sábado, 12 de junio de 2010
Implementación y desarrollo
IMPLEMENTACIÓN
Materiales:
Resistencias (Ω): -10k-20k-3.2M
Capacitores:-100nF-10uF
Circuitos Integrados-TL084CN
Instrumentación:-Caimanes -Electrodos y Cable blindado (Para Audio)
Materiales de Laboratorio –Osciloscopio -Fuente Dual de 12 y -12vdc
Se implementó una serie de filtros primero un pasa altas y después un pasa bajas. El filtro pasa altas con una ganancia unitaria proporcionada por el amplificador seguidor (buffer), el cual fue realizado con amplificadores TL084 debido a su alta impedancia de entrada, bajo offset y bajo costo.
Es importante señalar que para el funcionamiento adecuado se requiere como fuentes de voltaje baterías de 9 v para evitar introducir ruido de 60 Hz a la señal ECG. El acondicionamiento final para el monitoreo consiste en reducir el ancho de banda de la señal ECG utilizando amplificadores TL084 como filtros pasa bandas de segundo orden, con una frecuencia de corte alta de 0.05Hz y una frecuencia de corte baja de 40Hz con ganancia unitaria. De esta manera obtenemos finalmente la señal ECG que observaremos en el osciloscopio.
EXPERIMENTOS
Para efecto de pruebas se utilizó como paciente a una persona del sexo masculino de aproximadamente 21 años.
RESULTADOS
Las señales obtenidas del paciente muestran resultados satisfactorios con pequeñas observaciones de ruido de 60 Hz en la primera prueba debido a que utilizamos fuentes de voltaje del laboratorio; esperamos para una segunda prueba utilizar baterías para tener mejores resultados.
CONCLUSIONES
-Es necesario hacer diferentes etapas de amplificación y de filtrado para obtener la señal del ECG de manera más óptima.
-Usamos 3 electrodos (un canal), pero puede ser ampliado a ser un multicanal capaz de registrar 12 electrodos. Para obtener resultados precisos y fiables, la selección del lugar y la preparación son de gran importancia., de igual manera la elección de la posición de los electrodos así como el estado del paciente permitirá tener mayor sensibilidad en la adquisición de la señal ECG.
-El buen desempeño de los filtros es indispensable para que cualquier electrocardiógrafo arroje medidas confiables, esto debido a que el ruido característico de magnitudes tan pequeñas tiene frecuencias dañinas para las medidas, por eso es necesario usar baterías de 9v o algún tipo de aislamiento.
REFERENCIAS
[1] http://bioinstrumentacion.eia.edu.co/WebEstudiantes/2 005II/software/ECG.html
[2] http://www.electrocardiografia.es/ondas_ecg.html
[3] http://www.electrocardiograma.org/historia-del-electrocardiografo.html
[4] http://www.cedip.edu.mx/tesinas/tesis_uam/Electrocardiograma%20inalambrico%20de%20monitoreo%20a%20distancia_UAMI13115.pdf
Ultimos adelantos en el mundo
LifeSync ECG: El sistema sin hilos de LifeSync® ECG tiene una patente, elimina los alambres y los cables que conducen o transportan información entre los pacientes y los monitores de ECG, permitiendo la libertad movimiento a través del hospital. Utilizando un sistema Bluetooth®, el sistema de LifeSync® emplea radios de dos vías para recoger y para transmitir ECG. Presentamos sus tres unidades básicas. Se toman en un monitor existente de ECG vía los alambres estándares de ECG. Recibe la respiración y datos de ECG inalámbrico del transmisor-receptor del paciente.
Adquiere ECG y datos de la respiración mediante otro sistema llamado LeadWear® y los envía al transmisor - receptor del monitor mediante tecnología Bluetooth®. Este dispositivo se coloca en el brazo del paciente. Los electrodos existentes unen de manera directa al sistema LeadWear®. Éste está disponible en tres tamaños para ajustarse a la mayoría de los adultos y de adolescentes.
CORSCIENCE Módulo de ECG Bluetooth®
Corscience desarrolló el Módulo Bluetooth de ECG (Fig. 7) que cuenta con tecnología inalámbrica. Se basa en el estándar técnico inalámbrico “Bluetooth”, este dispositivo permite detectar y digitalizar la señal electrocardiográfica en el paciente, para luego transferir la señal digitalizada de manera inalámbrica a cualquier sistema de monitoreo relacionado. Tal sistema de monitoreo solo necesita un receptor inalámbrico que soporte el estándar Bluetooth, así que un simple computador con impresora puede funcionar como sistema de ECG.
Ventajas:
• Señal inalámbrica
• Armado con los mejores algoritmos de detección de señal ECG disponibles en el mercado
• Uso de pilas corrientes tipo AA (duración mínima con 500 Hz y 12 canales: de 10 hrs)
• Alcance de 25m en transferencia de señales ECG de 3, 6 o 12 canales
• Tamaño compacto
• Clip desmontable, permite colocar el dispositivo en ropa, cama, etc.
• Pantalla integrada con señalización óptica de pulso, recepción telemetría
• Señalización acústica
Funciones:
Modos de ECG
• 3 – canales de ECG vía cable de 4 pines
• 6 – canales de ECG vía cable de 4 pines
• 12 – canales de ECG vía cable de 10 pines
Funciones básicas
• Medida continúa de ECG
• Calculo de ritmo Cardiaco con señal acústica
Especificaciones Técnicas
• Alimentación con baterías 2 x AA
• Consumo de corriente < 200 mA
• Resolución: < 2.6 μV/Bit ECG, 18 Bit
• Temperatura de operación 0 - 50 oC, < 95% RH
• Dimensiones (H x B x T): 100 x 60 x 23 mm
• Frecuencia de muestreo por canal de 00 Hz, 500 Hz, opcional 1000 Hz
• Ancho de banda de: 0 Hz – 150 Hz
Electrocardiógrafo Inalámbrico Basado En Bluetooth™ de la UNIVERSIDAD DE MALAGA: Este dispositivo está compuesto por: adquisición y adecuación de la señal, conversión analógico/digital junto con su procesado y transmisión de la misma. Medida de la señal biomédica. Se utilizan cuatro sensores que se sitúan en el tórax del paciente. Con estos los electrodos, se obtienen las tres derivaciones bipolares de las extremidades y las tres monopolares de los miembros. Con seis electrodos más se obtendran las seis derivadas precordiales. La señal es acondicionada eléctricamente, amplificánda por un factor de mil, para su posterior procesado. En la Fig. 8 se muestra su diagrama a bloques. La corriente máxima fue limitada a 13,6μA para un valor de alimentación de 4,5 voltios. El ancho de banda de la señal de electrocardiografía se extiende desde los 0.05 Hz a los 100 Hz. Esto permite utilizar una frecuencia de muestreo de 250 muestras/segundo. Para realizar la digitalización de la señal y su posterior procesado, se utilizo un microcontrolador de bajo consumo (16 bits), el MSP430F149 de Texas Instruments. Dispone de ocho conversores de 12 bits, de los cuales se utilizan cuatro, uno por cada derivada. Una vez digitalizados y procesados los datos correspondientes a las cuatro derivadas, se integra en el electrocardiógrafo la capacidad de comunicación con otros dispositivos BlueTooth estándar. Esto se implementa mediante la utilización de un módulo BlueTooth (cedido por Cetecom™) que transmite los datos agrupados en tramas lógicas. La comunicación entre el microcontrolador y el módulo BlueTooth se realiza a través de una interfaz serie UART configurado a 57600bps y con datos de 8 bits, uno de parada y sin paridad. Como resultado del diseño se obtuvo un electrocardiógrafo (Fig. 10) con un alto nivel de integración (38 x 47 mm), y con una alta capacidad de comunicación inalámbrica (hasta 100m de alcance). El consumo del dispositivo es lo suficientemente bajo (40mA en transmisión) para que con una batería comercial (1000mAhora) tenga una autonomía de 25 horas.
Adquiere ECG y datos de la respiración mediante otro sistema llamado LeadWear® y los envía al transmisor - receptor del monitor mediante tecnología Bluetooth®. Este dispositivo se coloca en el brazo del paciente. Los electrodos existentes unen de manera directa al sistema LeadWear®. Éste está disponible en tres tamaños para ajustarse a la mayoría de los adultos y de adolescentes.
CORSCIENCE Módulo de ECG Bluetooth®
Corscience desarrolló el Módulo Bluetooth de ECG (Fig. 7) que cuenta con tecnología inalámbrica. Se basa en el estándar técnico inalámbrico “Bluetooth”, este dispositivo permite detectar y digitalizar la señal electrocardiográfica en el paciente, para luego transferir la señal digitalizada de manera inalámbrica a cualquier sistema de monitoreo relacionado. Tal sistema de monitoreo solo necesita un receptor inalámbrico que soporte el estándar Bluetooth, así que un simple computador con impresora puede funcionar como sistema de ECG.
Ventajas:
• Señal inalámbrica
• Armado con los mejores algoritmos de detección de señal ECG disponibles en el mercado
• Uso de pilas corrientes tipo AA (duración mínima con 500 Hz y 12 canales: de 10 hrs)
• Alcance de 25m en transferencia de señales ECG de 3, 6 o 12 canales
• Tamaño compacto
• Clip desmontable, permite colocar el dispositivo en ropa, cama, etc.
• Pantalla integrada con señalización óptica de pulso, recepción telemetría
• Señalización acústica
Funciones:
Modos de ECG
• 3 – canales de ECG vía cable de 4 pines
• 6 – canales de ECG vía cable de 4 pines
• 12 – canales de ECG vía cable de 10 pines
Funciones básicas
• Medida continúa de ECG
• Calculo de ritmo Cardiaco con señal acústica
Especificaciones Técnicas
• Alimentación con baterías 2 x AA
• Consumo de corriente < 200 mA
• Resolución: < 2.6 μV/Bit ECG, 18 Bit
• Temperatura de operación 0 - 50 oC, < 95% RH
• Dimensiones (H x B x T): 100 x 60 x 23 mm
• Frecuencia de muestreo por canal de 00 Hz, 500 Hz, opcional 1000 Hz
• Ancho de banda de: 0 Hz – 150 Hz
Electrocardiógrafo Inalámbrico Basado En Bluetooth™ de la UNIVERSIDAD DE MALAGA: Este dispositivo está compuesto por: adquisición y adecuación de la señal, conversión analógico/digital junto con su procesado y transmisión de la misma. Medida de la señal biomédica. Se utilizan cuatro sensores que se sitúan en el tórax del paciente. Con estos los electrodos, se obtienen las tres derivaciones bipolares de las extremidades y las tres monopolares de los miembros. Con seis electrodos más se obtendran las seis derivadas precordiales. La señal es acondicionada eléctricamente, amplificánda por un factor de mil, para su posterior procesado. En la Fig. 8 se muestra su diagrama a bloques. La corriente máxima fue limitada a 13,6μA para un valor de alimentación de 4,5 voltios. El ancho de banda de la señal de electrocardiografía se extiende desde los 0.05 Hz a los 100 Hz. Esto permite utilizar una frecuencia de muestreo de 250 muestras/segundo. Para realizar la digitalización de la señal y su posterior procesado, se utilizo un microcontrolador de bajo consumo (16 bits), el MSP430F149 de Texas Instruments. Dispone de ocho conversores de 12 bits, de los cuales se utilizan cuatro, uno por cada derivada. Una vez digitalizados y procesados los datos correspondientes a las cuatro derivadas, se integra en el electrocardiógrafo la capacidad de comunicación con otros dispositivos BlueTooth estándar. Esto se implementa mediante la utilización de un módulo BlueTooth (cedido por Cetecom™) que transmite los datos agrupados en tramas lógicas. La comunicación entre el microcontrolador y el módulo BlueTooth se realiza a través de una interfaz serie UART configurado a 57600bps y con datos de 8 bits, uno de parada y sin paridad. Como resultado del diseño se obtuvo un electrocardiógrafo (Fig. 10) con un alto nivel de integración (38 x 47 mm), y con una alta capacidad de comunicación inalámbrica (hasta 100m de alcance). El consumo del dispositivo es lo suficientemente bajo (40mA en transmisión) para que con una batería comercial (1000mAhora) tenga una autonomía de 25 horas.
señal de un ECG
Una vez hemos visto la activación eléctrica del corazón, así como las posibles derivaciones que se utilizan para registrar las diferencias de potencial, estamos en disposición de explicar cómo se genera una onda ECG y sus características.
Un período del ECG perteneciente a un individuo sano, consiste en una onda P, el complejo QRS, la onda T y la onda U, tal como se muestra en la siguiente figura.
Las porciones del electrocardiograma entre las deflexiones se denominan segmentos, y las distancias entre ondas se denominan intervalos. El ECG puede ser dividido en los siguientes intervalos y segmentos:
• Onda P: En condiciones normales es la primera marca reconocible en el ECG. Corresponde a la llegada de la señal de activación a las aurículas. Su duración es menor de 100ms y su voltaje no excede los 2,5mV.
• Intervalo PR: Muestra el período de inactivida eléctrica correspondiente al retraso fisiológico que sufre el estímulo en el nodo auriculoventricular. Su duración debe estar comprendida entre los 120 y 200ms.
• Complejo QRS: Es la marca más característica de la señal electrocardiográfica. Representa la llegada de la señal de activación a ambos ventrículos. Su duración es de 80 a 100ms.
• Segmento ST: Comprende desde el final del complejo QRS hasta el inicio de la onda T.
• Onda T: Corresponde a la repolarización ventricular, aparece al final del segmento ST.
• Intervalo QT: Comprende desde el inicio del complejo QRS hasta el final de la onda T y representa la despolarización y repolarización ventricular. Su duración estará entre 320 y 400 ms. A continuación se muestra una tabla con la relación entre el ritmo cardiaco y la duración de este intervalo.
Un período del ECG perteneciente a un individuo sano, consiste en una onda P, el complejo QRS, la onda T y la onda U, tal como se muestra en la siguiente figura.
Las porciones del electrocardiograma entre las deflexiones se denominan segmentos, y las distancias entre ondas se denominan intervalos. El ECG puede ser dividido en los siguientes intervalos y segmentos:
• Onda P: En condiciones normales es la primera marca reconocible en el ECG. Corresponde a la llegada de la señal de activación a las aurículas. Su duración es menor de 100ms y su voltaje no excede los 2,5mV.
• Intervalo PR: Muestra el período de inactivida eléctrica correspondiente al retraso fisiológico que sufre el estímulo en el nodo auriculoventricular. Su duración debe estar comprendida entre los 120 y 200ms.
• Complejo QRS: Es la marca más característica de la señal electrocardiográfica. Representa la llegada de la señal de activación a ambos ventrículos. Su duración es de 80 a 100ms.
• Segmento ST: Comprende desde el final del complejo QRS hasta el inicio de la onda T.
• Onda T: Corresponde a la repolarización ventricular, aparece al final del segmento ST.
• Intervalo QT: Comprende desde el inicio del complejo QRS hasta el final de la onda T y representa la despolarización y repolarización ventricular. Su duración estará entre 320 y 400 ms. A continuación se muestra una tabla con la relación entre el ritmo cardiaco y la duración de este intervalo.
Sistema Eléctrico del Corazón
El corazón tiene cuatro cámaras: dos aurículas y dos ventrículos, izquierdos y derechos. La aurícula derecha recibe la sangre venosa del cuerpo y la envía al ventrículo derecho el cual la bombea a los pulmones, lugar en el que se oxigena y del que pasa a la aurícula izquierda. De aquí la sangre se deriva al ventrículo izquierdo, de donde se distribuye a todo el cuerpo y regresa a la aurícula derecha cerrando el ciclo cardíaco.
Para que la contracción cíclica del corazón se realice en forma sincrónica y ordenada, existe un sistema de estimulación y conducción eléctrica compuesto por fibras de músculo cardíaco especializadas en la transmisión de impulsos eléctricos. Aunque el corazón tiene inervación por parte del sistema nervioso simpático, late aun sin estímulo de este, ya que el sistema de conducción es autoexcitable. Es por esto que un individuo carece de control voluntario sobre los latidos de su corazón.
El sistema de conducción se inicia con la despolarización cardíaca y debe transmitir ese impulso eléctrico desde las aurículas hacía los ventrículos. Para ello se compone de los siguientes elementos: el nódulo sinusal, el nódulo auriculoventricular, el haz de Hiss, con sus ramas derecha e izquierda y las Fibras de Purkinje.
En el cuerpo humano se generan una amplia variedad de señales eléctricas, provocadas por la actividad química que tiene lugar en los nervios y músculos que lo conforman. El corazón, por ejemplo, produce un patrón característico de variaciones de voltaje. El registro y análisis de estos eventos bioeléctricos son importantes desde el punto de vista de la práctica clínica y de la investigación. Los potenciales se generan a nivel celular, es decir, cada una de las células es un diminuto generador de voltaje.
Aunque es posible, con el empleo de microelectrodos, medir el potencial de una sola de ellas, las señales bioeléctricas de interés clínico se producen por la actividad coordinada de grandes grupos celulares. Es este tipo de actividad sincronizada, en el que intervienen muchas células, el que puede registrarse mediante métodos no invasivos, es decir, con el empleo de electrodos de metal colocados en la superficie del cuerpo.8
Un electrocardiograma (ECG) es una prueba física ampliamente utilizada para valorar la condición del corazón en forma no invasiva. Dicha prueba se usa para evaluar el estado del sistema de conducción del corazón, el del músculo, y también, en forma indirecta, la condición de este órgano como una bomba y la aparición de ritmos patológicos causados por daño al tejido de conducción de las señales eléctricas, u otros trastornos no-cardíacos. El ECG es la representación gráfica de la actividad bioeléctrica del músculo cardíaco, por lo que un equipo de registro de ECG (electrocardiógrafo) es comparable a un voltímetro que realiza una función de registrador.
Para que la contracción cíclica del corazón se realice en forma sincrónica y ordenada, existe un sistema de estimulación y conducción eléctrica compuesto por fibras de músculo cardíaco especializadas en la transmisión de impulsos eléctricos. Aunque el corazón tiene inervación por parte del sistema nervioso simpático, late aun sin estímulo de este, ya que el sistema de conducción es autoexcitable. Es por esto que un individuo carece de control voluntario sobre los latidos de su corazón.
El sistema de conducción se inicia con la despolarización cardíaca y debe transmitir ese impulso eléctrico desde las aurículas hacía los ventrículos. Para ello se compone de los siguientes elementos: el nódulo sinusal, el nódulo auriculoventricular, el haz de Hiss, con sus ramas derecha e izquierda y las Fibras de Purkinje.
En el cuerpo humano se generan una amplia variedad de señales eléctricas, provocadas por la actividad química que tiene lugar en los nervios y músculos que lo conforman. El corazón, por ejemplo, produce un patrón característico de variaciones de voltaje. El registro y análisis de estos eventos bioeléctricos son importantes desde el punto de vista de la práctica clínica y de la investigación. Los potenciales se generan a nivel celular, es decir, cada una de las células es un diminuto generador de voltaje.
Aunque es posible, con el empleo de microelectrodos, medir el potencial de una sola de ellas, las señales bioeléctricas de interés clínico se producen por la actividad coordinada de grandes grupos celulares. Es este tipo de actividad sincronizada, en el que intervienen muchas células, el que puede registrarse mediante métodos no invasivos, es decir, con el empleo de electrodos de metal colocados en la superficie del cuerpo.8
Un electrocardiograma (ECG) es una prueba física ampliamente utilizada para valorar la condición del corazón en forma no invasiva. Dicha prueba se usa para evaluar el estado del sistema de conducción del corazón, el del músculo, y también, en forma indirecta, la condición de este órgano como una bomba y la aparición de ritmos patológicos causados por daño al tejido de conducción de las señales eléctricas, u otros trastornos no-cardíacos. El ECG es la representación gráfica de la actividad bioeléctrica del músculo cardíaco, por lo que un equipo de registro de ECG (electrocardiógrafo) es comparable a un voltímetro que realiza una función de registrador.
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