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Optimización de un sistema portátil para medida de bioimpedancia

Authors: Pérez Antorrena, Ángel;

Optimización de un sistema portátil para medida de bioimpedancia

Abstract

Este estudio introduce la optimización de un sistema portátil para la medida automatizada de la bioimpedancia en un rango de frecuencias de 10 a 100 kHz, empleando cuatro electrodos y la técnica de demodulación en fase y cuadratura para extraer simultáneamente las componentes real e imaginaria de la bioimpedancia. Se ha comenzado con un estudio de los principios físicos, los modelos eléctricos equivalentes a los tejidos (Debye y Cole–Cole) y las técnicas de medida (detección de fase y amplitud, análisis U–I por FFT y demodulación IQ) que fundamentan el diseño. A continuación, el bloque analógico se ha rediseñado, simulado y validado empleando LTSpice, confirmando su concordancia con los valores teóricos hasta una frecuencia de 60 kHz. De forma paralela, se ha implementado e integrado en un microcontrolador de la familia STM32 un firmware desarrollado en la plataforma STM32CubeIDE, controlando con él un integrado AD9833 para la generación de señal, un potenciómetro digital para el desfase de la señal, un ADC para el muestreo de las señales de salida y una pantalla LCD para la visualización de las medidas. La caracterización experimental del sistema completo, modelando el tejido con redes RC representativas, ha permitido extraer con éxito las componentes real e imaginaria para frecuencias comprendidas entre los 10 y 50 kHz y ha evidenciado el mejor rendimiento en un caso de estudio, con un error relativo medio de la parte real del 22,68 % y de la parte imaginaria del 22,02 % . Como conclusión, el prototipo cumple el objetivo principal de automatizar la medida de bioimpedancia en el rango seleccionado, validando su precisión y preparación para futuras extensiones o mejoras.

Country
Spain
Related Organizations
Keywords

Bioimpedancia, Electrodos, Microcontrolador, Demodulación IQ, Modelo de Debye, Sistema portátil, Ingeniería Industrial

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