DETECTOR DE COMPLEJO QRS

FACULTAD DE INGENIERIADEPARTAMENTO DE AUTOMATICA Y ELECTRONICA

Febrero de 2013

Carol Saldarriaga CortesDiana Carolina ArgoteArmando Andrés Mera

Objetivo: Poner a punto un circuito capaz de detectar el complejo QRS a partir de la onda de ECG.

La siguiente práctica pretende continuar con el diseño, implementación y detección de bioséñales en este caso señales ECG. A partir de la práctica anterior donde se

obtuvo la señal con un bioamplificador que cuenta con un amplificador de instrumentación que nos permite amplificar la señal, luego un filtro pasa bajas que corta a una frecuencia de 150Hz , y un pasa altas pasivo, además de los circuito de protección Guarda activa y tercer electrodo.

Imagen Nº 1 en esta imagen se puede observar una señal ECG amplificada (1) sin introducirla a los filtros y posteriormente

podemos observar la misma Señal amplificada, y filtrada (2).

Ahora a partir de esta señal filtrada se obtendrá el complejo QRS, Mediante las siguientes etapas:

Filtro de QRS (Filtro pasa banda angosta)

Para garantizar el complejo QRS se construirá y calculara un filtro de pasa banda angosta ya que se ha revisado mediante literaturas que la frecuencia central para construir este tipo de filtros, es de aproximada mente 17Hz, con un bando de ancha de 6Hz para nuestro diseño, esto en cuanto a nuestra arquitectura del filtro, se debe de tener en cuenta que este tipo de filtros pasa banda de banda angosta se requiere un factor de calidad para así poder obtener un filtro más selectivo, que atenué las frecuencias no deseadas lo mejor posible, un valor elevado de Q indica que el filtro selecciona una banda de frecuencia más reducida (Mas efectivo)1 para nuestro diseño utilizando la frecuencia central y el ancho de banda, obteniendo un factor de calidad del filtro de 2.83, ya que para estos filtros se recomienda que el factor de

calidad Q ˃ 0.5 la ganancia máxima del

filtro será de 1 dB y se construye de una sola etapa (1).

Frecuencia resonante o central es de 17Hz y un ancho de banda de 6Hz.

Fr= Frecuencia resonante = 17HzB= Ancho de banda = 6HzQ= factor de Calidad = 2.83

F l=√ B2

4+F r

2− B2

=√ 62 Hz4

+17 Hz2−62=14.1 Hz

Fh=F l+B=14.1Hz+6=20.1 Hz

Q=F r

B=17 Hz

6 Hz=2.83 el factor deCalidad

B=0.1591RC

=R=0.1591BC

¿ 0.15916 Hz∗47 μf

=39 K Ω

Rr=R

2∗Q2−1= 564 K Ω

2∗2.832−1=2.7 K Ω

(2∗R )=(2∗564 K Ω )=78 K Ω

1 Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales; Robert F. Coughlin, Wentworth institute of technology ; Frederick F. Dridcoll (pag. 309)

Imagen Nº 2: se puede observar el diseño del filtro pasa banda de banda angosta para solo dejar pasar una frecuencia de corte de 14Hz

hasta una frecuencia de 20Hz con un ancho de banda de 6Hz y una frecuencia resonante e 17Hz.

Imagen Nº 3 respuesta en frecuencia del filtro QRS donde se atenúan las frecuencias que estén por debajo de 14Hz

y frecuencias que estén por encima de 20Hz.

Imagen Nº 3 señal de salida del filtro QRS (1) comparada con la salida del filtro pasa banda (2).

Imagen Nº4 Señal de salida del filtro QRS se puede observar que la señal del complejo se visualiza en su plenitud.

Rectificador de Media onda.

La señal proveniente del filtro QRS es ratificada a media onda, con lo cual se obtuvieron solo pulsos positivos.

Imagen Nº 5 Podemos observar un rectificador de media onda con solo pulsos positivos y podemos observar que el amplificador se satura en aproximadamente 15V

DETECTOR UMBRAL

El voltaje pico preveniente de la etapa anterior, se almaceno en un capacitor. Una parte de este voltaje es comparada con la señal ECG filtrada y rectificada anteriormente. El pulso QRS es detectado

cuando excede el voltaje de umbral, el condensador carga un nuevo voltaje de umbral después de cada pulso. El divisor de voltaje que se muestra garantiza una detención de picos correcta.

Divisor de Voltaje: V out=R2

R1+R2

∗V∫¿= 330 K Ω

820 KΩ+330 K Ω∗7.6V =2.18 V ¿

Imagen Nº 6 DETECTOR DE QRS.

GENERADOR DE PULSO

Los multivibradores monoestables también se denominan "multivibradores de un disparo". Cuando se dispara el monoestable, este produce un pulso de corta duración. El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial

consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho período, la salida del monoestable vuelve a su estado original. (2)

Imagen#6 configuración del lm555, generador de pulsos.

Imagen Nº 7 la gráfica muestra el tiempo de carga del condensador en un tiempo de 242ms es el tiempo donde se debe de detectar la señal del complejo QRS.

Ecuación:

T= 1.1*R*C = 1.1*(100K*2.27uf) =0.242s o 2.42ms

Imagen Nº 8 bioseñal ECG (1), pulso que registra y detecta el complejo QRS.

Imagen Nº 9 Circuito completo detector QRS

CONCLUSIONES

Se logró obtener el complejo QRS a partir de la onda ECG, utilizando un filtro de configuración pasa banda angosta, un comparador detector de umbral y el generador de pulso.

Con LM 555 en configuración monoestable se ha logrado generar un pulso de 242ms que obedece a la literatura en el cual en este tiempo se puede generar este tipo de señal, Se han logrado calcular el tiempo de disparo en la que debería ser detectado cada complejo QRS.

Conforme al diseño de los filtros que se ha logrado obtener la una señal de ECG mucho más limpia de señales no

deseadas. De esta forma podemos obtener la señal del complejo QRS visible.

Para el diseño de este circuito detector de QRS además de su filtro que es imprescindible se compone de un rectificador de media onda, que solo obtendremos los pulsos positivos, para que estos seguidamente ingresen a un detector y luego a un comparador junto con un divisor de voltaje.

Con esta práctica Aprendimos a detectar y diseñar los circuitos necesarios para poder obtener el complejo QRS adecuado, ya que este tipo de señales es

de mucha importancia para el diagnóstico y monitoreo de un paciente.

Bibliografía

1. Coughlin, Robert F. y Driscoll, Frederick F. Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Lineales. Mexico : PRENTICE HALL, 1993. 552 tomado de paginas 310 a 330.

2. Villena, IES Isabel de. Proyecto de investigacion y tecnologia. [En línea] junio de 2010. [Citado el: 22 de Febrero de 2013.] tomado de: [https://sites.google.com/site/tecnoiesvillena/circuito-555] Hora : [10:30pm].

3. Matute, Alex Patricio Culcay y Reino, Mario Alberto Molina. "Diaseño e implementacion de un electrocardiografo ambulatorio dinamico de una derivacion con conexion inalambrica con telefono movil inteligente y GPRS". Cuenca- Ecuador : Universidad Politecnica Salesiana - Sede Cuenca, 2012. 126.