u729512

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PROYECTO DE GRADO
Presentado a
LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
Para obtener el t́ıtulo de
INGENIERO ELECTRÓNICO
por
Gabriel Alejandro Sánchez Ávila
IMPLEMENTACIÓN DE HARDWARE PARA ESTIMULACIÓN
ELÉCTRICA TRANSCRANEAL, Y CARACTERIZACIÓN DE
IMPEDANCIA DE SEÑALES APLICADAS POR EL EQUIPO EN
ANIMALES PEQUEÑOS
Sustentado el PRIMERO de JUNIO de 2016 frente al jurado:
- Asesor: Fredy Enrique Segura-Quijano PhD, Profesor Asociado, Universidad de Los Andes
Mario Valderrama PhD, Profesor Asociado, Universidad de Los Andes
- Jurados : Johann Faccelo Osma PhD, Profesor Asistente , Universidad de Los Andes
FES
A mi madre y hermana, amigos y todos los que me apoyaron para llegar hasta aqúı
Agradecimientos
Quisiera agradecer a los profesores Fredy Segura y Mario Valderrama por todo su apoyo, a Olguer
Morales por proveer las bases para el desarrollo de laboratorio, a Alejandro Monroy por su ayuda
en el ensamble de la tarjeta y a Alfredo Sanchez y Alejandro Osorio por su ayuda en el proceso de
caracterización.
i
Tabla de contenido
1 Introducción 1
1.1 Descripción de la problemática y justificación del trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Alcance y productos finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3.1 Objetivos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3.2 Objetivos espećıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Marco teórico, conceptual e histórico 3
2.1 Marco Teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Marco Conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.3 Marco Histórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Definición y especificación del trabajo 5
3.1 Definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2 Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4 Metodoloǵıa del trabajo 6
4.1 Plan de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2 Búsqueda de información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.3 Alternativas de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
5 Trabajo realizado 8
5.1 Caracterización de tejido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2 Modificación y ensamble de estimulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.3 Activación de dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6 Validación del trabajo 14
6.1 Metodoloǵıa de prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
6.2 Resultados de medida de impedancia sobre ratas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
6.3 Evaluación del plan de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
7 Discusión 20
8 Conclusiones y trabajos futuros 21
8.1 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
8.2 Trabajo Futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Referencias 21
A Resumen Ejecutivo 23
A.1 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
A.1.1 Objetivos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
A.1.2 Objetivos espećıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
B Protocolo para medicion de impedancia en tejido 35
C Curvas de impedancia sobre craneo de ratas I 37
D Curvas de impedancia en craneo de ratas II 43
ii
Índice de figuras
5.1 Diagrama de tornillos para medida de impedancia. 1. Frontal Izquierdo, 2. Frontal
derecho, 3. Hipocampo (electrodo de profundidad), 4.Parietal Izquierdo, 5. Parietal
Derecho, 6. Occipital (Referencia) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2 Sujeto tras cirugia para fijar tornillos de medida, regleta y electrodo de profundidad. . . 9
5.3 Diagrama de bloques de dispositivo original. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.4 Diagrama de bloques con modificación para salida de voltage positiva y negativa. . . . . 10
5.5 Configuración de restador de voltaje con amplificadores operacionales.[12] . . . . . . . . 11
5.6 Diseño en Eagle de PCB (cara superior). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.7 Diseño en Eagle de PCB (cara inferior). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.8 Conexión de Launchpad a estimulador para programación de MSP430G2552 . . . . . . . 12
5.9 Conexión del dispositivo a modulo HC05 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
6.1 Conexión de estimulador comercial a rata Wistar y medida para comprobar inyección
de corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
6.2 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA y curva de tendencia aproximada
y ecuación. El eje X se encuentra en Hz, la columna izquierda corresponde a los valores
de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva
azul). Correspondiente a encefalo-dorso de cabeza de rata. . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
6.3 Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz y curva de tendencia aproximada
y ecuación. El eje X se encuentra en Amperios, la columna izquierda corresponde a los
valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase
(curva azul). Correspondiente a encefalo-dorso de cabeza de rata. . . . . . . . . . . . . . 15
6.4 Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz y curva de tendencia aproximada
y ecuación. El eje X se encuentra en Amperios, la columna izquierda corresponde a los
valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase
(curva azul). Correspondiente a placa completa fronto-occipital de cabeza de rata. . . . 16
6.5 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y
la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a placa completa
fronto-occipital de cabeza de rata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
6.6 Diagrama de puntos de medida de impedancia. 1. Frontal Izquierdo, 2. Frontal derecho,
3. Hipocampo (electrodo de profundidad), 4.Parietal Izquierdo, 5. Parietal Derecho. los
valores obtenidos se ilustran el la tabla 6.1. Se trata de los puntos en que se conectaron
tornillos para medida ilustrados en la figura 5.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.7 Modo Sinusoidal de salida del dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.8 Modo señal arbitraria (1) de salida del dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.9 Modo señal arbitraria (2) de salida del dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
C.1 Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
placa completa fronto-occipital de cabeza de rata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
C.2 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y
la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente aplaca completa
fronto-occipital de cabeza de rata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
C.3 Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente
base de craneo dorsal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
iii
ÍNDICE DE FIGURAS iv
C.4 Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente
encefalo dorso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
C.5 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y
la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente encefalo dorso. . . 39
C.6 Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
corteza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
C.7 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y
la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a corteza. . . . . . 40
C.8 Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
meninges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
C.9 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y
la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a meninges. . . . 41
C.10 Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
hueso techo del craneo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
C.11 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y
la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a hueso techo del
craneo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
D.1 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja)
y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia
entre puntos 1 y 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
D.2 .Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
impedancia entre puntos 1 y 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
D.3 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja)
y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia
entre puntos 1 y 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
D.4 .Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
impedancia entre puntos 1 y 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
D.5 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja)
y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia
entre puntos 1 y 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
ÍNDICE DE FIGURAS v
D.6 .Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
impedancia entre puntos 1 y 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
D.7 Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja)
y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia
entre puntos 1 y 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
D.8 .Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia
(curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
impedancia entre puntos 1 y 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Índice de tablas
5.1 Comandos ASCII para control de dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.1 Valores de Resistencia y capacitancia calculados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
vi
1. Introducción
1.1 Descripción de la problemática y justificación del trabajo
La estimulación eléctrica transcraneal es una herramienta de investigación en humanos y ratones, con
diversas aplicaciones desde formas de tratamiento tratamiento de parkinson hasta variaciones en apren-
dizaje y memoria. Previamente se han reportado resutados [2] de la aplicación de corriente directa
(tDCS) en la corteza frontal de ratas durante la etapa de sueño no REM y sus efectos sobre su memoria
a largo plazo.
En la Universidad de los Andes se busca ver los efectos que la aplicación de corriente alterna (tACS)
pueda tener en la memoria a largo plazo en ratas Wistar, para lo que se requiere un dispositivo capaz
de generar señales unipolares y bipolares, sinusoidales y cuadradas, pequeño y de bajo consumo. El
proyecto se titula “Potenciación del sueño de ondas lentas por estimulación eléctrica transcraneal para
mejorar el desempeño en tareas de memoria semántica después de la exposición a estrés agudo en dos
modelos comportamentales”. Este se encuentra bajo los lineamientos del comité de ética y por tanto
estaba autorizado para usar sujetos vivos a lo largo de su desarrollo.
Previamente[10] se diseñó una tarjeta que cumple algunos de estos requerimientos pero no se comprobó
si la densidad de corriente de la señal entregada se mantiene a traves del craneo de los animales de
prueba y solo generaba señales de corrientes positivas.
En este trabajo se presenta el diseño de una tarjeta de estimulacion electrica transcraneal asi como
los resultados de caracterización de impedancia de la misma. Adicionalmente se presenta la carac-
terizacion de impedancia de un segmento de craneo de raton y el modelo circuital equivalente. Esto
se hizo para garantizar que la corriente entregada por el dispositivologre mantener una densidad de
corriente significativa sobre el cerebro del animal y se este dando la estimulación deseada. Finalmente
se presentan los resultados de mediciones de corriente entregadas por la tarjeta tras circular por un
circuito que simule las condiciones de impedancia presentes en las pruebas sobre animales.
Ya que el proyecto de investigación del que éste hace parte se encuentra aprobado por el comité de
ética, se pudo hacer uso de sujetos animales.
1.2 Alcance y productos finales
Inicialmente se planteó la presentación del dispositivo para que cumpliese los requerimientos de señal
plantedos. Sin embargo, a lo largo del desarrollo del mismo se vió la necesidad de desarrollar elementos
adicionales como las curvas de impedancia de las muestras de craneos a estimular. Adicionalmente, se
presentan los resultados de salida de corriente de la tarjeta cuando se acopla un circuito equivalente
al segmento de craneo para garantizar que la tarjeta entrega la corriente y tipo de señal deseada.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivos generales
Implementación de Hardware para estimulación eléctrica transcraneal, y caracterización de impedancia
de señales aplicadas por el equipo en animales pequeños.
1.3.2 Objetivos espećıficos
- Implementar un sistema para estimular con señales eléctricas de tipo pulsada, unipolar, bipolar,
sinusoidal y señales arbitrarias definidas por el usuario
1
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 2
- Definir protocolos de experimentación.
- Caracterizar la impedancia de las diferentes señales aplicadas previo al desarrollo en pruebas en ani-
males.
- Generar curvas de impedancia de un segmento de craneo de ratón en diferentes frecuencias y con
variación de corriente.
- Caracterizar la impedancia de las diferentes señales aplicadas previo al desarrollo en pruebas en ani-
males.
- Validar el desempeño del sistema implementado con pruebas en animales mediante uso de dispositivo
de recepción desarrollado en trabajos previos.
2.Marco teórico, conceptual e histórico
2.1 Marco Teórico
La estimulación eléctrica transcraneal (TES por sus siglas en inglés) consiste en la modificación de
actividad neuronal en el cerebro por medio de un campo eléctrico inducido por impulsos de corriente.
Esta se considera una alternativa a la estimulación magnética (TMS) con la que se pueden manipular
los campos eléctricos del cerebro de manera más directa, ya que la TES puede llevarse a cabo con
equipos d2 menor costo y más seguros.[1]
2.2 Marco Conceptual
Tradicionalmente, un dispositivo de estimulación eléctrica transcraneal se compone de un generador
de onda que produce campo eléctrico en los electrodos colocados en la superficie del cráneo del sujeto
[9].La estimulación por corriente directa (tDCs) es una subcategoŕıa de la TES, en la que se utilizan
pulsos de corriente directa para generar campo eléctrico; este método ha sido explorado previamente
en la Universidad de los Andes [7].
La estimulación transcraneal con corriente alterna (tACs) consiste en la interferencia directa de los
ritmos corticales en el cerebro por medio de inyección de corrientes electricas oscilatorias. Se espera
que se pueda sincronizar o desincronizar ritmos corticales dependiendo de si se aplican una o varias
frecuencias e incluso ocasionar efectos neuroplásticos si la señal se aplicada por sesiones prolongadas [1].
Los parametros más importantes a controlar durante una sesión de tACs son la corriente de estimu-
lación, la frecuencia de onda, la forma de onda que modificará el campo electrico, y finalmente la fase
de la mis,a ya qye el mismo tipo de onda puede producir efectos tanto favorables como desfavorables
a una condición dada como es el caso de la actuación cognitiva cuando se efectúa o no con una señal
en fase en la corteza frontal izquierda y corteza parietal con una señal de 6H [1].
Cabe notar que los mecanismos de acción de la estimulación electrica transcraneal aun no son enten-
didos completamente, y las teorias existentes al respecto son basadas en estudios en que se aplica el
tratamiento a pacientes con desordenes caracterizados en detalle. Dependiendo en el rango de frecuen-
cia de estimulación, se cree que afecta de manera directa la actividad oscilatoria del cerebro cuando
se trata de rangos de frecuencia de EEG tradicionales, mientras que actúa sobre la excitabilidad de
membranas de las neuronas cuando se trata en el rango de kHz.
2.3 Marco Histórico
Se han realizado modelos de craneos de ratas Wistar por medio del metodo de elementos finitos [3]
[5] por medio de los cuales previamente se ha estimado la corriente necesaria para lograr estimulación
con corriente directa tDCS [2] haciendo uso de electrodos en la corteza frontal. Sin embargo, en estos
trabajos no se ha comprobado que dicha corriente inyectada afuera del craneo logre producir la señal
deseada a traves del mismo. Se encontró que sobre estos animales, una corriente de 9uA es suficiente
para inducir campos electricos en la corteza frontal sin afectar las estructuras anchas subcorticales [2]
por lo que se define como una corriente máxima de estimulación apropiada para estudios de efectos
generados por TES sin afectar de manera permanente y nociva a los sujetos.
Los diversos tipos de estimulación eléctrica transcraneal han sido explorados en el trabajo desarrol-
lado por Morales [10], en que se utilizaba un generador de señales para obtener un amplio rango de
3
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO, CONCEPTUAL E HISTÓRICO 4
frecuencias posibles para estimulación.
Adicionalmente, se han realizado estudios estudios en detalle acerca del impacto que tiene sobre for-
mas de estimulación electrica transcraneal, la geometria de los electrodos utilizado, asi como el posi-
cionamiento de los mismos y la región del electrodo en que se aplica la corriente.[13] Estudios como
el de Saturnino reflejan los bajos estandares de reporte de parámetros de estimulacion (adicionales
a intensidad de la corriente y frecuencia aplicada) que dificultan la replicación de experimentos y en
consecuencia, de resultados obtenidos. Esto entorpece el avance el campo de manera organizada y
confiable.
3.Definición y especificación del trabajo
3.1 Definición
El dispositivo desarrollado esta destinado a aplicación en animales pequeños dado su tamaño; adi-
cionalmente, se pueden generar señales sinusoidales y triangulares de hasta 1kHz. Se pueden producir
señales de frecuencias significativamente mayores, pero dados los componentes utilizados en el diseño
como lo son amplificadores operacionales, la funcionalidad y la calidad de las señales generadas en un
rango de frecuencia superior no esta garantizada.
3.2 Especificaciones
El dispositivo es capaz de generar señales de voltaje al menos de 4 tipos: Sinusoidal, cuadrada, y 2
tipos de señales ”arbitrarias” (señales pulsadas). Se tiene una salida mı́nima de 5e-5 V pico a pico al
tener salida de onda sinusoidal y salida máxima de 5V pico a pico. Se garantiza funcionamiento del
dispositivo en frecuencias de hasta 1kHz, aunque este es capaz de producir frecuencias más elevadas
gracias a su cristal de 50MHz. Para mayor detalle en especificasiones técnicas referirse a [10].
5
4.Metodoloǵıa del trabajo
4.1 Plan de trabajo
Inicialmente se definieron los requerimientos tecnicos del dispositivo, asi como las actividades necesarias
para su eventual validación. Se requirió tiempo de planeación adicional para incluir los entregables no
contemplados en la propuesta de proyecto.
Se realizaron presentaciones parciales y reuniones semanales con el asesor del proyecto, aśı como re-
uniones cada dos semanas con el coasesor para verificar el avance del mismo y cumplimiento con
cronograma. Sin embargo, debido a imprevistos y entregables adicionales cuya necesidad surgio mien-
tras se desarrolló el proyecto, se presentaron modificaciones al cronograma planteado inicilmente. De
igual manera se hicieron reuniones regulares con estudiantesde maestria y profesores del departamento
de sicoloǵıa para desarrollar los protocolos de caracterización y pruebas en animales.
Una vez se desarrollaron los protocolos se solicitaron los permisos necesarios en el laboratorio Sala
Limpia (ML-306) para el uso del analizador de impedancias Agilent 4294A; se obtuvieron las curvas
de impedancia necesarias para las pruebas de salida de corriente de la tarjeta.
Se completó el diseño del dispositivo y se realizó el pedido de componentes para realizar su ensamblado e
iniciar las pruebas preliminares sobre circuito equivalente. Cuando se comprobó que las necesidades de
corriente y forma de onda entegadas por el dispositivo se cumpliesen se procedió a realizar estimulación
en animales.
4.2 Búsqueda de información
Se realizó una busqueda de información en las bases de datos suscritas de la Universidad de los Andes,
especialmente IEEE XPLORE y ScienceDirect, para consultar trabajos similares y conceptos como el
funcionamiento y usos de la estimulación eléctrica transcraneal. Gracias a los conocimientos adquiridos
en los cursos de Electrónica básica y Electrónica Análoga, se logró diseñar la etapa de potencia de la
tarjeta necesaria para entregar la corriente de estimulación, aśı como loscircuitos de regulación para
la alimentación necesaria para cada uno de los integrados utilizados.
4.3 Alternativas de desarrollo
Debido a la complejidad teórica tras la estimulación electrica transcraneal, y el poco entendimiento
que se tiene de los mecanismos que la goviernan en la literatura, se consideraron diversas y variadas
alternativas acerca del enfoque que se le deb́ıa dar al proyecto. Ya fuese de investigación acerca de
los efectos de este tipo de estimulación con dispositivos existentes, de diseño, o de continuación de un
trabajo en curso.Teniendo en cuenta que el dispositivo aún tiene campo para mejorar para alinearse
al funcionamiento requerido para ser efectivo en investigación en éste campo, se opto por continuar
sobre esta ĺınea.
Para eliminar el offset DC generado por el AD5932, se consideró utilizar una capacitancia en serie a
la salida, pero debido a la baja frecuencia que puede aplicarse en algunos tipos de estimulación, esto
supondria una degeneración en las propiedades de la onda inyectada como su forma y voltage pico a
pico.
Ya que se requiere un voltaje de alimentación de minimo 5V para el funcionamiento del potenciometro
digital y de un valor equivalente de voltaje negativo, se necesitaŕıan 4 bateŕıas LiPO de 3.7V de una
celda (mayor voltaje correspondeŕıa a un mayor numero de celdas por bateŕıa). Esta cantidad de
6
CAPÍTULO 4. METODOLOGÍA DEL TRABAJO 7
bateŕıas supone un peso significativo para el animal sobre el que se pondŕıa el dispositivo. Por esto se
considero conveniente usar alimentación alambrica para el prototipo. Sin embargo, cabe notar que el
ideal último de un proyecto de esta naturaleza es que el dispositivo sea completamente inalambrico,
por lo que solamente se realiza la alimentación del estimulador de manera alambrica como medida
temporal. En caso de que se pueda obtener un potenciometro digital que requiera un menor voltaje
de operación que pueda ser implementado en futuras versiones de la tarjeta o se pueda implementar
un doble elevador de voltaje, se deja la mayor cantidad de compionentes sobre la misma PCB.
5.Trabajo realizado
5.1 Caracterización de tejido
Se realizaron dos tipos de medidas para la caracterización de impedancia sobre 2 sujetos animales: De
tejido y de sujeto completo.
En el primer tipo de prueba se tomó la cabeza del sujeto (previamente sacrificado y decapitado) y
se realizaron medidas de impedancia (barridos de corriente y frecuencia) conforme se remov́ıa tejido
blando hasta llegar a tener una muestra de solo hueso. La medida se realizó con electrodos de plata fijos
al sujeto con adhesivo industrial Superbonder igual a como se tendria en el sujeto a la hora de estimular.
En el segundo tipo de prueba se realizaron medidas entre tornillos de superficie fijos en el craneo del
sujeto como se puede observar en la figura 5.1 para estimar el comportamiento de la corriente cuando
se realice la conexión completa.
Figura 5.1: Diagrama de tornillos para medida de impedancia. 1. Frontal Izquierdo, 2. Frontal
derecho, 3. Hipocampo (electrodo de profundidad), 4.Parietal Izquierdo, 5. Parietal Derecho, 6.
Occipital (Referencia)
En el punto 3 de la figura 5.1 no se tiene tornillo ya que la conexión a la regleta de medida se hizo a
traves de un electrodo de profundidad de oro para medir la impedancia entre el tornillo conectado al
frontal y el hipocampo. Por esto, solo se señala el área en que se realiza el implante del electrodo.
8
CAPÍTULO 5. TRABAJO REALIZADO 9
La medida se realizó sobre regleta macho para facilitar el contacto entre los tornillos de medida y
el accesorio del analizador de impedancias. El montaje completo de la regleta de medición se puede
observar en la figura 5.2
Figura 5.2: Sujeto tras cirugia para fijar tornillos de medida, regleta y electrodo de profundidad.
El area de ciruǵıa se selló con cemento a base de acrilico en polvo, dejando expuestos los pines para
medidas dispuestos en la regleta.
El proceso de caracterización en el sujeto entero se realizó para poder obtener un modelo circuital
aproximado y poder realizar la estimación de comportamiento de la señal inducida sobre ratas sin re-
querir sujetos adicionales debido a la dificultad relativa de su obtención y de la realización de medidas
invasivas de las que se pudiese obtener resultados precisos. La medida de impedancia en el segmento
de craneo se realizó para tener un contraste de los sujetos contra la literatura reportada. Con esto se
podia soportar o descartar la necesidad de un modelo de mayor complejidad al cercanamente resistivo
encontrado, calculado solamente con la conductividad de hueso como parámetro.
5.2 Modificación y ensamble de estimulador
El dispositivo de estimulación a modificar fue el diseño presentado en [10] el cual no permit́ıa estimular
con valores de voltaje negativo, lo cual es necesario para hiperpolarizar y despolarizar el tejido, ya
que al actuar como un capacitor, este solo almacenará carga, y al no descargarla puede llegar a causar
CAPÍTULO 5. TRABAJO REALIZADO 10
daños sobre el sujeto.
Cabe notar que la estimulación eléctrica transcraneal siempre se lleva a cabo inyectando cierta corri-
ente definida por el usuario, de modo que la impedancia del sujeto teóricamente no afecte la señal. A
lo largo del desarrollo del proyecto se encontró que el estimulador se comportaba como uan fuente de
voltaje y no de corriente, pero debido a las tareas adicionales planeadas no se pudo llevar a cabo un
rediseño del dispositivo.
Fue por esto que se decidió optar por caracterizar la impedancia tipica de los sujetos a estimular, y
mantener el dispositivo como una fuente de voltaje. Una de las ventajas de esta forma de operación
es que el dispositivo no se ve limitado por un voltaje minimo de operación como ocurre con muchas
fuentes de corriente como el LT3092. El diagrama de bloques del dispositivo original se puede ver en
la figura 5.3.
Figura 5.3: Diagrama de bloques de dispositivo original.
Se analizó el funcionamiento del dispositivo, resumido en el diagrama de bloques mostrado en la figura
5.4. El dispositivo funciona como fuente de voltaje, por lo que la eliminación de offset en el dispositivo
consiste en una resta simple por medio de amplificadores operacionales, antes de que la señal fuese
atenuada para limitar el valor de corriente de estimulación.
Figura 5.4: Diagrama de bloques con modificación para salida de voltage positiva y negativa.
CAPÍTULO 5. TRABAJO REALIZADO 11
Ya que la señal tiene un rango fijo en AC, solo se requiere una resta de otro valor y alimentar el
circuito de amplificadores opercionales (LM324) con V+ y V- para tener el rango de voltaje negativo
deseado.Esta alimentaciónnegativa solo era necesaria en la etapa de restado, buffering (etapa de salida
push-pull compuesta por 2 transistores) y como limite menor VL del potenciometro digital, por lo que
la alimentación de la mayoŕıa de componentes de la tarjeta base se mantuvo igual.
Figura 5.5: Configuración de restador de voltaje con amplificadores operacionales.[12]
Gracias a que en el diseño base se contaba con un circuito de 4 amplificadores operacionales en el
que solo se ocuparon 2, se pudo disponer de uno de los opamps libres en el integrado para realizar el
restador de voltaje sin necesidad de agregar componentes adicionales. El diseño de la PCB terminada
se puede ver en las figuras 5.6 y 5.7.
Figura 5.6: Diseño en Eagle de PCB (cara superior).
Figura 5.7: Diseño en Eagle de PCB (cara inferior).
El microcontrolador del dispositivo ensamblado deb́ıa ser programado con el código desarrollado pre-
viamente en el software IAR Workbench. Debido a que se trataba de un integrado superficial, no se
pod́ıa programar de las maneras tradicionales para los microcontroladores de la familia MSP430. Se
CAPÍTULO 5. TRABAJO REALIZADO 12
utilizó el Launchpad de Texas instruments MSP430G2, conectando los pines usados normalmente para
programar el microcontrolador de la tarjeta (VCC, TEST, RST y GND) a los pines dispuestos en el
estimulador para este fin como se pueden observar en la figura 5.8.
Figura 5.8: Conexión de Launchpad a estimulador para programación de MSP430G2552
Esto permite que la programación del dispositivo sea trivial por medio del IAR Workbench o si se
desea por medio de otra suite como Code Composer Studio, siempre que soporte el launchpad y mi-
crocontrolador utilizados, y el codigo implementado sea compatible.
A causa de problemas causados por el modulo BL600, se desconectó y se hizo uso de un dispositivo
bluetooth HC05 conectado en los pines de RX y TX dispuestos para este fin, como se muestra en la
figura 5.9.
Figura 5.9: Conexión del dispositivo a modulo HC05
CAPÍTULO 5. TRABAJO REALIZADO 13
5.3 Activación de dispositivo
Debido a dificultades con lal aplicación de android dispuesta para control del dispositivo, digase falta de
reconocimiento del modulo bluetooth dentro de la misma, se hizo uso de una aplicación de comunicación
serial para enviar comandos al microcontrolador y lograr las señales deseadas de acuerdo a la tabla 5.1.
Tabla 5.1: Comandos ASCII para control de dispositivo
Comando ASCII 1 Caracter 1 Acción
0x30 0 ON
0x41 A Selección
de señal
cuadrada
0x42 B Selección
de señal
sinusoidal
0x46 F Selección
de señal
arbitraria
1
0x47 G Selección
de señal
arbitraria
2
0x44 D Reduc.
Freq
0x45 E Aument.
Freq
0x34 4 Reduc.
Voltaje
0x35 5 Aument.
Voltaje
6.Validación del trabajo
6.1 Metodoloǵıa de prueba
El protocolo de pruebas aplicado en los dos tipos de prueba para caracterización de impedancia y uso
del analizador de impedancias puede ser consultado en el apendice E.
Para comprobar que se pod́ıa lograr inyección de corriente en las ratas Wistar, se conectó el sujeto a
un estimulador comercial disponible en el laboratorio de Neurociencias y comportamiento de la univer-
sidad (Gb-105). Este dispositivo es un estimulador S88X GRASS de Astro-Med;Inc, el cual tiene una
frecuencia mı́nima de salida de 0.8Hz, permite seleccionar el tipo de señal y tiempo de estimulación y,
por medio de un accesorio externo, permite generar señales de 10uA de corriente mı́nima. Por estas
caracteŕısticas, este dispositivo resultó idoneo para verificar que si hubiese transmisión de corriente y
conservación de la forma de onda en el anodo de estimulación. Se conectó un multimetro Fluke en
serie al anodo de estimulación sobre la rata como se puede ver en la figura 6.1, y a pesar de que el
medidor registró los 10 uA de salida del estimulador al conectarlo solo a éste, se registró una corriente
de 0.198uA al realizar la conexión al animal.
Figura 6.1: Conexión de estimulador comercial a rata Wistar y medida para comprobar inyección de
corriente
6.2 Resultados de medida de impedancia sobre ratas
Se realizaron 2 tipos de barrido: barrido de frecuencia a una corriente constante y barrido de corriente
a una frecuencia constante. En la figura C.5 se puede observar un barrido de frecuencia desde 40
Hz hasta 10kHz. Se eligió este rango debido a que se busca que estas curvas ofrescan información a
proyectos además del presente, teniendo en cuenta las complicaciones causadas por trasladar el equipo
analizador de impedancias o, de ser necesario, el problema que supone ingresar tejido biológico al
laboratorio Sala Limpia.
Por otro lado, en la figura C.4 se puede observar un barrido de corriente desde 200uA hasta 2mA a
una frecuencia fija de 40Hz. Se escogió este rango de valores ya que pueden ofrecer una idea de cómo
se comporta la impedancia del tejido ante aumento de corriente de una señal AC aunque se piense que
teóricamente debe conservarse como un valor constante. A pesar que en el caso de la figura C.4 tanto
el modulo como la fase tienden a un valor constante, casos como el que se puede apreciar en la figura
14
CAPÍTULO 6. VALIDACIÓN DEL TRABAJO 15
Figura 6.2: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA y curva de tendencia aproximada
y ecuación. El eje X se encuentra en Hz, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo
de impedancia (curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
encefalo-dorso de cabeza de rata.
C.3 muestran un efecto de variación de impedancia no esperado inicialmente, por lo que se llevaron a
cabo barridos adicionales con rangos de barrido de mayor amplitud. Para mayor detalle ver Anexo F.
Figura 6.3: Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz y curva de tendencia aproximada y
ecuación. El eje X se encuentra en Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo
de impedancia (curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
encefalo-dorso de cabeza de rata.
Las curvas C.8 y C.10 (ver anexo E) se realizaron en un rango de corriente mayor (200uA hasta
20mA) para ver la confiabilidad de la linea de tendencia obtenida en barridos anteriores y ver su
posible análisis, pero al ver el comportamiento erratico de impedancia a mayor corriente, esta linea de
tendencia no fue concluyente.
Basado en los resultados obtenidos de las curvas de caracterización del sujeto completo (Anexo G), se
determinaron impedancias para la construcción de un modelo circuital que no abarcase unicamente un
segmento de tejido, y en el cual se tuviese un punto de análisis que se asemeje a lo que se obtendŕıa
en el hipocampo del sujeto de prueba durante estimulación.
CAPÍTULO 6. VALIDACIÓN DEL TRABAJO 16
Figura 6.4: Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz y curva de tendencia aproximada y
ecuación. El eje X se encuentra en Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo
de impedancia (curva roja) y la columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a
placa completa fronto-occipital de cabeza de rata.
El modelo obtenido aproximado se trata de una resistencia en paralelo con una capacitancia, cada uno
de cierto valordependiendo de entre que puntos se realizó la medida, como se ve en la figura 6.6
Tabla 6.1: Valores de Resistencia y capacitancia calculados
Puntos de medida R aprox. (kΩ) C
aprox.(nF)
1-2 1.5 0.349
1-3 7 5.33
1-4 2.34 69.3
1-5 6.51 228.57
Una vez lograda la comunicación con el dispositivo, se realizaron mediciones de señales generadas por
el mismo como se puede ver en las figuras 6.7, 6.8 y 6.9.
Durante la adquisición de datos se generó un problema con el dispostivo por lo que no se pudo guardar
la señal cuadrada generada. Sin embargo, se conoce la causa del problema (quema del microcontro-
lador por un accidente en la alimentación) y ya que se adquirieron componentes en duplicado, en el
momento de entrega de este documentoel dispositivo se encuentra en reparación.
La ausencia de un análisis estad́ıstico de las pruebas realizadas se debe a la limitada cantidad de
sujetos de prueba, asi como de sujetos de caracterización. Las repeticiones de cada medición sobre el
mismo sujeto no se consideraron estadisticamente significativas ya que los resultados generados eran
muy similares y en una poblacion de un solo sujeto no se obtiene informacion adicional relevante.
6.3 Evaluación del plan de trabajo
Teniendo en cuenta que se requirió modificar los objetivos presentados en la propuesta de tesis a medida
que se daba un mayor entendimiento de las actividades a desarrollar en el proyecto, se pudo ver que la
CAPÍTULO 6. VALIDACIÓN DEL TRABAJO 17
Figura 6.5: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a placa completa fronto-occipital de cabeza
de rata.
planeación de tiempos no fue la adecuada. No se tuvo en cuenta que los tiempos de desarrollo de otros
proyectos que pueden ocupar los mismos equipos que éste, hacen que su disponibilidad sea limitada;
se debió realizar una investigación a profundidad de los procesos de reserva y disponibilidad de todos
los equipos cuando se plantea el cronograma de desarrollo del proyecto lo cual no se hizo en esta ocasión.
Se esperaba que la cantidad de ratas para caracterización fuese mayor, por lo que los resultados
obtenidos en el proyecto pueden no ser tan generales como se deseaba, y hacen que la impedancia del
mismo sigan siendo una variable a la hora de estimular con voltaje, por lo que no se conocerá con
exactitud la corriente inyectada en el sujeto.
Cuando se planteó el cronograma de proyecto, se asumı́a que todos los recursos disponibles del dispos-
itivo base como archivos de diseño, de programación y de software de control fuesen provistos desde el
inicio, por lo que la replicación del mismo no debeŕıa suponer un problema. Sin embargo, dificultades
como conflictos de referencias entre los archivos de diseño y documentación, y la no disponibilidad
de algunos de estos recursos supusieron demoras adicionales por lo que el plan de trabajo no se pudo
seguir de manera tan fluida como se esperaba al presentar la propuesta. Se requiere una documentación
más rigurosa en cuanto a entregables de proyectos que se espere sean continuados a futuro para que
inconvenientes como este no ocurran.
CAPÍTULO 6. VALIDACIÓN DEL TRABAJO 18
Figura 6.6: Diagrama de puntos de medida de impedancia. 1. Frontal Izquierdo, 2. Frontal derecho, 3.
Hipocampo (electrodo de profundidad), 4.Parietal Izquierdo, 5. Parietal Derecho. los valores obtenidos
se ilustran el la tabla 6.1. Se trata de los puntos en que se conectaron tornillos para medida ilustrados
en la figura 5.1
Figura 6.7: Modo Sinusoidal de salida del dispositivo
CAPÍTULO 6. VALIDACIÓN DEL TRABAJO 19
Figura 6.8: Modo señal arbitraria (1) de salida del dispositivo
Figura 6.9: Modo señal arbitraria (2) de salida del dispositivo
7.Discusión
Tras realizar la revisión bibliográfica y de conceptos del funcionamiento de la estimulación eléctrica
transcraneal, se vió que existen algunos problemas con el funcionamiento del dispositivo implementado
a lo largo de éste proyecto. En primer lugar, asi se este usando una frecuencia de estimulación baja y se
tenga una idea del componente resistivo de impedancia de los sujetos a estimular, ésta no se comporta
como una constante, por lo que la corriente inyectada por una fuente de voltage fija tampoco lo será.
Este cambio volatil de impedancia de los sujetos se pudo observar en las pruebas de placa completa .
Debido a conflictos en la documentación de la tarjeta base, y a falta de archivos fuente como el
proyecto de la aplicación de android y demoras con el codigo fuente del microcontrolador, se requirió
de un tiempo significativamente mayor al proyectado inicialmente para lograr el funcionamiento de-
seado del dispositivo. Debido a esto, no se tuvo tiempo para llevar a cabo pruebas del estimulador
en ratas. Se considera que este es un factor relevante ya que, al inicio del proyecto, se asumı́a que
la herramienta de control del dispositivo y el firmware del microcontrolador ya estaŕıan desarrollados,
y las dificultades presentadas en este sentido requirieron trabajo adicional no considerado inicialmente.
Mientras funcionaba el dispositivo, se presentó un problema importante en el tipo de señales generadas
en que, como se discutió en la sección de marco teórico, el manejo de la fase de la señal generada es
fundamental para ejecutar experimentos y reportar resultados de estimulación eéctrica transcraneal.
En el dispositivo, la única forma de pseudocontrolar la fase de la onda de salida era usar los comandos
de OFF y ON y esperar que el módulo bluetooth reaccionase a tiempo para reiniciar la onda generada.
A pesar de las dificultadas presentadas, se considera que se cumplieron los objetivos del proyecto, a
excepción de las pruebas del estimulador sobre un sujeto animal y el uso del mimso en un estudio
comportamental.
20
8.Conclusiones y trabajos futuros
8.1 Conclusiones
Se implementó un dispositivo de estimulación electrica transcraneal, que pudiese generar señales bipo-
lares de voltage y frecuencia variable, de distintas formas. Adicionalmente se realizó una caracterización
de impedancia sobre cráneos de ratas Wistar para estimar la corriente inyectada por el dispositivo. Se
calculó un sistema de resistencias y capacitancias que puede ayudar a estimar el comportamiento de
estimuladores al actuar sobre distintas regiones del cráneo aunque hizo falta una comparación a fondo
entre el modelo y el sujeto real ante diferentes tipos de estimulos.
Se considera que los resultados obtenidos en este proyecto pueden llevar a la terminación de una
herramienta hardware completa y que pueda ejercer estimulación eléctrica transcraneal tanto en DC
como AC con un amplio rango de prestaciones y del cual se puede realizar una caracterización aún
más detallada para garantizar que el equipo si este ejerciendo estimulación sobre sujetos animales.
8.2 Trabajo Futuros
Se sugiere la implementación de un segundo potenciometro digital que controle un voltaje DC que,
en configuración de sumador con la salida actual, permita la adición de un nivel de offset controlable
por el usuario. Adicionalmente, dada la naturaleza del campo de estimulación eléctrica transcraneal,
y a la necesidad de controlar y reportar con exactitud la corriente inyectada en cada prueba, se cree
conveniente que el dispositivo actual funcione para regular una fuente de corriente de salida variable,
y permita manejar el rango de valores que se requiere para este tipo de investigaciones.
Finalmente, se cree que el modulo no usada del multiplexor de la tarjeta se puede elegir entre señales
sinusoidales o de corriente directa como salida final, lo que ampliaria las presstaciones del equipo y le
permmitiŕıa funcionar en una gama más amplia de estudios de estimulación.
21
Referencias
[1] Antal. Transcranial alternating current stimulation (tacs). Frontiers in Human Neuroscience,
7:317, 2013.
[2] S. Binder. Transcranial slow oscillation stimulation during sleep enhances memory consolidation
in rats. Brain Stimulation Journal, 7:508–515, 2014.
[3] A. Datta. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: Improved spatial
focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimulation Journal,
2:201–207, 2009.
[4] E. J. F Bolzoni, M Baczyk. Subcortical effects of transcranial direct current stimulation in the
rat. Journal of Phisiology, 2013.
[5] F. Gasca. Finite element simulation of transcranial current stimulation in realistic rat head model.
IEEE EMBS Conference on Neural Engineering, 2011.
[6] F. Gonzales. Desarrollo de un prototipoportatil para la adquisicion y almacenamiento de senales
eeg. 2013.
[7] D. Henao. Diseno y fabricacion de un dispositivo de estimulacion cerebral transcranial de corriente
directa (tdcs) para la modulacion y control de ritmos cerebrales. Trabajo en desarrollo.
[8] J. Lopez. Wireless electroencephalogram acquisition system for recordings in small animal models.
29th Southern Biomedical Engineering Conference, 2013.
[9] D. F. S. M. J. AMINOFF, F. BOLLER. Handbook of clinical neurology. 2013.
[10] O. Morales. Design, implementation and validation of a wireless brain stimulator for studying
animal model of parkinson (wbs). Trabajo en Desarrollo.
[11] P. W. Nitsche. Transcranial direct current stimulation. Restorative Neurology and Neuroscience,
29:463–492, 2011.
[12] A. Salazar. Amplificador operacional. Universidad de los Andes-Contenido de curso de Funda-
mentos de circuitos, pages 79–97.
[13] Saturnino. On the importance of electrode parameters for shaping electric field patterns generated
by tdcs. NeuroImage, 120:25–35, 2015.
22
A.Resumen Ejecutivo
IMPLEMENTACIÓN DE HARDWARE PARA
ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA TRANSCRANEAL, Y
CARACTERIZACIÓN DE IMPEDANCIA DE SEÑALES
APLICADAS POR EL EQUIPO EN ANIMALES
PEQUEÑOS
Estudiante: Gabriel Alejandro Sánchez Ávila
Asesor: Fredy Enrique Segura-Quijano PhD
Coasesor: Mario Valderrama PhD
A.1 Objetivos
A.1.1 Objetivos generales
Implementación de Hardware para estimulación eléctrica transcraneal, y caracterización de impedancia
de señales aplicadas por el equipo en animales pequeños.
A.1.2 Objetivos espećıficos
- Implementar un sistema para estimular con señales eléctricas de tipo pulsada, unipolar, bipolar,
sinusoidal y señales arbitrarias definidas por el usuario
- Definir protocolos de experimentación.
- Caracterizar la impedancia de las diferentes señales aplicadas previo al desarrollo en pruebas en
animales.
- Generar curvas de impedancia de un segmento de craneo de ratón en diferentes frecuencias y con
variación de corriente.
- Caracterizar la impedancia de las diferentes señales aplicadas previo al desarrollo en pruebas en
animales.
- Validar el desempeño del sistema implementado con pruebas en animales mediante uso de dispositivo
de recepción desarrollado en trabajos previos.
- Generar curvas de impedancia de un segmento de craneo de raton en diferentes frecuencias y con
variación de corriente.
23
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
PRESENTACIÓN DE PROPUESTA DE PROYECTO DE GRADO
SEMESTRE: 2016-01
FECHA: 2015-11-20
PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE: Ingeniero Electrónico
ESTUDIANTE: Gabriel Alejandro Sánchez Ávila CODIGO: 201013958
TITULO DEL PROYECTO: IMPLEMENTACIÓN DE HARDWARE PARA ESTIMULACIÓN
ELÉCTRICA TRANSCRANEAL, Y CARACTERIZACIÓN DE IMPEDANCIA DE SEÑALES APLI-
CADAS POR EL EQUIPO EN ANIMALES PEQUEÑOS
DECLARACION:
1 - Soy consciente que cualquier tipo de fraude en esta Tesis es considerado como una falta grave en
la Universidad. Al firmar, entregar y presentar esta propuesta de Tesis o Proyecto de Grado, doy
expreso testimonio de que esta propuesta fue desarrollada de acuerdo con las normas establecidas por
la Universidad. Del mismo modo, aseguro que no participé en ningún tipo de fraude y que en el trabajo
se expresan debidamente los conceptos o ideas que son tomadas de otras fuentes.
2- Soy consciente de que el trabajo que realizaré incluirá ideas y conceptos del autor y el Asesor y
podrá incluir material de cursos o trabajos anteriores realizados en la Universidad y por lo tanto,
daré el crédito correspondiente y utilizaré este material de acuerdo con las normas de derechos de
autor. Aśı mismo, no haré publicaciones, informes, art́ıculos o presentaciones en congresos, seminarios
o conferencias sin la revisión o autorización expresa del Asesor, quien representará en este caso a la
Universidad.
Firma (Estudiante)
Código: 201013958
CC: 1022375917
Vo.Bo. ASESOR (Firma) Vo.Bo. COASESOR (Firma)
Nombre: Fredy Enrique Segura-Quijano Nombre: Mario Valderrama
Vo.Bo. COASESOR (Firma)
Nombre: Olguer Morales
Tabla de contenido
1 Caracterización del problema (Justificación) 1
2 Marco teórico 2
3 Caracterización del proyecto 3
3.1 Objetivos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3.2 Objetivos espećıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3.3 Alcance (compromisos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
4 Contexto del proyecto y tratamientos 4
4.1 Suposiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.2 Restricciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.3 Factores de riesgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
5 Cronograma 5
5.1 Identificación y descripción de hitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5.1.1 Comienzo del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5.1.2 Diseño y montaje de dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5.1.3 Validación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5.1.4 Trabajo final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5.1.5 Entrega final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5.2 Cronograma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5.3 Cronograma planteado por el asesor para entregas parciales y finales. . . . . . . . . . . . 6
6 Recursos 7
Referencias 7
ii
1.Caracterización del problema (Justificación)
La estimulación con patrones cerebrales se ha estudiado como una alternativa viable a tratamientos
como medicamentos o ciruǵıas, para mejorar la calidad de vida de pacientes que padecen de enfer-
medades neurodegenerativas. Para lograr un monitoreo continuo de los efectos inmediatos y a medio
plazo de la estimulación cerebral con diferentes tipos de señales, se requiere una herramienta integrada,
capaz de realizar las funciones de estimulador, sensor de señales EEG de respuesta y transmisor de
dichas señales obtenidas para su posterior análisis. Este tipo de dispositivo requeriŕıa un microcontro-
lador capaz de controlar las tareas de estimulación, adquisición y env́ıo de señales de EEG.
Actualmente existen dispositivos capaces de estimular el cerebro de roedores [6] [3], aśı como dispos-
itivos de adquisición y almacenamiento interno de señales EEG [4]. Sin embargo, con un dispositivo
de propósito espećıfico que cumpla éstas tareas de manera integrada, y que pueda trasmitir los datos
adquiridos inalámbricamente se puede acelerar la investigación de enfermedades neurodegenerativas y
otras condiciones cerebrales en modelos animales como ratas.
Con este proyecto se plantea realizar la implementación de un dispositivo de estimulación eléctrica
transcraneal para animales pequeños, con una tecnoloǵıa que soporte una posterior adecuación para
adquisición de EEG, como lo es la tecnoloǵıa Freescale.
1
2.Marco teórico
La estimulación eléctrica transcraneal (TES por sus siglas en inglés) consiste en la modificación de
actividad neuronal en el cerebro por medio de un campo eléctrico inducido o por medio de impulsos
de corriente.
Tradicionalmente, un dispositivo de estimulación eléctrica transcraneal se compone de un generador
de onda que produce campo eléctrico en los electrodos colocados en la superficie del cráneo del sujeto
[5].La estimulación por corriente directa (tDCs) es una subcategoŕıa de la TES, en la que se utilizan
pulsos de corriente directa para generar campo eléctrico; este método ha sido explorado previamente
en la Universidad de los Andes [3].
Por otro lado, señales de 0.75 Hz y en los rangos de 10 a 12 Hz sobre lacorteza frontal (tACs) han
evidenciado cambios en los patrones de memoria [6]. Un tercer subtipo de TES (tRNs) trata con
un espectro de frecuencia más alto (entre 100 a 640Hz) que aumenta la sensibilidad de la frecuencia
motora, pero no existe una frecuencia espećıfica asociada a esta. Todos estos han sido explorados por
el trabajo desarrollado por Morales [6], en que se utilizaba un generador de señales para obtener un
amplio rango de frecuencias posibles para estimulación.
Por otro lado, las señales de Electroencefalograma (EEG) son una herramienta ampliamente utilizada
para el diagnóstico de patoloǵıas neurodegenerativas y motoras, por medio de la comparación de
patrones del paciente con estándares de literatura para comportamientos regulares. En la Universidad
de los Andes se han realizados dispositivos para la adquisición y transmisión de éste tipo de señales
de manera no invasiva [2], en los cuales se buscaba que el dispositivo fuese portátil y de fácil manejo.
2
3.Caracterización del proyecto
3.1 Objetivos generales
Implementación de Hardware para estimulación eléctrica transcraneal, y caracterización de impedancia
de señales aplicadas por el equipo en animales pequeños.
3.2 Objetivos espećıficos
- Implementar un sistema para estimular con señales eléctricas de tipo pulsada, unipolar, bipolar,
sinusoidal y señales arbitrarias definidas por el usuario
- Definir protocolos de experimentación.
- Caracterizar la impedancia de las diferentes señales aplicadas previo al desarrollo en pruebas en
animales.
- Validar el desempeño del sistema implementado con pruebas en animales mediante uso de dispositivo
de recepción desarrollado en trabajos previos.
3.3 Alcance (compromisos)
Se presentará el dispositivo de estimulación con tecnoloǵıa Freescale implementada, asi como una
caracterización de impedancia de los tipos de señales de salida del mismo. Adicionalmente, se espera
realizar una toma de datos de al menos 2 semanas para validar el funcionamiento del dispositivo.
3
4.Contexto del proyecto y tratamientos
4.1 Suposiciones
Se espera que se cuente con el diseño del dispositivo desarrollado en [6] como base para este trabajo.
Para su validación, se espera contar con un dispositivo de adquisición de EEG [4]
4.2 Restricciones
Se asume que la herramienta hardware y software para la lectura de señales EEG ya está desarrollada
o se realiza de manera paralela, aśı como la interfaz de usuario para definir el tipo de señal para
estimulación.
4.3 Factores de riesgo
Se espera que algunas dificultades puedan presentarse con el dispositivo desarrollado. En primer
lugar, la alimentación supone un reto importante debido a los diferentes voltajes de alimentación de
los dispositivos requeridos como el microcontrolador, módulo de transmisión inalámbrica y sistema de
adquisición. Adicionalmente, el env́ıo de componentes provenientes del exterior puede suponer retrasos
en el cronograma planteado.
4
5.Cronograma
5.1 Identificación y descripción de hitos
5.1.1 Comienzo del proyecto
En esta fase del proyecto se determinaran las especificaciones del sistema. Se determinaran los com-
ponentes finales a usar en el dispositivo y se realizará el protocolo de pruebas del funcionamiento del
mismo.
5.1.2 Diseño y montaje de dispositivo
Se realizará el diseño circuital del dispositivo, montaje y pruebas iniciales.
5.1.3 Validación
Se realizara la validación de cada parte del sistema sobre los animales de prueba tras definir un
protocolo de validación, asi como la caracterizacion de impedancia.
5.1.4 Trabajo final
Se realizaran las pruebas finales del dispositivo, el análisis de datos recogidos y se hará la preparación
del documento y presentación final.
5.1.5 Entrega final
Entrega final de documento.
5.2 Cronograma
Figura 5.1: Cronograma propuesto
5
SECCIÓN 5. CRONOGRAMA 6
5.3 Cronograma planteado por el asesor para entregas par-
ciales y finales.
Se propone un sistema de presentaciones durante la sesión de seminario de la ĺınea de investigación,
en las cuales se evalúa el cumplimiento de los alcances del proyecto a la fecha. Cada presentación
debe tener un soporte digital tipo presentación. Todos los archivos del proyecto serán compartidos en
una carpeta de Dropbox/One Drive con el asesor. La siguiente tabla muestra los compromisos, cada
entrega tiene una presentación y parte del documento final.
Semana Entrega correspondiente
Semana 1 Planeación
Semana 2 Contexto, marco teórico, antecedentes, metodoloǵıa y cronograma.
Semana 3 Diseño básico de ingenieŕıa. Lluvia de ideas, Diagrama de caja negra.
Semana 4 Diseño detallado de ingenieŕıa. Diagrama de caja blanca. Actualización de
herramientas necesarias. Matriz de valor para selección tecnológica
Semana 8 Entrega parcial de documento
Semana 17 Entrega de prototipo final y documento final
* Cada entrega o reunión de trabajo en el seminario tendrá una valoración de A (Aprobado) o R
(Reprobado) según criterio del profesor.
** En caso de tener algún R, automáticamente el profesor está recomendando retirar la materia (caso
mitad de semestre) o no realizar la presentación ante el jurado seleccionado por el departamento (caso
final de semestre)
*** El estudiante se compromete a hacer presentaciones en el seminario de la ĺınea de investigación,
a cumplir los requisitos del departamento y a elaborar un poster, art́ıculo o tutorial tipo wiki en caso
de solicitarlo el asesor de tesis.
6.Recursos
Se espera que el costo de desarrollo del dispositivo incluyendo componentes, elaboración de PCB y
soldado superficial de la misma no supere $1000 USD; no se tiene en cuenta de momento potenciales
costos de env́ıo o casillero virtual de ser necesario. Para La elaboracion de PCB se utilizará el software
KiCad o Eagle de acuerdo a lo que la tarjeta requiera.
Adicionalmente, se requiere asistencia para el implante de electrodos en los animales de prueba para
validación del dispositivo, de no contarse con ellos al iniciar la fase de pruebas. Adicionalmente se
requiere la solicitud de espacios para el desarrollo de las pruebas en las semanas propuestas, pero éstas
están dispuestas a cambios según disponibilidad dada por la Universidad.
7
Referencias
[1] E. J. F Bolzoni, M Baczyk. Subcortical effects of transcranial direct current stimulation in the rat.
Journal of Phisiology, 2013.
[2] F. Gonzales. Desarrollo de un prototipo portatil para la adquisicion y almacenamiento de senales
eeg. 2013.
[3] D. Henao. Diseno y fabricacion de un dispositivo de estimulacion cerebral transcranial de corriente
directa (tdcs) para la modulacion y control de ritmos cerebrales. Trabajo en desarrollo.
[4] J. Lopez. Wireless electroencephalogram acquisition system for recordings in small animal models.
29th Southern Biomedical Engineering Conference, 2013.
[5] D. F. S. M. J. AMINOFF, F. BOLLER. Handbook of clinical neurology. 2013.
[6] O. Morales. Design, implementation and validation of a wireless brain stimulator for studying
animal model of parkinson (wbs). Trabajo en Desarrollo.
[7] P. W. Nitsche. Transcranial direct current stimulation. Restorative Neurology and Neuroscience,
29:463–492, 2011.
8
 
 
 
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B.Protocolo para medicion de impedancia
en tejido
El procedimiento de análisis de impedancia de muestras de cráneo de rata Wistar se realizará en el Anal-
izador de impedancia de precisión Agilent 4294A disponible en el laboratorio Sala limpia (ML-306). Se
tendrán 4 muestras de cráneo, en combinación con otros tejidos (corteza). Estas estarán almacenadas
en contenedores de acŕılico, con cables dispuestos para la conexión al analizador de impedancias si se
hace adentro del laboratorio, pero este contenimiento no es necesario si el equipo puede instalarse en
otro lugar.
1. El analizador de impedancias debe encenderse al menos 30 minutos antes de que se realicen las
medidas pertinentes. Al inicio de cada sesión de medición se debe resetear los ajustes del equipo para
evitar parámetros definidos irregularmente; esto se hace presionando el botón Preset del equipo. En-
cender el computador conectado a la muestra para realizar la adquisición de datos.
2. Se utilizará el accesorio 16089A conectado a cables fijos a las superficies de la muestra. Para este
accesorio se debe seleccionar la configuración de adaptador del Agilent como NONE en el menú de
calibración por medio del botón [Cal]. Para la conexión se utiliza un adaptador de conexión directa
de 4 terminales. Fijar esta conexión entre el adaptador y el frente del equipo por medio de los seguros
en los extremos del adaptador.
3. Para definir el tipo de medida, se usará el menú “Measurement Parameter” que se accede por medio
del botón [Meas]. En este caso seleccionaremos el valor absoluto Z y fase de impedancia en las curvas
A y B respectivamente.
4. Los clips Kelvin del 16089A se conectaran a cables de acero inoxidable soldados a láminas de plata
fijas en la muestra. Como se mencionó anteriormente, estos cables son lo único que puede salir de los
contenedores de acŕılico. Realizar la conexión de los clips Kelvin a los cables de la muestra correspon-
diente.
5. Se realizará en principio un barrido de frecuencias desde 40Hz (frecuencia permitida más baja)
hasta 10kHz definiendo el parámetro por medio del botón [Sweep] y [Parameter] seleccionando la
opción FREQ. El rango se define con los botones de [Start] y [Stop] e ingresando los valores de inicio y
parada. En este tipo de prueba se tiene una corriente fija, definida por medio de la opción OSC UNIT
seleccionando el valor CURR e ingresando el valor de corriente deseado.
6. Crear una copia del archivo de Excel disponible para la adquisición de datos, de preferencia con
el nombre de la curva obtenida. Dentro de la copia del archivo seleccionar la opción “Get Data”
disponible en la pestaña principal.
7. Posteriormente se realizará un barrido de corriente para observar los cambios de los parámetros de
impedancia para diferentes valores hasta 20mA. Para elegir oscilación de corriente nuevamente se usa
el botón [Sweep] y [Parameter] seleccionando en esta ocasión la opción OSC LEVEL y seleccionando
CURR con la opción OSC UNIT. Para este tipo de barrido se requiere una frecuencia de prueba fija
que se define con el botón [Source] y con el botón FREQUENCY; finalmente se ingresa el valor de
deseado. Procurar definir esta frecuencia antes de guardar la curva de barrido de corriente.
8. Crear una copia del archivo de Excel disponible para la adquisición de datos, de preferencia con
el nombre de la curva obtenida. Dentro de la copia del archivo seleccionar la opción “Get Data”
disponible en la pestaña principal. Nótese que este es un archivo diferente al creado en el paso 6 ya
que se trata de una nueva curva.
35
APÉNDICE B. PROTOCOLO PARA MEDICION DE IMPEDANCIA EN TEJIDO 36
9. Repetir los pasos 4 a 8 para cada una de las muestras requeridas.
10. Guardar todas las curvas obtenidas en una memoria USB para posterior análisis.
11. Para obtener los parámetros de modelo circuital utilizar el menú [Display] e ir a la segunda página
de opciones. Seleccionar EQUIV CKT, y entrar al modo de circuito equivalente en la opción CKT
on OFF. En este momento se muestran en pantalla las opciones de topoloǵıas circuitales, presionar
SELECT CIRCUIT y elegir A, B C D o E para obtener los parámetros del modelo deseado (R, C y
L) por medio de la opción CALC PARMS. Registrar estos valores numéricos donde se desee.
12. Desconectar el accesorio removiendo los seguros y apagar el equipo analizador de impedancias una
vez se obtengan todas las curvas deseadas. Adicionalmente, apagar el computador conectado al equipo
una vez se guarden los datos.
C.Curvas de impedancia sobre craneo de
ratas I
Todas las curvas de medición de impedancia aqúı reportadas corresponen a medición entre un electrodo
en la corteza frontal contra un electrodo de retorno en la región especificada en la descripción de cada
grafica, a medida que se remov́ıa tejido blando.
Figura C.1: Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a placa completa fronto-occipital de cabeza
de rata.
Figura C.2: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a placa completa fronto-occipital de cabeza
de rata.
37
APÉNDICE C. CURVAS DE IMPEDANCIA SOBRE CRANEO DE RATAS I 38
Figura C.3: Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente base de craneo dorsal.
Figura C.4: Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente encefalo dorso.
APÉNDICE C. CURVAS DE IMPEDANCIA SOBRE CRANEO DE RATAS I 39
Figura C.5: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente encefalo dorso.
FiguraC.6: Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a corteza.
APÉNDICE C. CURVAS DE IMPEDANCIA SOBRE CRANEO DE RATAS I 40
Figura C.7: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a corteza.
Figura C.8: Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a meninges.
APÉNDICE C. CURVAS DE IMPEDANCIA SOBRE CRANEO DE RATAS I 41
Figura C.9: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a meninges.
Figura C.10: Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en
Amperios, la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la
columnda derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a hueso techo del craneo.
APÉNDICE C. CURVAS DE IMPEDANCIA SOBRE CRANEO DE RATAS I 42
Figura C.11: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a hueso techo del craneo.
D.Curvas de impedancia en craneo de ratas
II
Para ver los puntos entre los cuales se midió impedancia referirse a figuras 5.1 y 6.6.
Figura D.1: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia entre puntos 1 y 2
Figura D.2: .Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia entre puntos 1 y 2
43
APÉNDICE D. CURVAS DE IMPEDANCIA EN CRANEO DE RATAS II 44
Figura D.3: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia entre puntos 1 y 3
Figura D.4: .Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia entre puntos 1 y 3
APÉNDICE D. CURVAS DE IMPEDANCIA EN CRANEO DE RATAS II 45
Figura D.5: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia entre puntos 1 y 4
Figura D.6: .Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia entre puntos 1 y 4
APÉNDICE D. CURVAS DE IMPEDANCIA EN CRANEO DE RATAS II 46
Figura D.7: Curva de barrido de frecuencia a corriente fija de 200uA. El eje X se encuentra en Hz,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia entre puntos 1 y 5
Figura D.8: .Curva de barrido de corriente a frecuencia fija de 40Hz. El eje X se encuentra en Amperios,
la columna izquierda corresponde a los valores de modulo de impedancia (curva roja) y la columnda
derecha es el valor de fase (curva azul). Correspondiente a impedancia entre puntos 1 y 5
	Introducción
	Descripción de la problemática y justificación del trabajo
	Alcance y productos finales
	Objetivos
	Objetivos generales
	Objetivos específicos
	Marco teórico, conceptual e histórico
	Marco Teórico
	Marco Conceptual
	Marco Histórico
	Definición y especificación del trabajo
	Definición
	Especificaciones
	Metodología del trabajo
	Plan de trabajo
	Búsqueda de información
	Alternativas de desarrollo
	Trabajo realizado
	 Caracterización de tejido
	 Modificación y ensamble de estimulador
	 Activación de dispositivo
	Validación del trabajo
	Metodología de prueba
	Resultados de medida de impedancia sobre ratas
	Evaluación del plan de trabajo
	Discusión 
	Conclusiones y trabajos futuros
	Conclusiones
	Trabajo Futuros
	Referencias
	Resumen Ejecutivo
	Objetivos
	Objetivos generales
	Objetivos específicos
	Protocolo para medicion de impedancia en tejido
	Curvas de impedancia sobre craneo de ratas I
	Curvas de impedancia en craneo de ratas II