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Curso de Ingeniería Biomédica - Laboratorio
núcleo de ingeniería biomédica.
Facultades de medicina e ingeniería.
Universidad de la República Oriental del Uruguay
Práctica 1
Diseño e implementación de un amplificador de ECG para su posterior adquisición.
1.
Objetivo
Diseñar, implementar y probar un circuito para la visualización de una señal de ECG, y luego adquirir la
misma mediante una tarjeta conversora A/D.
2.
Introducción
Un circuito amplificador de ECG puede fácilmente armarse a partir de componentes de bajo costo. Se
recomienda leer las secciones 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.10, 6.5, 6.7 de libro “Medical Instrumentation” de John
G. Webster y los capítulos 4 y 20 del libro "Ingeniería Biomédica: perspectivas desde el Uruguay" de
Simini.
3.
Material necesario para la práctica

Equipo provisto en el laboratorio
1.
Generador de señal y fuente de DC
2.
Osciloscopio y multímetro digital
3.
Electrodos
4.
Tarjeta adquisidora

Material a traer
1.
2.
3.
4.
5.
4.
Cables
Resistencias y condensadores
OpAmps (Se sugiere utilizar algún integrado que contenga cuatro OpAmps en el
mismo chip)
Soldador, PCB y/o protoboard
Dispositivo de almacenamiento
Circuitos
Se propone el siguiente circuito para registrar el ECG:
Figura 1. Circuito para ECG
5.
Diseño
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Características de la señal y el equipamiento:
 La señal de ECG tiene componentes relevantes solo entre 0.05 Hz y 150 Hz
 Los valores de voltaje de la señal ECG en la piel son del orden de los pocos mV (3 o 4 mV como
máximo dependiendo de la persona).
 La tarjeta adquisidora tiene un rango de entrada entre -5 V y +5 V.
Otras consideraciones importantes:
 CMRR lo más alto posible.
 Evitar disposición de cables y pistas que favorezcan la interferencia electromagnética
Dimensionar el circuito teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto.
6.
Ensamblado y estudio de respuesta del circuito
El día de la práctica se deberá concurrir con el circuito montado sobre un protoboard o en una plaqueta de
pertinax, con las pistas impresas y los componentes soldados según el criterio de cada grupo.
Si utilizó algún condensador grande y éste es electrolítico, tenga cuidado al conectarlo ya que tienen
polaridad.
Utilice cables de diferentes colores para entrada y salida. Esto hará que sea más fácil de reconocerlos la
próxima vez que lo use. (También es una buena práctica rotular los cables).
Puesta a punto y estudio de respuesta:
Habiendo armado su circuito, conecte la fuente de alimentación a los terminales apropiados y siga los
siguientes pasos:
a. Conecte ambas entradas (va y vb) a una salida del generador de señal a 10Hz y ajuste los
potenciómetros para obtener mínima ganancia al modo común.
¿Cuál es la mínima ganancia en modo común?
b. Con una entrada a tierra y la otra al generador de señal mida la ganancia de los amplificadores en el
centro de la banda y su respuesta en frecuencia. (Nota: Probablemente deberá usar un divisor de
tensión (50:1) para reducir su entrada para no saturar la ultima etapa) Pruebe con varias frecuencias y
haga un bosquejo de la respuesta en frecuencia que deberá ser incluida en el informe.
c. Compare la respuesta teórica con la medida. Muestre el procedimiento de cálculo. Compare la
respuesta en frecuencia con el osciloscopio en DC y AC, explique las diferencias.
d. ¿Cual es la máxima entrada permitida en la mitad de la banda que no satura los operacionales?
Utilice un divisor de tensión 50:1 y comience desde 1 mV. También en el informe compare la
ganancia diferencial medida con la teórica.
7.
Ensayo de seguridad del circuito de ECG no aislado
Utilizando el analizador de seguridad DALE 601E, medir las corrientes de fuga en los leads al paciente
alimentando el circuito con fuente no aislada.
Medir las corrientes de fuga:
- Lead-lead .
- Lead-tierra.
¿El circuito cumple con los requisitos de corrientes de fuga para la adquisición del ECG?
8. Adquisición del ECG
Procedimiento:
o
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Coloque los electrodos correspondientes en las muñecas o el pecho. Coloque el electrodo de
realimentación en algún lugar conveniente (pierna o abdomen). ¿Qué utilidad tiene la
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realimentación usada en la propuesta de circuito de la figura 1? ¿Qué ventaja presenta ante otras
alternativas?
9.
o
Observe el potencial producido con y sin tensar los músculos de los brazos al medir el ECG.
Explique en el informe el comportamiento observado.
o
Ahora veremos los efectos de la interferencia electromagnética. Coloque los cables que van a los
electrodos de la siguientes formas:
1. Bien juntos (i.e. trenzados)
2. Formando una espira con la mayor área posible, pruebe diferentes orientaciones.
Explique las diferencias vistas.
o
Mientras (1) se está sentado normalmente, (2) parado normalmente, (3) reclinado hacia la derecha
o la izquierda, (4) moviéndose a una cadencia no muy rápida, registre el biopotencial resultante
utilizando el módulo de adquisición de datos (registre al menos 5 ciclos). ¿Cual es el efecto de la
postura en la forma de onda el ECG?
Preinforme
En el preinforme se deberá incluir lo siguiente.
-
Diseño y dimensionado completo del circuito.
Cuentas detalladas de la elección de cada componente y justificación.
Diagrama claro de la respuesta en frecuencia esperada.
El estudiante deberá adquirir sus componentes.
NO se aceptarán preinformes manuscritos.
10. Informe
En el informe se deberán incluir los puntos pedidos en el preinforme, responder todas las preguntas hechas
en los puntos 7 y 8 y las graficas de las señales adquiridas.
Para realizar los informes de ésta y las demás prácticas los docentes hemos puesto a disposición de los
alumnos una guía para su confección para que el estudiante aprenda a trabajar de una forma profesional.
Cualquier informe que no se ciña al formato propuesto no será aceptado y deberá ser reescrito en este
formato.
11. Referencias


Simini, F - "Ingeniería Biomédica: perspectivas desde el Uruguay", Depto. Publicaciones UR, 2007
Webster, J - "Medical Instrumentation. Application and design", 3ra ed, JW&S, 1998
Está práctica fue realizada tomando como base material publicado en internet por el profesor J.G Webster
(con su consentimiento explicito), y a las prácticas del NIB de años anteriores.
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