Modos de señal en amplificadores para filtros espaciales de EMG con aplicación en Neuroprótesis

FEDERICO N. GUERRERO

San Pedro

Jornada; XXIV JORNADAS JÓVENES INVESTIGADORES AUGM - Desafios Contemporâneos dos Jovens Investigadores no Desenvolvimento da Ciência na América Latina; 2016

Universidad Estadual Paulista

Introducción: En aplicaciones de Neuroprótesis interesa medir la señal electromiográfica (EMG) con electrodos no invasivos rechazando 1) interferencia de fuentes electromagnéticas y 2) interferencia de otros músculos alejados. Por lo tanto se utilizan amplificadores sobre el electrodo mismo que implementan filtros espaciales. Los modos común y diferencial típicamente utilizados para el análisis de circuitos de instrumentación no son suficientes para evaluar y comparar estos amplificadores de múltiples entradas.Objetivos: Determinar modos de señal en amplificadores para electrodos de EMG superficial con geometrías de filtrado espacial, derivar figuras de mérito a partir de ellos, y aplicarlas al análisis de un caso práctico. Materiales y Métodos: Se consideró un modelo de amplificador lineal y se buscó una representación del espacio de señales de entrada en modos ortogonales. Los modos se eligieron para representar 1) La señal de EMG de interés, 2) La señal de interferencia electromagnética que interesa rechazar, y 3) Otros componentes de la señal de EMG provenientes de músculos más alejados que interesa rechazar. Se estudiaron comparativamente dos amplificadores hallando expresiones para los factores de mérito a través del análisis circuital de los mismos. Resultados y Discusión: Las señales a la entrada del amplificador doble diferencial (DD) pueden descomponerse en modo doble diferencial, modo común y modo diferencial. El modo diferencial en el amplificador DD revela una señal interferente que interesa rechazar. Surgen como factores de mérito el rechazo de modo común CMRR correctamente definido y el de modo diferencial DMRR. La descomposición para el amplificador normal doble diferencial (NDD) es análoga, pero adicionando un modo DD que es de interferencia. Se aplicaron los coeficientes obtenidos al análisis de dos circuitos de amplificadores DD, obteniendo factores de mérito comparables que no podrían obtenerse con el análisis tradicional de estos electrodos. Conclusiones: Se determinaron modos y figuras de mérito necesarios para el análisis de la performance de amplificadores doble diferencial y normal doble diferencial, en ambos casos se encontraron modos nóveles a considerar en el diseño para rechazar interferencia de EMG de músculos alejados. La aplicación de los coeficientes encontrados al análisis comparativo de amplificadores para electrodos doble diferencial permitió cuantificar el efecto de desbalances en el circuito sobre el rechazo de interferencia electromagnética y de EMG.