Chapter 1 Introduction
3.2 Theory
La utilización del filtro para eliminar la componente offset se sustenta sobre la base de lograr mayor amplificación, cubrir el rango de voltaje del convertidor DELSIG11 sin que este se sature y obtener una señal lo más uniforme posible, para facilitar la detección de picos R.
En la Figura 3.15 el desplazamiento, producto de la no existencia del filtro pasoalto, es hacia la parte negativa. La señal posee poca amplitud en comparación con Figura 3.4; pero si se comienza a amplificar, esta saturaría el convertidor y se perdería información. También se puede observar que existen pequeñas oscilaciones de la línea base, producidas, entre otros factores, por la respiración. Estos dos problemas se resuelven con la implementación del filtro diseñado con la nota de aplicación AN2320.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -2 -1.9 -1.8 -1.7 -1.6 -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1
Señal sin filtro pasoalto
tiempo(segundos) A m pl itu d( vo lt)
Figura 3.15. Señal sin el filtro pasoalto.
3.4 Detector de picos
El desempeño del programa utilizado para la detección de picos se evaluó en el Matlab antes de implementarlo en el PSoC. Se tomó una señal que presentara variaciones en la altura de las ondas R, con el objetivo de probar el umbral adaptativo ante cambios bruscos entre un pico a otro. El Matlab permitió observar gráficamente y diferenciar por colores la señal, el pico detectado y el umbral, con azul, rojo y verde respectivamente.
La Figura 3.16 muestra la señal con los picos detectados y el umbral, pero visualmente no se puede determinar bien por lo que se amplió desde 1,6 hasta 2,2 segundos para ver con mayor claridad, el resultado obtenido se observa en la Figura 3.17. Con toda intención se
fijó el umbral inicial en un valor pequeño para que detectara una onda R falsa, con el objetivo de ver si se iba adaptando el umbral, el resultado se materializa en la Figura 3.16.
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
Señal ECG,Umbrales y Picos detectados
tiempo(segundos) A m p lit u d (v o lt )
Figura 3.16. Señal con los picos detectados.
1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Señal ECG,Umbrales y Picos detectados
tiempo(segundos) A m p lit u d (v o lt )
3.5 Circuito impreso
La parte de diseño en la realización del impreso, se desarrolló con el Proteus; Figura 3.18 muestra la vista 3D del ARES. La materialización de dicho diseño se observa en la Figura 3.19. Para facilitar la comprensión del circuito impreso se marcaron los componentes y se diferenciaron con números. La función de cada componente marcado se encuentra en la Tabla 3.1.
Figura 3.18. Diseño de circuito impreso en ARES.
Tabla 3.1. Número de la marca y función correspondiente. Marcas Explicación de cada marca
1 Conector de alimentación donde van los 9V 2 Interruptor de alimentación del circuito 3 led que indica el encendido del equipo 4 led para los latidos
5 Conector de programación ISSP
6 Puente que conecta la salida del INSAMP con la entrada del PGA. Si se conecta este se deben desconectar 7, 8 y 9
7, 8 y 9 Puentes que conectan la red RC para el amplificador pasoalto
10 Conector para el optoacoplador. En la imagen se aprecia el optoacoplador conectado
11 Interruptor para el display
12 Conector para el display
13 Botón para reiniciar el PSoC
14 Puente para cuando se utilizan cables de electrodos con dos entradas. Este puente no está configurado, por tanto se recomienda que siempre esté conectado
3.6 Análisis económico
Para tener una idea aproximada del costo del sistema desarrollado se realizó una búsqueda de precios de componentes similares a los utilizados, en el sitio Digi-key. En la tabla del Anexo VII se muestran los componentes con el precio correspondiente. El costo total aproximado del equipo implementado, sin incluir el montaje del impreso, es de 36 USD.
3.7 Conclusiones parciales
El equipo diseñado permitió adquirir la señal y enviarla a la computadora, para su análisis y poder desarrollar el algoritmo para la detección de picos que luego se implementó dentro del PSoC. El dispositivo funcionó correctamente y determinó el ritmo cardíaco.
Mediante las pruebas realizadas se logró comprobar que la derivación II es la más adecuada para el objetivo del equipo; también se evidencia la necesidad de utilizar el circuito de pierna derecha (con el diseño propuesto), el filtro pasoalto y el de 60Hz, y que todos deben funcionar en conjunto para obtener una señal con menos ruido y buena calidad, facilitando así el trabajo del algoritmo para la detección de picos.
CONCLUSIONES
En el presente trabajo de diploma se arribaron a las siguientes conclusiones:
1. Sobre la base de la revision bibliográfica se determinaron los requerimientos del sistema y con estos se realizó el diseño en PSoC Designer.
2. El Matlab permitió poner a punto el algoritmo de detección de picos y el filtro digital antes de implementarlos en el PSoC.
3. El proyecto tiene cierto grado de complejidad al requerir varias habilidades y áreas de conocimiento, lo que potencia su aplicación con fines docentes.
4. Las señales ECG adquiridas tienen buena calidad para la medición del ritmo cardíaco, lo que aumenta la efectividad del algoritmo de detección de picos y demuestra las potencialidades del PSoC.
5. Las pruebas concebidas permitieron justificar el diseño antes de desarrollar el circuito impreso.
RECOMENDACIONES
1. Utilizar en la impartición de la docencia el equipo desarrollado.
2. Desarrollar un algoritmo más robusto que determine los picos y calcule el ritmo cardíaco.
3. Como parte del trabajo con este dispositivo en próximos proyectos, se recomienda implementar filtros más óptimos para este tipo de señales.
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