Electrodos



Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN
Departamento de Ingeniería Eléctrica
















Sensores y transductores


Reporte de actividad:


“Medición de la impedancia de electrodos”

Alumnos:

Emmanuel Daniel Ortega Robles

Diana Talía Álvarez Ruiz


Profesores:

Dr. Pablo Rogelio Hernández Rodríguez

Ing. Eladio Cardiel PérezSección: Bioelectrónica


Abril del 2011
Medición de la impedancia de electrodos

I. Introducción.
La impedancia de electrodo-piel es un parámetro de vital importancia en la determinación del ruido en sistemas de adquisición de biopotenciales tales como el ECG o EMG, con respecto a interferencias producidas por el movimiento de los electrodos o la línea de alimentación de 50/60 Hz. Talinterferencia se determina no sólo por la magnitud de la impedancia sino por el balance o simetría de las impedancias de los electrodos de medición.
Esta es una de las razones por la que es necesaria la medición individual de la impedancia de los electrodos. La impedancia de los electrodos de contacto con la piel varía a menudo de una forma impredecible y no necesariamente en función del electrodo ensí, sino también debido a cambios fisiológicos en el sujeto de prueba.
Un modelo eléctrico simple de la impedancia del sistema electrodo-gel-piel se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Representación esquemática de las impedancias del electrodo y la piel.
Dados dos electrodos de contacto, su impedancia no puede ser determinada sin el uso de un tercer electrodo llamado electrodo de referencia.Dicho electrodo puede ser implementado de distintas formas. Una de estas técnicas se basa en la introducción de una corriente constante a través de dos de los electrodos y la medición del potencial eléctrico en uno de ellos por medio del electrodo de referencia, como se esquematiza en la Figura 2.

Figura 2. Circuito de corriente constante para la determinación de la impedancia del electrodo. M:Electrodo a medir. C: Electrodo portador de corriente. R: Electrodo de referencia.
Este circuito es usado en el presente trabajo y se basa en la suposición que la impedancia del sistema electrodo-piel es muy grande en relación con la de las capas subdérmicas.

II. Objetivo.

Aplicar una metodología determinada para obtener de forma experimental el valor de la impedancia de electrodos dedistintos materiales.
Evaluar las características de cada electrodo con base en su geometría, material y curva de respuesta en frecuencia.

III. Desarrollo práctico.

III.1 Caracterización de los amplificadores operacionales.

Con el fin de determinar cuál era el mejor amplificador operacional para cumplir con los objetivos del presente trabajo realizamos una serie de rutinas de determinacióndel ancho de banda de distintos amplificadores con los que contábamos. La configuración empleada fue la de seguidor de tensión, alimentado con una fuente simétrica de +/- 12 V @ 0.5 A. Se introdujo una señal sinusoidal de 10 Vpp cuya frecuencia se fue variando desde 0.1 Hz hasta la frecuencia en la cual la señal comenzaba a presentar distorsión y/o disminución de su amplitud.

Los resultadosobtenidos se muestran en la Tabla 1.





LM741
OP27G
LF356
AD620
INA129P
Zin propia
2 M
2 G
10 T
10 G
10 G
BW aprox
100 kHz
330 kHz
1 MHz
300 kHz
50 kHz
AOL
200 V/mV
700 V/mV
200 V/mV
10001
100001
Tabla 1. Impedancias de entrada proporcionadas por el fabricante, anchos de banda aproximados por medición y ganancias de lazo abierto.

Es importante señalar que lasimpedancias de entrada que se muestran en la Tabla 1 son correspondientes con el modo diferencial. La configuración inversora (para el LM741, OP27G y LF356) presenta una impedancia de entrada mayor, determinada por la siguiente relación.


Donde:

Zin es la impedancia intrínseca del dispositivo y AOL es la ganancia en lazo abierto.

En el caso de los amplificadores de instrumentación la...