jueves, 27 de febrero de 2014

Prototipo Electrocardiógrafo

Prototipo Electrocardiógrafo 




Este prototipo de ECG es un dispositivo portátil con fines didácticos orientado para Estudiantes de Electrónica y Biomédica para realizar captura de los biopotenciales visualizando en una pantalla gráfica el trazado típico de un electrocardiograma pudiéndose realizar ajustes en el tiempo de muestreo en pantalla para aumentar o disminuir el numero de ondas representadas para una mejor apreciación de la señal electrocardiográfica, también posee un control de la amplitud representada como la ganancia de la misma , ajuste de centrado en pantalla y salida de pulso TTL sincronizado con el ritmo cardiaco registrado para acoplar a otros dispositivos compatibles. Alimentado por baterías  que lo convierte en un dispositivo portátil.   
Para mas información sobre electrocardiógrafos en la anterior entrada Aquí  
Este prototipo se montó solo en protoboard para los fines explicados anteriormente esta conformado por una etapa de captura, filtrado y acople de señal y por una etapa de visualización las cuales se representan en la siguiente figura:


La etapa principal que es la de captura esta conformada por el circuito integrado AD620 que es un amplificador operacional para
instrumentación, el cual se configuro semejante a la recomendación del fabricante con algunos cambios hechos gracias a pruebas realizadas, en la siguiente gráfica se aprecia el diagrama de esta etapa que básicamente es la principal para realizar la captura del electrocardiograma.
Click en la imagen para verla más grande

"Para quienes deseen realizar este montaje con lo de la gráfica es suficiente y se puede visualizar en un osciloscopio tiene una salida de 1,2v pp aproximadamente  , lo que se explica a continuación son las etapas adicionales que se realizaron para filtrar la señal y visualizarla en un display gráfico"

La siguiente etapa esta conformada por un filtro activo pasa bajos Blutterworth activo de 5 orden a una Fc de 30Hz (Esta etapa puede ser de menor orden activo o pasivo según la calidad de filtrado que se desee) :


Los valores de los condensadores se aproximan lo mas posible al valor ya sea realizando sumas en serie o paralelo de los condensadores o aproximándolos a un valor cercano conocido.

La siguiente etapa es la de despliegue de imagen en una pantalla lcd gráfica de 128 *32 , el programa se grabo en un pic 16f877A y se compilo en Basic con microcode. Para detallar del programa es que se hizo mejora respecto al despliegue que se obtiene de software ya encontrado como en c para picc que se mejora el relleno de las lineas cuando se esta de un nivel de tensión del eje x , en la  siguiente posición de pantalla es otro nivel de tensión se hace que trace una linea para que se vea mejor la imagen de la forma de onda. esto hace que la señal como la del ECG en especial la de la pico QRS se vea bien y semejante a como se ve en un osciloscopio digital o un programa de pc. y no solo un ´punto y el siguiente otro punto de nivel de tensión.
"el codigo no lo subo, la pantalla se conecta y maneja igual a la de 128 *64."

Como se usa para realizar una toma de señal ECG :

Los electrodos deben ser conectados en los lugares correctos para obtener la lectura deseada como ejemplo se mostraran la ubicación para obtener la lectura de una Derivada II:

Si los electrodos se conectan como esta marcado es decir RA con RA y LA con LA y LL como referencia se obtiene la Derivada I

Ajustes:

Al encender el sistema hay que esperar a que se estabilice y luego desplegara señal , tiene controles para ajustar la amplitud , centrado de la señal y la frecuencia de muestreo para hacer que salgan una o mas formas de onda. 
En  este enlace esta un manual de uso que explica mas como se usa y los ajustes a realizar del prototipo, esta hecho en forma de manual de usuario.

Presentación de la señal

Al realizar los ajustes requeridos se obtiene una imagen correspondiente a la señal visualización de la señal del conjunto de  onda P complejo QRS y onda T; a continuación se muestran e identifican la señal capturada:



Aplicaciones
Para aplicación de imagen de electrocardiografía con fines didácticos para estudio en electrónica y  Biomédica

Controles del sistema
Aumento y disminución de muestreo de imagen, ganancia de captura de Biopotencial, Amplitud y centrado de señal desplegada, ajuste de pulso de salida  TTL.



Accesorios
Electrodos de captura para biopotencial, cables para electrodos, 2  Baterías 9 V dc

Especificaciones Eléctricas
Dos baterías de 9V dc consumo nominal de 120 mA, sensibilidad de entrada  1 a 5 mV salida pulso TTL  (Hi = 3.8v Lo = 0.5V)


La señal capturada tiene una amplitud al representarse en pantalla de un máximo de 5vpp su ganancia total es de 1500 veces  se pueden representar ritmos cardíacos desde menos de 30 BPM hasta 275 BPM, los errores en imagen se pueden ocasionar debido  a interferencias.

Notas  Finales

Porque usar un AO de instrumentacion y no uno comun como un lf 353 o un 741: Se puede hacer con uno de estos pero se obtiene menor ganancia de señal y aun asi hay que conectar 3 para que hagan lo de uno de instrumentacion esto lo entendemos más si vemos el dataseet del AD620 y vemos que viene ya configurados los tres AO para obtener mayor impedancia de entrada que con uno normal.
La diferencia de potencial creada (al originarse el movimiento) por el intercambio químico  en la membrana  de las células que conforman al corazón. Esta diferencia de potencial para poderla capturar se requiere de los electrodos que son  contactos de material conductor colocados firmemente sobre la piel, la capacidad de corriente de esta diferencia de potencial es muy baja es por esto que para poderla registrar se requiere de un instrumento de una impedancia de entrada muy alta "superior a la de un multimetro o un osciloscopio es por esto que no podemos tomar lectura directa con estos instrumentos".

La forma de onda mostrada es real y tomada por mi y de  mi corazón  cuando se realizo el proyecto esto fue hecho por una sola persona, gracias por leer esta entrada y dejen sus comentarios.

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