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ÁLVAREZ CERVERA, M.M. Y HERNÁNDEZ DE LA CRUZ, E.G.
de signos vitales) con amplitud variable en base a la
activación de un conjunto de interruptores digitales.
Un gran inconveniente al tratar de simular una señal ECG lo
más parecida a una señal electrocardiográfica real es el
voltaje de salida, al poder variar la amplitud de salida con
opciones de x0.5, x1 y x2 se necesitaba de valores resistivos
sumamente exactos, por lo tanto se diseñó un circuito de
calibración mostrado en la figura 3.
Figura 2. Circuito para verificar principio de funcionamiento para
adquisición de señal respiratoria
Para reproducir la señal deseada se utilizó un DAC
(Conversor Digital-Analógico) Se utilizó el integrado
MCP4921, de 12 bits de resolución con comunicación SPI
(Serial Peripheral Interface) con velocidad máxima de
escritura de 20 MHz que se presenta en un encapsulado DIP
de 8 pines, con alimentación de 2.7 a 5.5 V, consumo de 50
y con la posibilidad de establecer un voltaje de referencia
para el proceso de escritura de la señal mA (Microchip D. ).
Para la comunicación con este circuito de eligió un
microcontrolador PIC de 28 pines modelo 16F886.
La verificación del funcionamiento fue sencilla. Se creó un
programa en PIC C Compiler, que permitió realizar la
interface entre microcontrolador-DAC, para ello se utilizó
una librería que facilito el proceso de interacción con el
protocolo SPI. Básicamente el programa permitía dibujar la
señal deseada en base a valores digitales donde 0 bits
equivalía a 0 V y 4095 a 5 V, de esta manera se logró una
resolución de:
Vresolución = Vref 5 V
= = 1.22 mv/bit
2n 4095
El proceso creación de la señal ECG se hizo en base a
parámetros fisiológicos respecto a la duración de intervalos
y segmentos, así como de amplitudes. Como base se tomó
una señal de 60 ppm (pulsos por minuto).
Como siguiente etapa se tiene un arreglo de interruptores
digitales que permiten multiplexar la señal producida por el
DAC a un conjunto de resistencias, con el propósito de
aumentar o disminuir la amplitud de la señal. Los cálculos de
estas resistencias se realizaron de manera exacta a las señales
fisiológicas reales, esto con el fin de una simulación más real.
Para lograrlo se utilizó el circuito integrado CD4016,
conjunto de 4 interruptores análogos con control digital y
resistencia de salida de 160 Ohms.
Al escribir un código digital en las salidas de uno de los
puertos del microcontrolador, los interruptores el CD4016
cambiarían de estado, de tal manera que la amplitud de la
señal aumentará o disminuirá según el caso.
Hasta este punto se tiene un circuito capaz de generar una
señal de ECG (aun no lista para ser conectada a un monitor
Al inyectar el voltaje de calibración a las dos resistencias en
serie (potenciómetro y resistencias de 2 KOhms) se puede
medir la caída de tensión en una y tener un voltaje de
calibración establecido cuando el valor resistivo en el
potenciómetro es el adecuado.
Figura 3. Circuito para ajustar potenciómetros trimpot en proceso de
variación de amplitud de la señal
De manera general, se puede encontrar en cualquier manual
de un monitor de signos vitales las especificaciones técnicas
de la sección del ECG:
- Selección de 3, 5 o 12 derivaciones.
- Circuito de retroalimentación por pierna derecha
(Este circuito permite inyectar al cuerpo del paciente
señales de interferencia, con el propósito de que
formen parte de la señal común. Es por esto que el
factor de rechazo en modo común de los
amplificadores operacionales usados en equipos de
ECG debe de ser alta).
- Detección de latiguillo desconectado.
El procesamiento de la señal de ECG consiste en:
- Circuito de entrada: incluye un circuito de protección
de los niveles de entrada del ECG, filtros y protección
contra interferencias externas.
- Circuito buffer amplificado (Pre-amplificación):
permite asegurar una alta impedancia (Característica
importante de los amplificadores de instrumentación) y
una salida con impedancia cerca del cero.
- Circuito principal de amplificación: Formado por 3
amplificadores operacionales estándar.
- Circuito de procesamiento: Controla la ganancia, filtra
señales, intercala niveles, amplifica la señal a niveles
establecidos y envía la señal a un convertidor A/D [6].
REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 31 NÚM. 64 25