El proyecto titulado “sistema de adquisición de datos de impedancia bioeléctrica” se centra en la obtención y el análisis de la magnitud de bioimpedancia en los tejidos biológicos del cuerpo humano. Este análisis tiene múltiples aplicaciones, en este documento se abordan específicamente los parámetros de masa grasa, masa libre de grasa y agua corporal total del paciente, derivados a partir de la bioimpedancia.
Para medir la bioimpedancia, se emplean electrodos en contacto con la piel, concretamente en los brazos, inyectando una señal eléctrica de baja intensidad a una frecuencia específica, cumpliendo la norma de dispositivo médico en contacto con el paciente. La señal es tratada por el integrado AD5940 de Analog Devices encargado de acondicionar y filtrar la señal, este integrado está controlado por el microcontrolador STM32F4 de STMicroelectronics.
Además de la bioimpedancia, existen otras magnitudes como son edad, sexo, peso y altura, que son esenciales para la estimación de la masa grasa, masa libre de grasa y agua corporal total. Para ello, se utilizará un modelo de regresión lineal múltiple incluyendo estos predictores con el fin de obtener las ecuaciones de estimación.
El usuario interactúa con el sistema mediante una aplicación desarrollada para ordenador en comunicación con el microcontrolador por puerto serie. A través de una interfaz gráfica, el usuario obtiene la medida de bioimpedancia e introduce al sistema datos como sexo, edad, peso y altura. Con esta información, se implementan las ecuaciones de estimación calculadas para obtener las variables objetivo de masa corporal, masa libre de grasa y agua corporal total, visualizándose tanto en texto como en forma de gráfica.
Además, en esta aplicación el usuario puede implementar una base de datos a nivel local para el guardado de los parámetros obtenidos.
Los resultados obtenidos indican que mediante el proceso de calibrado del sistema este obtiene de una manera precisa el parámetro de bioimpedancia. Respecto a las ecuaciones de estimación, se demuestra que el modelo de análisis de regresión lineal es el que más se ajusta para la obtención de las ecuaciones de estimación y que, aumentando el número de muestras se obtiene una reducción significativa de los errores.
Abstract:
The project entitled “Bioelectrical impedance data acquisition system” focuses on the acquisition and analysis of bioimpedance magnitude in biological tissues of the human body. This analysis has multiple applications, this document specifically addresses the parameter of fat mass, fat free mass and total body water of the patient, derived from bioimpedance.
To measure bioimpedance, electrodes are used in contact with skin, specifically on the arms, injecting a low intensity electrical signal at a specific frequency, complying with the standard of a medical device in contact with the patient. The signal is processed by the integrated circuit AD5940 of Analog Devices, it is responsible for conditioning and filtering the signal, which is controlled by the STM32F4 microcontroller from STMicroelectronics.
In addition to bioimpedance, there are other magnitudes such as age, sex, weight and height, which are essential for the estimation of fat mass, fat free mass and total body water. For this purpose, a multiple linear regression model including these predictors will be used to obtain the estimation equations.
The user interacts with the system using a computer application developed in communication with the microcontroller through a serial port. Via a graphical interface, the user obtains the bioimpedance measurement and enters data such as gender, age, weight and height into the system. Using this information, the estimation equations calculated are implemented to obtain the target variables of body mass, fat free mass and total body water, displayed both in text and graphical form.
In addition, in this application the user can implement a local database for the storage of the parameters obtained.
The results obtained reveal that by the calibration process of the system, the bioimpedance parameter is obtained accurately. With regards to the estimation equations, it is shown that the linear regression analysis model is the most suitable for obtaining the estimation equations and that by increasing the number of samples a significant reduction in the errors is achieved.
El proyecto titulado “sistema de adquisición de datos de impedancia bioeléctrica” se centra en la obtención y el análisis de la magnitud de bioimpedancia en los tejidos biológicos del cuerpo humano. Este análisis tiene múltiples aplicaciones, en este documento se abordan específicamente los parámetros de masa grasa, masa libre de grasa y agua corporal total del paciente, derivados a partir de la bioimpedancia.
Para medir la bioimpedancia, se emplean electrodos en contacto con la piel, concretamente en los brazos, inyectando una señal eléctrica de baja intensidad a una frecuencia específica, cumpliendo la norma de dispositivo médico en contacto con el paciente. La señal es tratada por el integrado AD5940 de Analog Devices encargado de acondicionar y filtrar la señal, este integrado está controlado por el microcontrolador STM32F4 de STMicroelectronics.
Además de la bioimpedancia, existen otras magnitudes como son edad, sexo, peso y altura, que son esenciales para la estimación de la masa grasa, masa libre de grasa y agua corporal total. Para ello, se utilizará un modelo de regresión lineal múltiple incluyendo estos predictores con el fin de obtener las ecuaciones de estimación.
El usuario interactúa con el sistema mediante una aplicación desarrollada para ordenador en comunicación con el microcontrolador por puerto serie. A través de una interfaz gráfica, el usuario obtiene la medida de bioimpedancia e introduce al sistema datos como sexo, edad, peso y altura. Con esta información, se implementan las ecuaciones de estimación calculadas para obtener las variables objetivo de masa corporal, masa libre de grasa y agua corporal total, visualizándose tanto en texto como en forma de gráfica.
Además, en esta aplicación el usuario puede implementar una base de datos a nivel local para el guardado de los parámetros obtenidos.
Los resultados obtenidos indican que mediante el proceso de calibrado del sistema este obtiene de una manera precisa el parámetro de bioimpedancia. Respecto a las ecuaciones de estimación, se demuestra que el modelo de análisis de regresión lineal es el que más se ajusta para la obtención de las ecuaciones de estimación y que, aumentando el número de muestras se obtiene una reducción significativa de los errores.
Abstract:
The project entitled “Bioelectrical impedance data acquisition system” focuses on the acquisition and analysis of bioimpedance magnitude in biological tissues of the human body. This analysis has multiple applications, this document specifically addresses the parameter of fat mass, fat free mass and total body water of the patient, derived from bioimpedance.
To measure bioimpedance, electrodes are used in contact with skin, specifically on the arms, injecting a low intensity electrical signal at a specific frequency, complying with the standard of a medical device in contact with the patient. The signal is processed by the integrated circuit AD5940 of Analog Devices, it is responsible for conditioning and filtering the signal, which is controlled by the STM32F4 microcontroller from STMicroelectronics.
In addition to bioimpedance, there are other magnitudes such as age, sex, weight and height, which are essential for the estimation of fat mass, fat free mass and total body water. For this purpose, a multiple linear regression model including these predictors will be used to obtain the estimation equations.
The user interacts with the system using a computer application developed in communication with the microcontroller through a serial port. Via a graphical interface, the user obtains the bioimpedance measurement and enters data such as gender, age, weight and height into the system. Using this information, the estimation equations calculated are implemented to obtain the target variables of body mass, fat free mass and total body water, displayed both in text and graphical form.
In addition, in this application the user can implement a local database for the storage of the parameters obtained.
The results obtained reveal that by the calibration process of the system, the bioimpedance parameter is obtained accurately. With regards to the estimation equations, it is shown that the linear regression analysis model is the most suitable for obtaining the estimation equations and that by increasing the number of samples a significant reduction in the errors is achieved. Read More
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