we analyze the effect of the low-pass cutoff frequency and phase characteristic of filters, noise and power line interference on J-peak time measurement. We conclude that BCG acquisition systems require a minimum low-pass cutoff frequency of 25 Hz but the phase angle of filters at this frequency introduce more than 6 ms delay that increases with increasing filter order. Further, SNR and power line interference levels respectively below about 25 dB and 30 dB, commonly found in data acquisition systems in this area, may lead to ...
Presentamos un sistema robusto para obtener la frecuencia cardíaca en una báscula electrónica doméstica, a partir del balistocardiograma (BCG) obtenido con las propias galgas extensiométricas de la báscula y un acondicionador de señal... more
Presentamos un sistema robusto para obtener la frecuencia cardíaca en una báscula electrónica doméstica, a partir del balistocardiograma (BCG) obtenido con las propias galgas extensiométricas de la báscula y un acondicionador de señal compacto. Con el análisis del BCG mediante transformadas wavelet continuas se obtiene la frecuencia cardíaca latido a latido tanto si la señal BGC es regular como si es irregular. El sistema funciona con y sin calzado, es sencillo, compacto, no invasivo y pasivo, por lo que no tiene contraindicaciones.
Se presenta un sistema para detectar automáticamente cambios hemodinámicos de forma no invasiva y en tiempo real. Se basa en una báscula de baño electrónica con la que se adquiere el balistocardiograma (BCG) y un sistema para adquirir el... more
Se presenta un sistema para detectar automáticamente cambios hemodinámicos de forma no invasiva y en tiempo real. Se basa en una báscula de baño electrónica con la que se adquiere el balistocardiograma (BCG) y un sistema para adquirir el ECG mediante dos electrodos secos en cada mano. Las medidas realizadas sugieren que el intervalo temporal entre la onda R del ECG y la onda J del BCG puede estar correlacionado con las variaciones de presión sanguínea sistólica (SBP) producidas durante la maniobra de Valsalva. Se ha evaluado cuantitativamente la eficiencia del algoritmo implementado para medir dicho intervalo en tiempo real y se presentan los resultados preliminares de dicha evaluación.
We are developing a text for a capstone design course in biomedical engineering. The course will start with a biomedical need or problem defined at the user level and proceed to an exercise in development of a biomedical engineering... more
We are developing a text for a capstone design course in biomedical engineering. The course will start with a biomedical need or problem defined at the user level and proceed to an exercise in development of a biomedical engineering device or process for a company or institution. We will solicit and develop a large number of suitable topics so the
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Electronic bathroom scales are an easy-to-use, affordable mean to measure physiological parameters in addition to body weight. They have been proposed to obtain the ballistocardiogram (BCG) and derive from it the heart rate, cardiac... more
Electronic bathroom scales are an easy-to-use, affordable mean to measure physiological parameters in addition to body weight. They have been proposed to obtain the ballistocardiogram (BCG) and derive from it the heart rate, cardiac output and systolic blood pressure. Therefore, weighing scales may suit intermittent monitoring in e-health and patient screening. Scales intended for bioelectrical impedance analysis (BIA) have also been proposed to estimate the heart rate by amplifying the pulsatile impedance component superimposed on the basal impedance. However, electronic weighing scales cannot easily obtain the BCG from people that have a single leg neither are bioimpedance measurements between both feet recommended for people wearing a pacemaker or other electronic implants, neither for pregnant women. We propose a method to detect the heart rate (HR) from bioimpedance measured in a single foot while standing on an bathroom weighting scale intended for BIA. The electrodes built in...