Desarrollo de un Pletismógrafo con opción de oxímetro de pulso

Abstract

El logro de este proyecto final fue desarrollar y testear las soluciones tecnológicas para implementar un pletismógrafo que fuera capaz de medir el ritmo cardiaco y con opción de la medición del porcentaje de oxígeno en sangre. Los circuitos electrónicos fueron desarrollados para tomar las mediciones de la luz transmitida a través de un dedo en dos longitudes de onda diferentes. Estos circuitos incluyeron varios bloques para poder mostrar la curva pletismográfica, el ritmo cardiaco y porcentaje de oxígeno en sangre en una pantalla color y en tiempo real. Se diseñó un driver con ajuste automático para poder mantener a la señal entregada por la sonda en el rango del ADC. El driver entrega en forma alternada la corriente para alimentar 2 diodos led conectados en anti paralelo con una resolución de corriente de 61uA, la corriente debe ser conmutada cada milisegundo para tener una frecuencia de muestreo de 500 Hz. La señal proveniente de la sonda se amplificó a través de un amplificador de transimpedancia, luego a través de otro amplificador operacional que suma una tensión de continua entregada por la tercera salida del DAC para cancelar parte del valor de continua de la señal. El corazón del proyecto se basó en un DSP que se encarga de controlar los tiempos de conmutación del driver de los leds, las tensiones entregadas por las tres salidas del DAC, la adquisición de las señales provenientes de la salida del amplificador de transimpedancia y de la salida del amplificador operacional. El software que ejecuta el DSP adquiere en forma alternada las muestras de cada longitud de onda y realiza el filtrado de las mismas a través de 2 filtros por cada led. Primero se realizó un filtrado con un filtro pasa bajos, se utilizó un filtro FIR equirriple de orden 494 con una frecuencia de corte de 10 Hz y una atenuación en la banda de stop de 60dB. Luego a las muestras filtradas de cada longitud de onda se las filtró nuevamente con un filtro IIR pasa altos de primer orden con una frecuencia de corte de 0.1Hz y una atenuación en la banda de stop de 30dB para suprimir el valor de continua de la señal totalmente. En una de las longitudes de onda, la infrarroja, que presentaba mayor atenuación por la sangre y por lo tanto una mayor señal de salida en el amplificador de transimpedancia se la filtró luego del filtrado FIR con un filtro diferenciador. El objetivo de esto fue obtener la derivada primera y poder utilizar la señal obtenida como base de tiempo y sincronismo. Esta señal diferenciada se la utilizó para calcular el periodo de la señal es decir los latidos por minuto del corazón y también el cálculo del porcentaje de oxígeno en sangre. Finalmente la curva pletismográfica se envía por la UART a otro procesador que maneja la pantalla TFT con un bus de 8 bits de datos multiplexado. La pantalla TFT tiene una resolución de 320 x 240 pixel color y se pudo observar varios periodos de la curva pletismográfica, el ritmo cardíaco y el porcentaje de oxígeno en sangre, todo al mismo tiempo.