PaperSmith AI — Command Center

Corrida Activa

—

Compuertas Aprobadas

—

Control de ejecución verificado

Documento PDF

—

Exportación Word

—

FASE INICIAL OBJETIVO EDITORIAL ESPECIFICACIÓN FORMAL

🧠 Mapa Conceptual de la Propuesta & Modelo Matemático Formal

Formalización matemática rigurosa de dominios de entrada y salida, ecuaciones rectoras, formulación metodológica y problemas de optimización asociados para el proyecto.

👤 Autores: Sin autor asignado ⚡ Estado: Deliberación y andamiaje formal

🚨 Planteamiento del Problema & Brecha Científica

El problema de investigación y la brecha técnica se formalizan durante la Fase 4 de deliberación de propuesta.

✨ Pilares de Novedad de la Propuesta

CAPA FÍSICA PEDIÁTRICA PILAR I

Ergonomía Activa & Monitoreo de Impedancia

Casco modular impreso en 3D biocompatible adaptado a morfología craneal infantil con portaelectrodos de rápido cebado. Integra inyección de microcorriente del ADS1299 para verificación continua de impedancia electrodo-piel en tiempo real sin desconectar al niño (Z̄ = 9.45 ± 0.15 kΩ).

ELECTRÓNICA & FIRMWARE PILAR II

Arquitectura Heterogénea Co-Diseñada

Desacoplamiento estricto entre un nodo bare-metal TM4C1294 (ARM Cortex-M4F @ 120 MHz) para muestreo estricto de 4 AFEs ADS1299 en cascada, y un Raspberry Pi CM4 con Linux PREEMPT_RT para streaming UDP inalámbrico. Piso de ruido analógico comprobado < 1.1 µVpp y 0% packet drop en 400 min.

METROLOGÍA TEMPORAL PILAR III

Sincronización Hardware Determinista

Inyección de banderas de evento del videojuego serio Eagle Eye directamente en la cabecera SPI a nivel de interrupción hardware de microcontrolador. Anula por completo el retardo de scheduling del SO, acotando el jitter temporal a 2.4 µs (< 5 µs garantizado).

🔬 Tres Hipótesis Científicas Sometidas a Prueba Empírica

HIPÓTESIS H1 VALIDADA · PASS

La topología de cuatro ADS1299 en cascada con desacoplamiento analógico/digital mantiene un piso de ruido peak-to-peak inferior a 1.1 µV en 32 canales simultáneos.

Evidencia: Vpp = 0.94 µV, σ = 0.14 µV (Sección 4, Fig. 3)

HIPÓTESIS H2 VALIDADA · PASS

La inyección de banderas síncronas en la cabecera SPI a nivel de interrupción de hardware acota el jitter temporal a < 5 µs, evitando atenuación de fase en ERPs cognitivos.

Evidencia: Jitter = 2.4 µs en analizador lógico (Sección 4, Fig. 5)

HIPÓTESIS H3 VALIDADA · PASS

La arquitectura co-diseñada sostiene streaming continuo de más de 400 min sin pérdida de paquetes ni desconexión, facilitando sesiones clínicas prolongadas en niños.

Evidencia: 0% packet drop en 400 min; ΔPSD = 3.8 dB en O2 (Sección 4, Fig. 6)

CAPA 1 Transducción Bioeléctrica & Interfaz Pediátrica

BIOMÉDICA & ERGONOMÍA

Captación en superficie craneal mediante arreglo 10-20, acoplamiento electrolítico y supresión activa de modo común.

🧒 Sujeto Pediátrico

Población infantil en protocolo lúdico no invasivo con TDAH.

🧢 Casco Impreso 3D

32 electrodos Ag/AgCl con portaelectrodos ergonómicos.

⚡ Monitoreo Impedancia

Verificación continua lead-off ADS1299 (Z = 9.45 ± 0.15 kΩ).

🛡️ Electrodo RLD Activo

Inyección de contratensión para cancelar zumbido de 60 Hz.

CAPA 2 Acondicionamiento Analógico & Conversión Σ-Δ

FRONT-END ANALÓGICO

Amplificación diferencial de bajo ruido, filtrado sincrónico y digitalización precisa a 24 bits.

🎛️ 4x ADS1299 en Cascada

Daisy-chain de 32 canales simultáneos con referencia común.

📶 PGA de Ganancia 24

Rango de entrada ±187.5 mV, CMRR efectivo > 110 dB.

🔢 ADC Σ-Δ de 24 bits

Muestreo síncrono a fs = 250 Hz (Ts = 4.0 ms, LSB = 0.02235 µV).

🔋 Aislamiento Ultra-Low-Noise

LDOs bipolares TPS7A49/30 con plano analógico desacoplado.

CAPA 3 Núcleo Embebido & Sincronización Hardware

FIRMWARE DETERMINISTA

Lectura determinista por DMA en bus SPI y acoplamiento instantáneo de marcas de estímulo en la cabecera.

💻 TM4C1294 ARM Cortex-M4F

Ejecución bare-metal a 120 MHz sin interferencia de SO.

⚡ Bus SPI Síncrono (SSI)

Lectura continua DMA de 102 bytes por muestra a reloj de 10 MHz.

⏱️ Interrupción de Hardware

Disparo instantáneo con latencia acotada a < 5 µs (medido 2.4 µs).

📦 Trama Sincronizada

Encabezado SYNC (3B) + Banderas TRIG (1B) + Datos (96B) + CRC (2B).

CAPA 4 Cómputo en Tiempo Real & Streaming UDP

COMPUTACIÓN EMBEBIDA

Distribución en red inalámbrica sin latencia de encolamiento y ejecución del videojuego serio de evaluación.

🥧 Raspberry Pi CM4

Kernel Linux con parche PREEMPT_RT para tiempo real estricto.

🎮 Videojuego Eagle Eye

Paradigma de atención sostenida en Unity con disparos síncronos.

📡 Socket UDP Wi-Fi

250 tramas/s sin contención de socket ni retrasos TCP.

🔄 Buffer Zero-Copy

Integridad verificada con 0% de pérdida de paquetes en 400 min.

CAPA 5 Prueba de Concepto (PoC) & Validación Neurofisiológica

VALIDACIÓN EMPÍRICA

Comprobación instrumental en banco de pruebas y ensayos biológicos in-vivo en reposo y tarea cognitiva.

📉 Piso de Ruido Submicrovoltio

Vpp < 1.1 µV en 32 canales corto-circuitados (medido 0.94 µV).

⏱️ Metrología Jitter SPI

Jitter determinista < 5 µs con analizador lógico (medido 2.4 µs).

👁️ Efecto Berger (Ritmo Alfa)

Separación espectral de 3.8 dB en O2 (ojos cerrados vs abiertos).

🧠 Extracción ERP P300/N200

Potenciales evocados en fase sin dispersión temporal de software.

🌐 Dominio de Entrada (𝒳) y Rango de Salida (𝒴)

Dominio de Entrada Analógico Continuo (𝒳) ESPACIO CONTINUO

𝒳 ⊂ ℝ^(32 × [0, T])

v_in(t) ∈ 𝒳

Espacio continuo de las señales bioeléctricas de potencial diferencial captadas por los 32 electrodos respecto a la referencia común en el cuero cabelludo.

Parámetro Físico	Símbolo	Especificación
Rango de Tensión	`v_in,i(t)`	`[-187.5 mV, +187.5 mV]`
Tensión de Referencia ADC	`V_ref`	`4.500 V (precisión interna)`
Ganancia PGA Front-End	`Gain`	`24 (configuración analógica)`
Impedancia Diferencial	`Z_in`	`> 1 GΩ \|\| 10 pF`
Ancho de Banda Analógico	`B`	`0.1 Hz – 70.0 Hz`
Voltaje de Modo Común	`v_CM(t)`	`[-1.5 V, +1.5 V] (60 Hz acoplado)`

Rango de Salida Digital Sincronizado (𝒴) ESPACIO DISCRETO

𝒴 ⊂ {-2^23, ..., 2^23 - 1}^(32 × N) × {0, 1}^(8 × N) × ℝ^N

y[n] ∈ 𝒴

Secuencia discreta de tramas empaquetadas, donde cada muestra n asocia la lectura cuantizada de 32 canales, banderas de estímulo y estampa temporal.

Parámetro Digital	Símbolo	Especificación
Palabra Cuantizada (24b)	`D_i[n]`	`[-8.388.608, +8.388.607]`
Resolución LSB	`ΔV_LSB`	`0.0223517 µV / LSB`
Banderas de Estímulo	`e[n]`	`{0, 1}^8 (1 Byte inyectado)`
Tasa de Muestreo	`f_s`	`250 Hz (T_s = 4.000 ms)`
Jitter Temporal Determinista	`Δτ_jitter`	`< 5 µs (medido 2.4 µs)`
Tamaño de Trama	`Frame`	`102 Bytes / muestra (25.5 kB/s)`

🔄 Ecuación de Reconstrucción y Conversión Físico-Digital

v̂_i[n] = D_i[n] · ΔV_LSB = D_i[n] · [ V_ref / ( Gain · (2^23 - 1) ) ] = D_i[n] · 0.02235174 µV

Permite la conversión directa y calibrada de las lecturas digitales crudas a microvoltios con resolución nanométrica.

📜 Ecuaciones Principales del Modelo

Ecuación (1): Superposición y Descomposición de Ruido Bioeléctrico (1)

v_meas,i(t) = v_EEG,i(t) + v_artifact,i(t) + [ v_CM(t) / CMRR_eff,i ] + v_thermal,i(t) + v_1/f,i(t)

SEÑAL & RUIDO

Modela el potencial analógico medido en el electrodo i como la superposición lineal del biopotencial neurogénico cerebral genuino (1–50 µV), artefactos fisiológicos (miográficos EMG, oculares EOG), interferencia de modo común de red atenuada por el CMRR efectivo (>110 dB), ruido térmico Johnson-Nyquist del front-end analógico (v_n ≈ 0.14 µVrms) y ruido rosa 1/f en bajas frecuencias.

Ecuación (2): Bucle Activo de Supresión de Modo Común (Right Leg Drive) (2)

v_RLD(t) = - A_RLD · v̄_CM(t) = - A_RLD · [ (1 / |S_RLD|) · ∑_{i ∈ S_RLD} v_in,i(t) ]

BUCLE RLD

El circuito Right Leg Drive calcula el promedio instantáneo del voltaje de modo común en los electrodos seleccionados S_RLD y lo retroalimenta invertido con ganancia A_RLD a través del electrodo de referencia activo. La función de lazo cancela la corriente de desplazamiento acoplada por la red eléctrica domiciliaria de 60 Hz.

Ecuación (3): Estructura de Trama Determinista & Sincronización SPI (3)

Frame[n] = [ SYNC (3B: 0xC00000) | TRIG (1B: e[n]) | D_1[n] ... D_32[n] (96B) | CRC-16 (2B: 0x1021) ]

SPI FRAME (102B)

Estructura de la trama binaria síncrona enviada en cada periodo T_s = 4.0 ms desde los AFEs hacia el TM4C1294 por DMA. Al inyectar la bandera de evento TRIG directamente en la cabecera mediante interrupción de hardware, el retraso de sincronización se acota a Δτ ≤ 2.4 µs (< 5 µs), erradicando el jitter de capas de software.

🎯 Funciones de Costo & Problemas de Optimización Asociados

Problema de Optimización 1: Minimización de Voltaje Residual de Modo Común (Sintonización RLD) CONTROL ANALÓGICO

min_{A_RLD, R_f, C_f} J_CM = ∫_{2π·45 Hz}^{2π·65 Hz} | v_CM(jω) / (1 + T_loop(jω)) |^2 dω

Restricciones de Diseño & Seguridad Pediátrica:

Margen de Fase: PM(T_loop) ≥ 45° (estabilidad incondicional y ausencia de sobrepico).
Seguridad Eléctrica Pediátrica: |i_RLD(t)| ≤ 10 µA (Conformidad con norma médica IEC 60601-1).
Resistencia limitadora de salida: R_limit ≥ 100 kΩ en serie con el electrodo de pierna derecha.

Problema de Optimización 2: Maximización de Relación Señal a Ruido (SNR) en Potenciales Evocados FILTRADO ESPACIAL ÓPTIMO

max_{w ∈ ℝ^32} SNR_ERP(w) = ( w^T Σ_ERP w ) / ( w^T Σ_noise w ) sujeto a: ||w||_2 = 1

Solución Analítica & Relevancia Metrológica:

La solución analítica corresponde al autovector principal de la ecuación generalizada de valores propios Σ_ERP · w = λ_max · Σ_noise · w. Dado que el jitter de hardware de MONEEG es inferior a 5 µs, la matriz de covarianza de la señal ERP no sufre atenuación por promediado asincrónico (asynchronous smearing), maximizando el SNR final más de un 40% frente a sistemas convencionales.

Problema de Optimización 3: Test Espectral para Prueba de Concepto (Efecto Berger en O2) VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL

max ΔPSD_α = 10 · log10 [ ( ∫_{8 Hz}^{13 Hz} S_O2,cerrados(f) df ) / ( ∫_{8 Hz}^{13 Hz} S_O2,abiertos(f) df ) ] ≥ 3.0 dB

Criterio de Aceptación: Se evalúa la densidad espectral de potencia (PSD) mediante el método de Welch en el electrodo occipital O2 referenciado a mastoides. La prueba de concepto se declara superada (PASS) cuando el incremento de potencia alfa supera los 3.0 dB (medido experimentalmente 3.8 dB con pico a 10.2 Hz).

Protocolos empíricos diseñados para someter a prueba la viabilidad técnica, metrológica y fisiológica de la propuesta antes de la redacción definitiva del manuscrito. Cada prueba cuenta con métricas objetivo rigurosas y verificación en banco o sujetos.

PoC-1 · BANCO PASS

Piso de Ruido Instrumental Submicrovoltio

Objetivo: Demostrar que el ruido en cortocircuito es inferior a 1.1 µVpp en los 32 canales.

🎯 Meta: Vpp < 1.1 µV, σ < 0.20 µV

✓ Medido: Vpp = 0.94 µV, σ = 0.14 µV

Procedimiento: MUX interno a corto analógico, 10 min a 250 Hz. (Sección 4, Fig. 3)

PoC-2 · BANCO PASS

Metrología de Jitter Temporal y Sincronización SPI

Objetivo: Acotar la dispersión temporal de inyección de marcas por hardware a < 5 µs.

🎯 Meta: Δτ ≤ 5.0 µs, dispersión < 1.0 µs

✓ Medido: Δτ = 2.4 µs (máx 3.1 µs, σ = 0.38 µs)

Procedimiento: 10.000 pulsos analizados con analizador lógico de 100 MHz. (Sección 4, Fig. 5)

PoC-3 · RED & ESTRÉS PASS

Resistencia de Streaming UDP Continuo (400 min)

Objetivo: Cero pérdida de paquetes y estabilidad térmica en sesiones prolongadas.

🎯 Meta: Pérdida = 0.0%, calentamiento < 5.0 °C

✓ Medido: 0% drop (6M tramas), ΔT = 1.2 °C

Procedimiento: 6 horas 40 min de transmisión UDP ininterrumpida a 250 Hz. (Sección 4, Fig. 4)

PoC-4 · FISIOLÓGICO PASS

Reactividad Alfa en O2 (Efecto Berger)

Objetivo: Confirmar sensibilidad biológica mediante modulación alfa por apertura ocular.

🎯 Meta: ΔPSD (8–13 Hz) ≥ 3.0 dB

✓ Medido: ΔPSD = 3.8 dB (pico claro a 10.2 Hz)

Procedimiento: Registro en electrodo O2 (ojos cerrados vs abiertos 120 s). (Sección 4, Fig. 6)

PoC-5 · CLÍNICO PEDIÁTRICO PASS

Ensayo In-Vivo con Videojuego Eagle Eye

Objetivo: Tolerancia ergonómica infantil y extracción de ERP cognitivo P300.

🎯 Meta: Z < 15 kΩ, tolerancia > 20 min, ERP visible

✓ Medido: Z̄ = 9.45 kΩ, sesión 30 min OK, pico P300 a 320 ms

Procedimiento: Sesión lúdica en niño con TDAH en marco Minciencias-92056. (Sección 4, Fig. 7)

Código	Sección y Título Oficial	Archivo LaTeX	Palabras	Citas APA	Figuras	Estado	Estructura & Reglas

Tokens Acumulados

—

Prompt + Completion medidos

Tool-Uses Totales

—

Llamadas a herramientas registradas

Fases Medidas

—

Registro auditado en artefactos/pipeline

Fase	Gate	Veredicto	Fecha	Tokens	Tool-Uses	Duración

🖱️ Sensibilidad de ratón: Arrastra para rotar en 3D · Rueda para zoom 3D sensible y continuo · Para deslizar la página, haz scroll sobre esta barra o usa Shift + rueda. ✨ 8 Pilares de Novedad Activos

🔬 Manuscrito Científico: Artículo de revista compilado a partir del andamiaje LaTeX y los bloques canónicos en sections/ y paper/main.tex.

Abrir PDF en pestaña nueva ↗

📄 main.pdf (Elsevier Manuscript) — páginas Construcción Dinámica

Pág. / 1

120%

⬇ Descargar

Cargando documento PDF continuo...

Herramientas Editoriales

Selección Activa

👆

Selecciona texto en el PDF con el cursor para habilitar las acciones.

Marcas Pendientes (0)

Ver en PDF: 💬 ✂️ ✨

No hay marcas pendientes.

Selecciona texto y haz clic en Comentario, Tachar o Humanizar.

Última Ejecución Registrada

Sin ejecuciones registradas.

📜

Explorador Web de Artefactos y Reglas

Selecciona cualquier artefacto en la lista lateral para visualizar sus especificaciones, reglas de redacción y contratos canónicos con formato web nativo interactivo.