Diseño de un electrocardiograma

Introducción

Objetivo del Proyecto
El objetivo de este proyecto además de aplicar adecuadamente conocimientos de electrónica aplicada y de bioinstrumentación, como construir circuito con amplificadores operacionales, fue también aprender a construir un circuito para después imprimirlo y así poder construir el PCB. Para construir el PCB tuvimos que aprender o practicar el arte de soldar, deusar el taladro, así como los equipos básicos que son el generador de funciones, fuente, osciloscopio, entre otro.

Diagrama de bloques

Circuito de referencia
Para construir nuestro electrocardiograma se usaron varias referencias, para construir los filtros activos nos basamos en el documento de Texas Instruments llamado “Filter Design in Thirty Seconds” escrito por Bruce Carter. Usamosfiltros activos Paso Bajos y Paso Altos.

Para el amplificador de instrumentación y del propio electrocardiógrafo nos basamos en la datasheet del amplificador AD620, su figura se muestra más abajo. Cabe mencionar que no lo hicimos exactamente igual, ya que nosotros además hicimos un filtro activo Paso Bajos.

Para la etapa de ganancia usamos un amplificador no inversor y nos basamos en lapráctica de bioinstrumentación así como de nuestro aprendizaje de electrónica aplicada.

Desarrollo

Marco teórico
El cuerpo humano emite voltajes iónicos los cuales no pueden ser detectados con cualquier sensor. Se necesitan electrodos especiales llamados biosensores que detecten estos voltajes y a su vez estos voltajes como son muy pequeños, es necesario amplificarlos para poder obtener señalesapreciables. Usamos el triángulo Einthoven para el diseño de nuestro circuito, esto es, tres electrodos; RA, LA y RL.

Para nuestro proyecto usamos un amplificador de instrumentación. Este amplificador es usado para muchas cosas pero especialmente para aparatos o equipos que trabajan con señales muy débiles. En equipos médicos es muy usado, por ejemplo, en electrocardiogramas,electrooculograma, electromiograma, termopares, electroencefalograma, entre otros. Esto es porque está diseñado para tener una alta impedancia de entrada y un alto rechazo al modo común para así minimizar el error de medida.

Así mismo usamos filtros activos Pasa Bajos y Pasa Altos para limpiar la señal de todo el ruido que produce la fuente, los componentes, los cables, etc. Y por último la etapa de gananciapara amplificar aún más la señal.

Principios de funcionamiento
El principio de funcionamiento de este dispositivo, ECG, es como se explicó antes, una señal muy débil llega al electrodo, el cual está conectado al amplificador de instrumentación. El amplificador de instrumentación amplifica la señal y disminuye el ruido. La señal de salida entonces entra a los filtros, primero al filtro pasobajos y después al filtro paso altos. El filtro paso bajos recorta señales de más de 51Hz, mientras que el filtro paso altos recorta señales de menos de .5Hz. Esto nos sirve para eliminar señales de directa así como ruido. Ya que paso por estos dos filtros y se limpia un poco la señal entonces entra a una etapa de ganancia, esto es un amplificador no inversor para obtener una señal de salida de unvolt.

Principios médicos
Un electrocardiograma es vital que funcione correctamente ya que las consecuencias de que falle pueden ser fatales. Primero que nada si no funciona bien, puede dar un mal diagnostico y lo que es peor si falla eléctricamente o si no se le ponen los circuitos de seguridad necesarios, también podría haber una corriente de fuga que electrocute al paciente. El corazón secompone de dos aurículas y de 2 ventrículos. El corazón se despolariza iónicamente y debe transmitir el impulso desde las aurículas hasta los ventrículos. Esto se logra mediante el nódulo sinusal o nódulo sinoatrial; que funciona como marcapasos cardíaco, es controlado por el SNC, su velocidad en aurículas es de 30cm/s y en la fibra de transmisión es de 40cm/s; el nódulo aurículoventricular que...