DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ELECTROCARDIOGRAFO

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA ELECTRONICA

2010

OBJETIVOS

Generales:

Diseñar un Electrocardiógrafo y observar la respuesta de la derivación I. Obtener una señal de ECG limpia proveniente de la derivación

mencionada anteriormente.

Específicos:

Diseñar un filtro pasabanda de frecuencias de corte de 0.05Hz a 100Hz. Diseñar un filtro notch para atenuar las frecuencias de la red de

alimentación. Diseñar una interfaz en LabView para mostrar la señal proveniente del

circuito y que se adquiere por medio de una tarjeta comercial.

DESCRIPCION

Mediante la implementación de un circuito conformado por un amplificador de instrumentación (INA128 en nuestro caso) se tomarán las señales del orden de los milivoltios generadas por los impulsos eléctricos del corazón. Este dispositivo, se configurará con una guanacia de 10 para amplificar la señal; a la salida del amplificador de instrumentación se conecta un filtro pasabanda con frecuencia de corte inferior de 0.05Hz y superior de 100Hz. Un filtro notch rechaza banda de 60Hz es implementado a la salida de la etapa anteriormente descrita para evitar las frecuencias de la red eléctrica, pero en nuestro caso, que trabajamos con computador portátil, es importante para disminuir el rizado de la señal.

Luego que la señal haya pasado por todas las etapas de filtrado necesarias, es amplificada nuevamente, pero esta vez 100 veces.

Al final, en la salida de esta última etapa amplificadora, tomamos la señal y por medio de una tarjeta de adquisición de datos comercial, la mostramos a través de un diseño previamente realizado en LabView, en donde tendremos una ECG limpia.

PROCEDIMIENTO

El sujeto, con los electrodos dispuestos en la derivación I, se conecta a la entrada del INA 128, que tiene una ganancia de 10:

El electrodo del brazo izquierdo se conecta al pin número 3 del INA 128 mientras que el del brazo derecho al número 2; el electrodo conectado a la parte izquierda de la cadera es la referencia y se conecta directamente a la tierra del circuito.

La señal ahora va rumbo al filtro pasabanda para eliminar la información no deseada:

El filtro notch, es el siguiente implicado en este proceso de eliminar ruido o información indeseada:

Como se puede ver, en serie con el notch se ha puesto un amplificador operacional de ganancia 101 no inversor, con el fin de aumentar mucho más la señal proveniente de los filtros y para verla con mayor claridad.

Nota: La alimentación de todos los amplificadores se hace con +5V y -5V, trabajando también los LM358 de forma dual para que funcionen con estos voltajes.

Lista nuestra señal para ser medida, se hizo uso de la siguiente tarjeta de adquisición de National Instrument para poder visualizar nuestro ECG:

Esta tarjeta es propiedad de la universidad y se facilita a los estudiantes para que desarrollen los trabajos que la requieran.

RESULTADOS

De esta manera, se completó el proceso de sensar la señal, procesarla y adquirirla, para finalmente visualizarla. Se realizó una modificación al filtro pasabajo, pues con la frecuencia de corte de 100Hz aún se filtraba mucho ruido a la señal, por tal motivo, se decidió implementar uno con frecuencia de corte de 40Hz, es decir, un pasbanda de 0.05Hz a 40Hz de forma digital mediante el software LabView, dentro del programa para visualizar la señal ECG. Los resultados fueron los siguientes:

Cabe aclarar que no hay que restarle importancia al circuito pasabanda físico; el digital únicamente se emplea para evitar aquellas frecuencias que por motivo de errores en los valores y comportamiento reales de los componentes se dejan pasar hacia el bloque de interpretación de la señal.

CONCLUSIONES

La movilidad del sujeto de prueba afecta considerablemente la señal ECG adquirida con esta derivación adicionándole ruido.

Los cables altos y largos en el circuito, al igual que los componentes a los cuales no se les ha cortado suficientemente las patas, pueden comportarse como antenas y causar interferencias en la señal ECG.

La señal con el filtro pasabajo de 100Hz no fue tan buena como la obtenida con un filtro alternativo de 40Hz, es decir que la banda de paso del pasabanda entre 0.05 y 40Hz ofrece una mejor respuesta para la visualización de la señal ECG.

RECOMENDACIONES

Para un mejor funcionamiento del filtro notch, es viable conectar una resistencia muy grande (del orden de los MΩ) entre la salida del mismo y el potenciómetro de 1M, en lugar de conectar éste último directamente como se mostró en el esquema. De esta manera se obtuvo una señal mucho más nítida y con menos ruido.

Es importante que el sujeto de prueba no se mueva demasiado en el momento en el que se está tomando su señal ECG.

Para la adquisición de la señal de la última etapa, si no se cuenta con una tarjeta de adquisición, ésta se puede diseñar por medio de un PIC configurado para trabajar ya sea en puerto USB o en serial (RS-232).

Si el filtro notch no funciona adecuadamente, puede realizarse de forma digital en el software LabView.

La señal ECG se puede observar, mientras se hacen las pruebas, por medio de un osciloscopio conectado en lugar de implementar la tarjeta de adquisición de datos, pero es importante para esto utilizar un amplificador de aislamiento para evitar que al sujeto de prueba.

BIBLIOGRAFIA

Dalcame, Grupo de Investigación Biomédica, [Web en línea]. http://www.dalcame.com/ecg.htm. [Consulta: 07-12-2010]