Diseño y construcción de un electrocardiógrafo (derivación bipolar)
Presentado por Abel Fernández Marlon lagos
Para: ng! aura polo
"niversidad del #agdalena
ntroducción
$s un procedi#iento de diagnóstico con el %ue se obtiene un registro de la actividad el&ctrica del corazón! $s la t&cnica #ás usada para el estudio electro'siológico del corazón debido a %ue es un #&todo no invasivo y per#ite registrar la actividad el&ctrica del corazón desde la super'cie del cuerpo u#ano!
Desde sus inicios el $*+ a sido interpretado a partir de la #orfolog,a de las ondas y co#ple-os %ue co#ponen el ciclo card,aco y de las #ediciones de intervalos de tie#po entre las diferentes ondas co#ple-os y seg#entos! .as contracciones r,t#icas del corazón están controladas por una serie ordenada de descargas el&ctricas %ue se originan en el nodo sinusal de la aur,cula dereca y se propagan a los ventr,culos a trav&s del nodo aur,culoventricular y del az de /is (un az de 'bras neuro#usculares)!
Mediante electrodos aplicados en varias regiones del cuerpo se puede obtener tras a#pli'carlas un registro de estas descargas el&ctricas (trans#itidas por los te-idos corporales desde el corazón asta la piel)! $ste registro se lla#a electrocardiogra#a! $l electrocardiogra#a ($*+) es el registro grá'co en función del tie#po de las variaciones de potencial el&ctrico generadas por el con-unto de c&lulas cardiacas y recogidas en la super'cie corporal!
Descripción del proyecto 0uestro proyecto se basó en el diseño y construcción de un electro cardiógrafo para visualizar la señal bipolar cardiaca en un osciloscopio! "tiliza#os co#ponentes co#o un a#pli'cador de instru#entación (ina123p) para a#pli'car la señal captada de los sensores (electrodos) dado %ue las señales provenientes del cuerpo u#ano son señales #uy pe%ueñas %ue están en el orden de los #icro voltios por ende se necesita a#pli'carlas ta#bi&n se diseñó un 'ltro pasabanda para li#itar las frecuencias ba-as y altas de la señal entrante y un 'ltro recaza banda tipo notc de 45 /ertz para eli#inar el ruido producido por el co#ponte A*!
Derivación bipolar cardiaca .as bipolares creadas por 6illen $intoven registran la diferencia de potencial el&ctrico %ue se produce entre dos puntos (7er Figura 8)!
Figura 7. Triángulo de Einthoven Para su registro se colocan 9 electrodos: razo dereco ;A razo iz%uierdo .A Pierna z%uierda ..! iste entre la pierna iz%uierda (polo positivo) y el brazo dereco (polo negativo) (7er Figura ?)! DIII: ;egistra la diferencia del potencial %ue e>iste entre la pierna iz%uierda (polo positivo) y el brazo iz%uierdo (polo negativo) (7er Figura 15)!
Figura 8. Derivación I
Figura 9. Derivación II
Figura 10. Derivación III
Materiales utilizados para la construcción del $lectro#iógrafo
Electrodos AgAg!l
$n su for#a básica se trata de un conductor #etálico en contacto con la piel y se utiliza una pasta electrol,tica para establecer y #antener el contacto (7er Figura 18)! @radicional#ente el electrodo se ace de plata ale#ana (una aleación platani%uel)! Antes de aderirlo al cuerpo su super'cie cóncava se cubre con una pasta electrol,tica! .a #isión de los electrodos consiste en recoger la señal de la super'cie cutánea!
Figura 17. Electrodos AgAg!l
Es"eci#caciones t$cnicas: B#pedancia de corriente alterna por deba-o de 2 C6! B7olta-e de desplaza#iento de corriente directa #enor de 155 #7! B;ecuperación de
A%"li#cador de instru%entación &ina1'8"(
El INA128P es un Amplificador de Instrumentación de alta precision,es fabricado con láser lo cual logra un muy bajo oltaje de !ffset "#$%&', con una ariación
"$(#%&)*+' ofreciendo alto reca-o en modo com.n "12$d/ a 0 ≥1$$$'( !peran con alimentaciones tan bajas como 2(2#&, permitiendo uso de bateras y una corriente inmóil de 3$$ µ A má4imo( El INA128P está disponible en encapsulado de 8 pines de plástico con un rango de temperatura "5 6$*+ a 78#*+'( angos del INA128P9 • &oltaje de !ffset bajo9 #$% má4imo( • &ariación baja9 $(#%&)*+ má4imo( • +orriente de offset baja a la entrada9 #na má4imo( • Alto reca-o en modo com.n9 12$d/ mnimo( • Protección de sobreoltaje a la entrada9 6$&( • ango de alimentación9 2(2# a 18&( • +orriente inmóil baja9 3$$ µ A :á4ima( • Encapsulado de 8 pines en plástico(
Deter#ina#os la ganancia del ina123p #ediante la siguiente for#ula: G=1 +
@unción general filtro pasa alta primera orden H ( s )=
A Wc 1 + ai s
@unción de transferencia H ( s )=
Vo − R 2 / R 1 = 1 Vi 1+ R 1 SC
Igualando las funciones 11 − R 2 A = R 1 "1' 1
aiWc = R 1 C
"2'
Be la ecuación "2' despejamos 1 y fijamos el capacitor +1#$nf R 1=
R 1=
1
ai 2 πCfc
1
(1 )( 2 π )( 150 nf )( 5 hz )
=212 kΩ
+omo la ganancia es de AC1$ entonces Be la ecuación "1' despejamos 2 R 2= A∗ R 1=( 10 ) ( 212 kΩ )=2.12 MΩ
Diseño filtro pasa bao (primer orden) fc=5!"z @unción general filtro pasa alta primera orden H ( s )=
A ais 1+ Wc
H ( s )=
Vo − R 2 / R 1 = Vi 1 + R 2∗S∗C
Igualando las funciones 11 − R 2 A = R 1 "1' ai = R 2∗C Wc
"2'
Be la ecuación "2' despejamos 2 y fijamos el capacitor +==nf R 2=
ai 2 πCfc
R 2=
1
( 2 π )( 33 nf )( 50 hz )
= 96 kΩ
+omo la ganancia es de AC1 entonces Be la ecuación "1' despejamos 1
( )(
R 1= A ∗ R 2= 1 96 kΩ
)
= 96 kΩ
Pruebas y resultados obtenidos Despu&s de realizar la respectiva a#pli'cación y el 'ltrado de la señal captada por los sensores(electrodos)la señal resultante se #uestra de la siguiente 'gura1
