Con el avance tecnológico de la medicina y la electrónica en conjunto se han desarrollado múltiples sistemas e instrumentos que facilitaron y ayudaron para poder estudiar el comportamiento de la mayoría de órganos del cuerpo humano, uno de los más importantes es el electrocardiograma que fue descubierto por William Einthoven en 1903. Este descubrimiento revolucionó el mundo de la medicina y los tratamientos y diagnostico de anomalías cardiacas ya que permite registrar gráficamente la medición de los impulsos eléctricos que se producen durante el ciclo cardíaco.
Para comenzar el desarrollo del ensayo se realizara un breve resumen:
Un ECG procesa una señal proveniente del cuerpo humano (corazón), señal que atraviesa un sistema compuesto por: electrodos, y una serie de dispositivos pasivos-activos (Amplificadores Operacionales, Resistencias, Capacitores). Este sistema tiene como función principal obtener los impulsos eléctricos del corazón (Ondas P, Q, R, S y T), que posteriormente son amplificadas y filtradas por el mismo sistema para obtener una salida que puede ser visualizada en un papel milimetrado o en alguna pantalla mediante la utilización de un software especifico.
Para un mejor entendimiento del electrocardiograma (ECG) es necesario que pongamos en claro algunos conceptos que permitan comprender cómo se originan las señales a las cuales vamos adecuar y analizar, para ello nos vemos obligados a introducirnos un poco en el área médica.
Generación de la Señal
La señal que vamos adecuar es generada por el nódulo sinusal o sinoauricular (SA) que se encuentra ubicado en la parte superior derecha del corazón, este nódulo SA genera un impulso eléctrico para que el corazón pueda latir, también es el encargado de que el corazón mantenga los pulsos regulares.
En la grafica se muestra el tipo de señal del nódulo sinusal.
Generación del Electrocardiograma
El ECG constara de tres etapas principales:
Recepción de la señal,
Amplificación de la señal,
Filtrado de la señal.
Recepción de la señal
Para realizar esta etapa utilizaremos electrodos, que son sensores que nos permiten captar los impulsos eléctricos enviados por el nódulo SA a través del corazón. Estos electrodos deben ser colocados en posiciones específicas, por facilidad se las suelen colocar en las derivaciones bipolares de miembros de Einthoven.
Derivación I: entre brazo izquierdo (+) y brazo derecho (-).
Derivación II: entre pierna izquierda (+) y brazo derecho (-). Esta derivación es la más adecuada para el análisis de la onda P, tendrá una amplitud menor a 0,2 milivoltios equivalentes a 2 mm y una duración menor de 0.12 segundos.
Derivación III: entre pierna izquierda (+) y brazo derecho (-).
Amplificación de la señal
Como era de esperarse la señal que proviene de los electrodos esta en milivoltios (mV). En el ambiente por lo general existen señales indeseadas (ruido eléctrico) y estas tienen mayor amplitud con respecto a la señal del electrodo (baja intensidad), por lo tanto si no se realiza una etapa de amplificación (amplificación diferencial) para la señal del electrodo, al momento de filtrar la señal deseada se obtendría la mezcla de las dos señales o solamente la señal parasita. Es por eso que esta segunda etapa es de vital importancia. Para esto nos ayudamos de un amplificador de instrumentación.
Debemos tener en cuenta que al implementar un amplificador de instrumentación con componentes discretos, es muy difícil encontrar componentes que sean del mismo valor como es el caso de las resistencias, o bien que el voltaje de offset sea muy cercano a cero en el caso de los amplificadores operacionales. El AD620 es un circuito cuyos componentes fueron diseñados para tener solo pequeñas variaciones, las cuales hacen que el circuito funcione de manera adecuada en amplios rangos de ganancia y voltajes de operación.
Esquema del amplificador operacional AD620
Circuito del amplificador de instrumentación.
El amplificador operacional AD620 tiene las siguientes características:
La ganancia de voltaje es de 1 a 10000.
Se puede regular la ganancia modificando solo 1 resistencia.
Opera con voltajes bipolares de +- 2.3 a +- 18 voltios.
Está disponible en el mercado con encapsulado de 8 pines.
Consume una corriente de 1.3 mA
Tiene un desempeño con tension continua muy bueno con un offset que está en el orden de 50 uV.
En corriente continua tiene un ancho de banda de 120 KHz, con una ganancia de 100.
El circuito funciona en un amplio rango de ganancias y voltajes de operación.
Filtrado de la señal
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