Publicación: Diseño de un módulo de adquisición de potencial eléctrico cardiaco ECG de bajo costo
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Resumen en español
Este libro aborda el diseño e implementación de un equipo de electrocardiografía de bajo costo para monitoreo de señales cardiacas; el proceso de desarrollo de este proyecto, inicio con la identificación de equipos de electrocardiología en el mercado, sus características funcionales y costos, luego a partir de los datos obtenidos se definió una serie de requisitos funcionales para que las características del equipo diseñado estén dentro de estos parámetros. Dado los requisitos identificados se concluyó necesario el estudio del diseño de filtros activos usados para mitigar el efecto de las interferencias sobre señales provenientes del corazón; por eso, se analizaron diferentes topologías usadas en la realización de los filtros, tales como: Shallen Key, SAB, Boctor Notch, Twin T Notch y el modelo Akerberg. Se evaluó el efecto de la variación del valor nominal de los componentes dentro de un rango de tolerancia; sobre la respuesta del filtro, para tener una idea aproximada de los casos más críticos producido por variación en los componentes. En base a lo investigado, se desarrolló el hardware para la adquisición del potencial cardiaco; para la captura de las señales analógicas, se requirió de tres etapas las cuales son: adquisición; donde el voltaje es captado mediante electrodos superficiales y amplificado para pasar a la fase de procesamiento; aquí la señal es filtrada para eliminar ruidos que afecten la calidad de información, y finalmente se tiene la adecuación donde el nivel de la señal es fijado y limitado para poder ingresar al puerto análogo de un microcontrolador. La información recibida desde la placa de captación, ingresa al microcontrolador ARM Córtex M4 sobre la placa de desarrollo STM32f403 NÚCLEO donde el software implementado captura la señal ya procesada para ser transferido a un ordenador, al momento de digitalizar la señal requirió de una adecuada temporización para el muestreo de la misma. La información digitalizada es transmitida desde el microcontrolador usando un formato de mensajería implementado para para la comunicación usuario-tarjeta, donde el usuario puede ver la información adquirida en una interfaz gráfica implementada en Processing3.
Resumen en inglés
This book deals with the design and implementation of a low-cost electrocardiography equipment for cardiac signal monitoring; The development process of this project, beginning with the identification of electrocardiology equipment in the market, its functional characteristics and costs, then from the data obtained a series of functional requirements were defined so that the characteristics of the designed equipment are within these parameters. Given the requirements identified, it was necessary to study the design of active filters used to mitigate the effect of interference on signals from the heart; Therefore, different topologies used in the realization of the filters were analyzed, such as: Shallen Key, SAB, Boctor Notch, Twin T Notch and the Akerberg model. The effect of the variation of the nominal value of the components within a tolerance range was evaluated; on the response of the filter, to have an approximate idea of the most critical cases produced by variation in the components. Based on what was investigated, the hardware for the acquisition of cardiac potential was developed; for the capture of the analog signals, three stages were required which are: acquisition; where the voltage is captured by surface electrodes and amplified to enter the processing phase; Here the signal is filtered to eliminate noises that affect the quality of information, and finally there is the adaptation where the level of the signal is set and limited to be able to enter the analog port of a microcontroller. The information received from the feedback plate, enters the ARM Cortex M4 microcontroller on the STM32f403 NUCLEO development board where the implemented software captures the signal already processed to be transferred to a computer, at the time of digitizing the signal required an adequate timing for Sampling it. The digitized information is transmitted from the microcontroller using a messaging format implemented for the user-card communication, where the user can see the information acquired in a graphical interface implemented in Processing3.