Pulsioxímetro

Proyecto Final: Pulsioxímetro de Dedo
-Análisis de Señales y Sistemas-




Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey Campus Chihuahua

Resumen – Con el objetivo de aplicar el conocimiento adquirido durante el curso de “Análisis de señales” se desarrollo este proyecto que pretende aplicar los conceptos de filtros y análisis en el dominio de la frecuencia y el tiempo a unabioseñal que en un principio fue análoga. El proceso consistió en obtener la bioseñal análoga, que en este caso fue el pulso de un individuo de prueba, dicha señal se convirtió a digital en el osciloscopio, luego de manera física y computacional se aplicaron dos filtros (un filtro high-pass y un filtro low-pass) y al final se compararon los resultados.

I. Introducción.

La pulsioximetría esuna técnica no invasiva que mide la saturación arterial de oxígeno en la hemoglobina circulante. La hemoglobina es la molécula que transporta oxígeno en la sangre, existen dos tipos de hemoglobina que sirven para la medición, la Oxihemoglobina que es la que esta llena de oxígeno y la Desoxihemoglobina que es la esta llena de dióxido de carbono y se dirige hacia los pulmones para llenarse deoxígeno. Estas hemoglobinas absorben la luz infrarroja de diferente manera y gracias a esto se puede medir la cantidad que hay en un área determinada, determinando así sus niveles y por consiguiente precisando el pulso arterial.

II. Análisis.

Para que un pulsioxímetro de dedo funcione correctamente es necesario tener un emisor de luz infrarroja que haga contacto con el lecho ungueal del dedo y unreceptor que haga contacto con el pulpejo del dedo.

A. Material
*  2  LM741
*  1  Led IR
*  1 Fototransistor
*  2 Capacitores 100 nF
*  Resistencias 220, 100k, 5.1K, 1M, 200
*  Potenciómetro 10 k
* Osciloscopio
* Fuente
* Tubo de PVC (Para aislar el dedo de la luz)

B. Esquemático

III. Experimentación

A. Armado del circuito

B. Medición en elosciloscopio

*
* Punto A
* Punto B

* Punto C

* Punto D

C. Construcción del programa en MatLab

1. Filtros

Luego de analizar la manera en la que se filtra la señal de manera física se procedió a usar MatLab para aplicar filtros con la misma frecuencia de corte y la misma frecuencia de muestreo que previamente se calculó de manera matemática también ayudándonos conla herramienta MatLab. El código utilizado fue el siguiente

%% Frecuencia de muestreo
Fs = 1/(datos(2,1)-datos(1,1));

%% Filtro Pasa-bajas
plot(datos(:,1),datos(:,2))
b=[0 1];
a=[(100e-9)*(1e5) 1];
w=logspace(-1,3);
h = freqs(b,a,w);
mag = abs(h);
phase = angle(h);
subplot(2,1,1), loglog(w,mag)
subplot(2,1,2), semilogx(w,phase)
%La frecuencia de corte es de 15.9Hz, que se obtuvopor medio de la
%ubicación del punto 0.707 en el eje y (amplitud de 100 en el eje x) de la
%gráfica. Como se encuentra en radianes, solo se divide la amplitud entre
%2*pi.
%15.9=100/(2*pi)


%% Filtro Pasa-altas
b=[(100e-9)*(1e6) 0];
a=[(100e-9)*(1e6) 1];
w=logspace(-1,3);
h = freqs(b,a,w);
mag = abs(h);
phase = angle(h);
figure();
subplot(2,1,1), loglog(w,mag)
subplot(2,1,2),semilogx(w,phase)
%La frecuencia de corte es de 1.59Hz, que se obtuvo por medio de la
%ubicación del punto 0.707 en el eje y (amplitud de 10 en el eje x) de la
%gráfica. Como se encuentra en radianes, solo se divide la amplitud entre
%2*pi.
%1.59=10/(2*pi)

2. Aplicación de los filtros a la señal utilizando la herramienta fdatool

El programa MatLab contiene una herramienta que permitefabricar filtros high-pass y low-pass, FIR o IIR si se conoce la frecuencia de corte (fpass fstop) y la frecuencia de muestreo (fs) en Hz o la amplitud de corte (Apass Astop) en dB

Lo primero que se hizo fue importar los datos de la bioseñal en MatLab y graficarlos. Esta señal contiene ruido dado que los datos se extrajeron con el osciloscopio del punto A del esquemático, es decir, es la señal...