o que diminui sua impedˆancia e provoca o aumento da tens˜ao de interferˆencia originada da tens˜ao de modo comum, o que ser´a visto na se¸c˜ao seguinte (equa¸c˜ao (3.25)). A utiliza¸c˜ao da blindagem de guarda resolve esse problema atrav´es da minimiza¸c˜ao da capacitˆancia entre o condutor de entrada e a blindagem, o que ´e conseguido por meio da conex˜ao da blindagem `a sa´ıda de um buffer com baixa impedˆancia de sa´ıda, cuja entrada ´e o pr´oprio potencial do condutor central (Rijn et al., 1990). A figura 3.5(b) ilustra a referida conex˜ao. Como a impedˆancia de sa´ıda do buffer ´e baixa, as correntes de deslocamento acopladas `a blindagem fluem para o potencial de referˆencia da mesma maneira que na blindagem convencional.
Ca Ca rede elétrica amplificador eletrodo blindagem rede elétrica CIRCUITO EQUIVALENTE Cx Zo Ca amplificador buffer rede elétrica rede elétrica Ca CIRCUITO EQUIVALENTE blindagem eletrodo (a) (b)
Figura 3.5: (a) Ilustra¸c˜ao da blindagem dos cabos de conex˜ao com os eletrodos e seu circuito equivalente. Como pode ser visto na figura, a conex˜ao da blindagem ao potencial de referˆencia impede que a corrente de deslocamento originada da rede el´etrica seja introduzida no circuito de medi¸c˜ao. Contudo, a blindagem tem como conseq¨uˆencia a inser¸c˜ao de uma capacitˆancia na entrada do amplificador (Cx), cujos efeitos negativos est˜ao descritos no texto. (b) Ilustra¸c˜ao do esquema de blindagem de guarda e seu circuito equivalente. Devido `a baixa impedˆancia de sa´ıda do buffer (Zo), a corrente de deslocamento flui para o potencial de referˆencia do amplificador, como no caso anterior, e ainda, a capacitˆancia antes inserida na entrada do amplificador foi removida pelo efeito da realimenta¸c˜ao.
Embora a blindagem seja eficaz na redu¸c˜ao da capacitˆancia de acoplamento dos cabos com a rede el´etrica, o mesmo n˜ao pode ser dito quanto ao acoplamento da rede com os eletrodos diretamente. O modelo proposto por Chimeno e Pall´as-Areny (2000) sugere a divis˜ao de cada uma das capacitˆancias Ca1, Ca2 e Ca3 em duas parcelas, uma relativa ao acoplamento sobre o
eletrodo e a outra representando o acoplamento sobre o cabo. Como as dimens˜oes dos cabos s˜ao muito maiores que as dos eletrodos, a maior parte das capacitˆancias Ca1, Ca2 e Ca3 se dever˜ao
a suas componentes originadas dos cabos. Dessa forma, o emprego da blindagem produzir´a uma significativa redu¸c˜ao das capacitˆancias de acoplamento, mesmo n˜ao sendo eficaz na prote¸c˜ao do eletrodo.
3.4.2 Emprego de Eletrodos Ativos
A segunda abordagem para a redu¸c˜ao dos efeitos das correntes de deslocamento sobre os cabos consiste no emprego de eletrodos ativos, ou seja, a integra¸c˜ao de um buffer ou amplificador ao eletrodo. A sa´ıda do referido buffer alimenta os cabos ligados ao est´agio de entrada do amplificador. As correntes de deslocamento acopladas aos cabos ser˜ao conduzidas ao potencial de referˆencia do amplificador pela baixa impedˆancia de sa´ıda do buffer do eletrodo ativo, semelhantemente ao que ocorre com a blindagem de guarda. Conseq¨uentemente, n˜ao haver´a tens˜ao de interferˆencia originada do produto IenZen (equa¸c˜ao (3.23)).
Da mesma maneira que observado para a blindagem, nota-se que os eletrodos ativos n˜ao s˜ao eficazes na minimiza¸c˜ao do acoplamento das correntes de deslocamento em discuss˜ao diretamente aos eletrodos, a menos que estes possam ser tamb´em blindados. A miniaturiza¸c˜ao dos eletrodos, por outro lado, contribui positivamente para a redu¸c˜ao da capacitˆancia de acoplamento do eletrodo com a rede el´etrica. Embora as duas abordagens tenham sido apresentadas separadamente, nada impede que ambas sejam adotadas, o que, certamente, torna a medi¸c˜ao de biopotenciais bastante robusta `a interferˆencia produzida pelas correntes de deslocamento em quest˜ao.
3.5
Redu¸c˜ao dos Efeitos da Corrente de Deslocamento sobre o
Corpo
Na se¸c˜ao 3.2.1 foi analisado o resultado da corrente de deslocamento acoplada sobre o corpo e sua transforma¸c˜ao em interferˆencia diferencial pelo efeito divisor de tens˜ao. Um pouco adiante, na mesma se¸c˜ao, a an´alise das correntes de deslocamento acopladas sobre os cabos permitiu a conclus˜ao de que tais correntes produzem uma tens˜ao de modo comum sobre a impedˆancia Zg, a qual ´e convertida em tens˜ao de interferˆencia diferencial, novamente, pela diferen¸ca entre as impedˆancias dos eletrodos 1 e 2, conforme demonstrado pelas equa¸c˜oes (3.21) e (3.23).
Esses dois resultados s˜ao combinados para o tratamento da tens˜ao de interferˆencia oriunda da corrente de deslocamento acoplada diretamente ao corpo sob medi¸c˜ao. Para isso ´e necess´ario considerar os casos em que o amplificador possui dois ou trˆes eletrodos.
Outra abordagem adotada para a redu¸c˜ao dos efeitos da referida tens˜ao de modo comum, que pode ser igualmente aplicada a amplificadores de dois ou trˆes eletrodos, consiste do emprego de filtros notch de 60 Hz. Trata-se da freq¨uˆencia fundamental da tens˜ao de interferˆencia em quest˜ao. Na grande maioria das situa¸c˜oes, a m´axima componente de freq¨uˆencia do sinal registrado est´a abaixo de 100 Hz, e por esse motivo, componentes harmˆonicas do sinal interferente s˜ao rejeitadas pelo filtro passa-baixas (anti-aliasing) do amplificador. Em casos particulares, ´e poss´ıvel que os filtros de segundo e terceiro harmˆonicos (120 Hz e 180 Hz) estejam presentes.
Os filtros notch s˜ao freq¨uentemente aplicados a registros de ECG de humanos para a redu¸c˜ao dos efeitos da tens˜ao de interferˆencia em discuss˜ao (Tsai et al., 1994; Joshi e S. C, 1997; Yoo et al., 1997; Franco, 1998; Bock et al., 2000; Gruetzmann et al., 2007; Beck et al., 2009). No entanto, foi observado que sua aplica¸c˜ao a registros de ratos pode causar distor¸c˜ao ao sinal de ECG (Vale- Cardoso e Guimar˜aes, 2010a). Por este motivo, a utiliza¸c˜ao de filtros notch nem sempre ´e adequada ao registro de biopotenciais em animais, o que, definitivamente, refor¸ca a necessidade da an´alise das abordagens discutidas nas se¸c˜oes seguintes.
3.5. CORRENTE DE DESLOCAMENTO SOBRE O CORPO 31