Monitorizacin de parmetros corporales a travs de la PC y
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1. 5 Manual de instrucciones para la programaci n de LCD controlador KS0107 Proporcionado por el fabricante SPEAKER D1 BRADICARDIA D2 TAQUICARDIA Diagrama esquem tico del circuito digital OSC1 CLKIN OSC2 CLKOUT MCLR Vpp THV RAO ANO RA1 AN1 RA2 AN2 VREF RA3 AN3 VREF RA4 TOCKI RA5 AN4 SS REO AN5 RD RE1 ANG WR RE2 AN7 CS PIC16F877 VDD 5V VSS GND RBO INT RB1 RB2 RB3 PGM RB4 RB5 RB6 PGC RB7 PGD RCO T1OSO T1CKI RC1 T10SI CCP2 RC2 CCP1 RC3 SCK SCL RC4 SDI SDA RC5 SDO RC6 TX CK RC7 RX DT RDO PSPO RD1 PSP1 RD2 PSP2 RD3 PSP3 RD4 PSP4 RD5 PSP5 RD6 PSP6 RD7 PSP7 0 NS U2 A L R2 10k 2 p 1 TLOB LGM12641BS1R gt amp THER i iil E RAO OSC1 CLKIN RA1 OSC2 CLKOUT RA2 RA3 MLR RA4 TOCKI RBO INT RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7 PIC16F84A VDD 5V VSS GND2. Diseno y construcci n de un monitor cardiaco sencillo y econ mico Carlos Javier Castro Pachay Pedro Rafael Sanchez Garcia Miguel Yapur Auad Egresado en Ingenieria en Electricidad especializaci n Electr nica Industrial y Automatizaci n 2004 Egresado en Ingenier a en Electricidad especializaci n Electr nica 2004 Director del T pico de Graduaci n en Electr nica M dica Ingeniero en Electricidad especializaci n Electr nica ESPOL 1983 M Sc en Ingenier a Biom dica University of Texas 1986 Profesor de la ESPOL desde 1987 Resumen Se trata de dise ar y construir un dispositivo port til sencillo y econ mico para el monitoreo de se ales cardiacas El sistema est compuesto por una etapa anal gica que se encarga de acondicionar la se al presente en el paciente y una etapa digital la cual est compuesta por un microcontrolador y una pantalla LCD inteligente de cristal l quido en la cual se mostrar la onda cardiaca El sistema anal gico se encarga de eliminar el ruido presente en el paciente elevar el nivel de la se al de entrada a un nivel tal que permita el normal funcionamiento de la pantalla LCD gr fica y por ltimo detectar el pico m s alto de la se al para su posterior conversi n en pulsos de 5 voltios que ser n aprovechados por el microcontrolador para los c lculos de la frecuencia cardiaca El sistema digital est desarrollado sobre una plataforma microcontroladora la cu
3. al se encarga de adquirir la se al anal gica convertirla en digital para luego presentarla a trav s de la pantalla LCD Summary It is to design and to build a portable simple and economic device for the monitoring of heart signs The system is compound for an analogical stage that takes charge of conditioning the present sign in the patient and a digital stage which is composed by a microchip and a screen intelligent LCD of liquid glass in which the heart wave will be shown The analogical system takes charge of eliminating the present noise in the patient to elevate the level from the entrance sign to a such level that allows the normal operation of the screen LCD graph and lastly to detect the highest pick in the sign for its later conversion in pulses of 5 volts that will be taken advantage of by the microchip for the calculations of the heart frequency The digital system is developed on a platform of two microchip which takes charge of acquiring the analogical sign to convert it in digital it stops then to present it through the screen LCD Introducci n El electrocardi grafo nos permite visualizar la actividad el ctrica del coraz n la cual nos da informaci n vital al momento de conocer el estado del m sculo cardiaco Para obtener dicha se al el ctrica es necesario emplear una interfaz f sica la cual est compuesta por electrodos met licos de Ag AgCl Plata Cloruro de Plata La se al obtenida debe ser a
4. mo son las pantallas de cristal l quido inteligente LCD el monitor de una PC o sobre un tubo de rayos cat dicos El proyecto realizado utiliza una pantalla de cristal l quido inteligente LCD la misma que se comunicar con la etapa anal gica a trav s de un microcontrolador Este microcontrolador tendr incorporado en su interior un convertidor anal gico digital para su posterior procesamiento de datos CONCLUSIONES En el desarrollo de este proyecto hemos podido aprender a utilizar y a programar microcontroladores PIC 16F84A y 16F877A ambos de la familia de rango medio cuyo fabricante es microchip y adem s manejar pantallas de cristal l quido LCD inteligentes pantallas LCD gr ficas tanto para texto como para gr ficos Aprendimos a utilizar los conceptos de acondicionamiento de sefial los cuales son importantes cuando vamos a realizar una conversi n de una senal anal gica a digital En el desarrollo de la etapa anal gica aprendimos la importancia del amplificador de instrumentaci n del filtrado de la se al cardiaca y del aislamiento el ctrico del paciente para evitar corrientes de fugas que pueden afectarlo a ste BIBLIOGRAF A 1 Electr nica y Teor a de Circuitos por Boylestad R y Nashelsky 2 Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales por Robert F Coughlin y Frederick F Driscoll 3 Analog Integrated Circuit Applications por J Michael Jacob 4 Manual de Programaci n de microchip
5. mplificada y filtrada ya que una caracter stica de los potenciales bioel ctricos es su baja amplitud que en este caso est entre 100uV y 1mV Para amplificar dichos potenciales se deben emplear construcciones electr nicas especiales Adem s es necesario que el equipo presente una elevada impedancia de entrada para disminuir las corrientes de fuga las cuales pueden ocasionar que alg n evento externo afecte el normal funcionamiento del coraz n Contenido Adquisici n de la onda cardiaca EKG El electrocardi grafo nos permite visualizar la actividad el ctrica del coraz n la cual nos da informaci n vital al momento de conocer el estado del m sculo cardiaco Para obtener dicha se al el ctrica es necesario emplear una interfaz f sica la cual est compuesta por electrodos met licos de Ag AgCl Plata Cloruro de Plata Amplificador de Instrumentaci n La se al obtenida debe ser amplificada y filtrada ya que una caracter stica de los potenciales bioel ctricos es su baja amplitud en este caso de 100uV a 1mV Para elevar dichos potenciales se deben emplear construcciones electr nicas especiales Adem s es necesario que el equipo presente una elevada impedancia de entrada para disminuir las corrientes de fuga las cuales pueden ocasionar que algun evento externo afecte el normal funcionamiento del coraz n Por otro lado adem s de la se al el ctrica que excita las c lulas cardiacas existen interferencias de todo
6. nto a la seguridad del paciente es muy importante mantenerlo aislado de la l nea de corriente el ctrica para ello se emplea una configuraci n con alimentaci n aislada seguida de una etapa de rechazo de toda sefial de ruido de los 60 Hz proveniente de las l neas de alimentaci n como se muestra en la fig 3 3 Figura 3 3 NOTCH de 60 Hz Construcci n de la etapa de aislamiento el ctrico mediante un opto aislador Por otra parte para disminuir el riesgo de shock el ctrico se utiliza un opto aislador para luego amplificar la se al cardiaca a un nivel de voltaje adecuado Leyenda v7 Tierra flotante Tieraf sica Figura 3 6 Circuito de la etapa de aislamiento mediante un opto acoplador Construcci n del detector de pico QRS para medir la frecuencia cardiaca En cuanto a la frecuencia cardiaca la se al esta es determinada por medio de un circuito electr nico llamado Detector de Complejo QRS que se encarga de convertir el complejo QRS en una se al rectangular para su posterior conteo D6 1N4148 1N4148 U5 C 8 Salida hacia el PIC 16F84A Diagrama esquem tico del bloque anal gico Descripci n de la etapa Digital La visualizaci n de la sefial cardiaca se puede realizar de diversas maneras sobre papel electrocardiograma o sobre dispositivos de representaci n no permanente co
7. tipo la actividad muscular genera potenciales que no aportan nada al estudio y la red el ctrica induce sobre el cuerpo corrientes que distorsionan la verdadera actividad cardiaca Por esos motivos la etapa de entrada est constituida por un amplificador de instrumentaci n el cual debe ofrecer una elevada Relaci n al Modo Com n CMRR Adem s la configuraci n otorga una elevada impedancia de entrada y ganancia variable estas caracter sticas permiten obtener una se al con mayor amplitud y bajo nivel de ruido El circuito de la fig 3 1 nos muestra la forma como est estructurado el amplificador de instrumentaci n R1 z H3 R5 R6 R7 R4 para sim etr a Fig 3 1 Amplificador de Instrumentaci n Descripci n y construcci n del filtro pasa banda El prop sito de usar este filtro es eliminar toda serial que no corresponda a la actividad cardiaca la cual corresponde a las frecuencias en el rango entre 0 05 Hz y 100 Hz por lo que todas las sefiales por debajo de 0 05 Hz pueden ser causadas por los electrodos y la superficie de la piel que alcanza niveles de potenciales que pueden incluso llegar a saturar los circuitos del amplificador y por arriba de los 100 Hz est comprobado que no son senales cardiacas stas pueden ser senales producidas por la actividad muscular El circuito de la figura 3 2 nos muestra la construcci n de un filtro pasa banda Figura 3 2 Filtro pasa banda Filtro Notch En cua
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