Un electrocardiograma es usado para medir el promedio y regularidad de los latidos cardíacos, la presencia de algún daño en el corazón, los efectos de fármacos o dispositivos usados para regular el corazón como es el caso de un marcapasos.
El circuito usado en este post es un circuito de amplificación y filtrado de señales biológicas, es decir, que ajustando el valor de la ganancia del amplificador de instrumentación, variando la frecuencia de corte del filtro pasabanda y aumentado más etapas de amplificadores de instrumentación puede ser usado como un electrocardiograma (ECG), electrooculograma (EOG), etc. A continuación veamos las distintas etapas de las que se compone.
Amplificador de Instrumentación:
Los amplificadores de instrumentación son usados para medir señales muy pequeñas y ruidosas las cuales están en el orden de los milivoltios o microvoltios. Está diseñado para tener una alta impedancia de entrada y un alto rechazo en modo común (CMRR).
La ganancia viene dada por 1+(50k/Rg), donde Rg es el valor de la resistencia variable.
Filtro Pasabanda:
El filtro pasabanda está conformado por un filtro pasabajos y un filtro pasaaltos conectados en serie. Debido a que las señales electrocardiográficas están por debajo de los 100Hz, nuestro filtro pasabanda estará diseñado para actuar entre los 0.5Hz y 100Hz.
Filtro Notch:
El filtro notch es también llamado de muesca o filtro rechaza banda por la forma en la que rechaza un rango especial de frecuencias. Este filtro es de mucha utilidad cuando interfieren señales de ruido que no son deseables, las luces fluorescentes, la fuente de voltaje, etc. La frecuencia de 60 Hz introducida por la corriente alterna es difícil de eliminar, pero puede ser reducida con este filtro.
Amplificador:
Al final de todas las etapas se coloca un amplificador inversor de ganancia 100 para compensar la pérdida de señal que se tuvo en los filtros.
Implementación:
Para la implementación del circuito hay que mencionar los siguientes aspectos:
- Todos los capacitores son electrolíticos NO polarizados.
- Todas las resistencias tienen valores comerciales.
- La alimentación es de ±5 voltios.
Electrooculograma:
Para el electrooculograma se realizaron dos placas y los electrodos se colocaron de la siguiente forma:
- La referencia (ground) está en la parte central de la frente.
- Para la lectura horizontal se colocaron los electrodos en las sienes.
- Para la lectura vertical se colocaron los electrodos arriba y debajo del ojo.
Para que este circuito trabaje adecuadamente como un electrooculograma es necesario recalcular los valores de los componentes del filtro pasabanda de 0.5Hz – 100Hz a 0.5Hz – 30Hz.
Electrocardiograma:
- Para introducir la señal a la computadora se utilizó un conector de audio y un potenciómetro para poder reducir la amplitud de la señal a aproximadamente 100 mVpp.
- El programa usado para obtener la señal en la computadora es el Adobe Audition CS5.5.
Para realizar los cálculos de las distintas etapas del circuito de amplificación (corrientes, voltajes, impedancias, etc.) puedes usar el Design Reference de Texas Instruments.
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