Instrumento analizador de impedancia bioeléctrica

Abstract

En este proyecto se llevó a cabo el diseño y construcción de un analizador BIA monofrecuencia (50KHZ) de medición distal (electrodos en mano y pie homolateral) destinado a medir la impedancia corporal de un ser humano, para deducir de este valor (y de otros que se ingresan al equipo por teclado) algunos parámetros que definen su composición corporal. Su funcionamiento fue basado en una plataforma controlada por dos microcontroladores PIC de Microchip. Uno de ellos fue el encargado de sintetizar la señal inyectada sobre el cuerpo humano, luego de un filtrado y posterior transducción a corriente, y de generar una lógica de control para la adquisición de la onda de tensión. Su programación se llevó a cabo en lenguaje Assembler. La corriente alterna utilizada fue de 0.8 mA rms (por debajo del nivel de percepción). La caída de tensión consecuente y su desfasaje respecto de la onda de corriente determinaron la impedancia corporal. La parte resistiva de dicha impedancia depende del paso de la corriente a través de las soluciones electrolíticas intra y extracelulares. La reactancia se relaciona con las propiedades dieléctricas de los tejidos, o bien por la acumulación temporal de cargas sobre las membranas celulares o sobre otras interfaces sumergidas en la solución electrolítica que se comportan capacitivamente [8],[9]. El segundo microcontrolador se encargó del procesamiento de los datos adquiridos, el manejo del display de LCD y los cálculos asociados a la obtención de los parámetros anteriormente citados. Este microcontrolador se programó en Lenguaje C. La recuperación de la señal se realizó con electrodos de ECG conectados a un amplificador de instrumentación (INA114), que provee un gran rechazo a modo común (>120dB) y una elevadísima impedancia de entrada (>GΩ). Se incluyo una circuitería de autocalibración, basada en relays y una resistencia patrón para corregir cualquier error en fase o amplitud que pueda aparecer previa a cada medición. La conversión analógico-digital se llevó a cabo con un conversor Philips TDA 8703 que cuenta con un tiempo de muestreo sumamente corto (~2nseg) con lo que ayuda a detectar pequeños movimientos de fase. Finalmente, para ingresar otros parámetros que se contemplan en los algoritmos que realiza el equipo (peso, sexo, edad y altura) se incluyó una pequeña botonera. Las mediciones efectuadas con el instrumento presentaron gran concordancia al cotejar los valores medidos con el valor real de juegos de resistencias y capacitores. Recalcando que los valores de los mismos se eligieron dentro del rango de valores esperables para una impedancia corporal (400Ω<R<800Ω, 30nF<C<80nF). Los errores hallados dentro de este rango se fueron menores al 1% para el cálculo de la resistencia y del orden del 2% para el ángulo de fase.