Sistema Vestible para la Detección Simultánea y No Invasiva del ECG y el Flujo Sanguíneo / Wearable System for Simultaneous and Noninvasive Detection of ECG and Blood Flow

Resumen Se desarrolló un sistema vestible para la detección simultánea y no invasiva de dos señales provenientes de la actividad cardiaca: el ECG y el flujo sanguíneo. Se utilizaron dos electrodos secos para detectar la derivación I del ECG. La detección del flujo sanguíneo se realizó de forma no invasiva mediante un sensor magnetorresistivo tipo Túnel (TMR) basándose en la firma magnética de la sangre sobre un campo magnético constante proveniente de un imán permanente. Los electrodos, el sensor TMR y el imán se montaron en un brazalete tipo pulsera para la comodidad del usuario. La instrumentación desarrollada para detectar el ECG y el flujo sanguíneo se diseñó en base a una configuración diferencial con una relación de rechazo en modo común superior a 87 dB a 60 Hz y con una tensión de ruido de tal forma que las señales cardiacas presentaron una relación señal a ruido superior a 41 dB, siempre y cuando el sujeto no se mueva durante la medida. La calidad de las señales fue suficiente como para extraer información de dichas señales mediante algoritmos sencillos de implementar. El sistema propuesto es una alternativa a los sistemas vestibles presentados hasta ahora, del cual es posible valorar la salud cardiovascular del sujeto en ambientes no hospitalarios.

Abstract A wearable system was developed for the simultaneous and non-invasive detection of two signals from cardiac activity: the ECG and blood flow. Two dry electrodes were used to detect the lead I of the ECG. The detection of blood flow was performed non-invasively using a tunnel-magnetoresistance (TMR) sensor based on the magnetic signature of the blood over a constant magnetic field from a permanent magnet. The electrodes, the TMR sensor and the magnet were mounted on a wristband-type bracelet for the user comfort. The instrumentation developed to detect the ECG and blood flow was designed based on a differential configuration with a common-mode rejection ratio higher than 87 dB at 60 Hz and with a noise voltage in such a way that the cardiac signals presented a signal-to-noise ratio greater than 41 dB, as long as the subject stays still during the measurement. The quality of the signals was enough to extract information from these signals by means of simple to implement algorithms. The proposed system is an alternative to the wearable systems presented so far, from which it is possible to assess the cardiovascular health of the subject in non-hospital environments.

Desarrollo de un Sistema con Potencial Aplicación de Fototerapia para Ictericia Neonatal / Design of a System with a Potential Application to Neonatal Jaundice Phototherapy

RESUMEN En este proyecto se diseñó y construyó un prototipo con potencial aplicación a un sistema de fototerapia para ictericia neonatal utilizando por primera vez LEDs de 10 W de alta potencia. Se describe la metodología aplicada para el diseño de los diferentes circuitos electrónicos que se utilizaron para la alimentación de la corriente de excitación de los LEDs, se describe el método de control de corriente mediante el uso de la modulación por ancho de pulsos, Pulse Width Modulation (PWM, por sus siglas en inglés), generados por el circuito integrado 555. Se diseñó la placa de circuito impreso mediante la ayuda del simulador Orcad Layout. Se utilizaron dos LEDs de alta potencia de 10 W para el propósito de conservar la intensidad requerida para el tratamiento, minimizando el espacio utilizado por la cantidad de LEDs utilizados en los equipos convencionales. Entre las limitaciones que se presentaron en esta investigación fue el uso de la plataforma Arduino, ya que se tienen varias oportunidades de mejora para darle el mejor uso al microcontrolador, y de esta manera digitalizar el sistema de una forma más completa, reduciendo la circuitería de control. El prototipo presentado cumple con los requerimientos necesarios para un sistema de fototerapia.

ABSTRACT This project consisted in the design and construction of a prototype with potential application to a phototherapy system for neonatal jaundice using for the first-time high power 10 W LEDs. The methodology for the design of different electronic circuits which were used for feeding the drive current of the LEDs, the current control method described using pulse width modulation (PWM) generated by the known 555 integrated circuit is described. The printed circuit board was designed with the help of the Orcad Layout simulator. Two high-power 10 W LEDs were used for maintaining the intensity required for the treatment, minimizing the space used by the number of LEDs used in the conventional equipment. Among the limitations presented in this research was the use of the Arduino platform, due to several improve that can be used to improve and increase the use of this microcontroller, and in this way to digitize the system, reducing the circuitry of control. The prototype presented meets the requirements for a phototherapy system according to the different references used.