SOLICITUD DEL TEMA DE INVESTIGACIÓN Y TESIS DE DIPLOMA.

Tema de proyecto: “Diseño de un sistema de adquisición de señales de ECG

utilizando el circuito integrado ADS1298”

Autor: Daniel Campillo Montes de Oca

Centro de Investigaciones en Microelectrónica (CIME), Instituto Superior Politécnico

José Antonio Echeverría.

Tutores: Dr. Juan Carlos Cruz Hurtado, CUJAE.

Ing. RonnyGuardarramaMieres, ICID

Centro donde se desarrollará el proyecto: Instituto Central de Investigación Digital.

Situación problemática:

El desarrollo de electrocardiógrafos ha sido una de las líneas de trabajo fundamentales

del Instituto Central de Investigación Digital (ICID) desde sus primeros años de

fundado. Debido a la dinámica del mercado y a la fuerte competencia de las principales

compañías dedicadas a diseñar estos mismos productos se hace necesario

incrementar la productividad acelerando el tiempo de desarrollo de los equipos (time to

market) y disminuyendo los costos de producción todo esto sin sacrificar la calidad del

producto final.

Problema a resolver:

Se necesita diseñar una placa que permita caracterizar el circuito integrado ADS1298,

para realizar una comparación paramétrica con los amplificadores actualmente

implementados en los electrocardiógrafos y de esta manera determinar si es posible

realizar la sustitución por este nuevo circuito.

Objeto de estudio:

Amplificación y adquisición de señal electrocardiográfica (ECG).

Campo de acción:

El universo en el que se desarrollará esta investigación es el de acondicionamiento y

digitalización de la señal electrocardiográfica.

Objetivos:

Diseñar y poner en marcha una tarjeta con un microcontrolador de la familia MSP430

que permita evaluar el comportamiento del circuito integrado ADS1298.

Establecer una comparación paramétrica con los resultados obtenidos con el ADS1298

y los amplificadores actualmente implementados en los electrocardiógrafos de 12

derivaciones.

Tareas:

Estudio de las normas de ECG y de los aspectos básicos de electrocardiografía

Asimiliación deAltiumDesigner como software de diseño de esquemáticos y

PCB.

Estudio del circuito integrado ADS1298 y evaluación de las mejoras que supone

su utilización.

Análisis de las características paramétricas de los amplificadores utilizados en

los electrocardiógrafos de la familia CARDIOCID desarrollados en el ICID.

Diseño de un circuito impreso.

Estudio del microcontrolador MSP430F5529.

Hipótesis:

La utilización del circuito integrado ADS1298 en la adquisición de señales

electrocardiográficas permite incorporar mejoras en las características paramétricas de

los amplificadores:

Ganancia programable: 1,2,3,4,6,8 ó 12

CMRR (Relación de rechazo al modo común): -115db 8 Convertidores Análogo-Digital de alta resolución Bajo consumo: 0.75mW/canal

Input-Referred Noise: 4uVpp(150 Hz BW, G =6) Input Bias Current: 200pA Frecuencia de muestreo: 250SPS – 32kSPS Detección de electrodos caídos WCT (Wilson Central Terminal) Señales de prueba Detección de marcapaso

Además de aumento de la fiabilidad debido a la reducción del número de soldaduras y

de componentes discretos, disminuyendo notablemente los costos respecto a los

sistemas comerciales actuales.

Posibles métodos de trabajo:

Para el desarrollo del trabajo propuesto, se combinarán métodos de investigación

teóricos, empíricos y estadísticos. Se afirma que se utilizan métodos de investigación

empíricos porque para validar el funcionamiento del amplificador se deben realizar

pruebas con diferentes tipos de estimulación. La medición siempre está presente pues

precisamente para caracterizar el funcionamiento del nuevo canal de medición se

digitaliza la señal y los parámetros como la relación señal a ruido (SNR) y la relación de

rechazo al modo común (CMRR) son obtenidos a partir de los datos digitalizados.

Estado del arte.

El estudio internacional y particularmente en Cuba de los equipos de ECG en reposo en la

actualidad se está dotando de opciones de conectividad, aprovechándose el alto desarrollo que

han tenido en los últimos años las tecnologías de la información y las comunicaciones. Varias

son las alternativas de adquisición y acondicionamiento para estas señales empleadas en

sistemas comerciales para uno o varios canales.

El electrocardiograma estándar (ECG) es la prueba que se realiza con mayor frecuencia para

estudiar enfermedades cardiovasculares, por ser barato, sencillo, no invasivo y poseer una

utilidad diagnóstica significativa. En electrocardiografía convencional se utilizan tres anchos de

banda según diferentes aplicaciones. Las recomendaciones del Comité de Cardiología de la

American Heart Association, indican que el ancho de banda para adquirir ECG estándar de 12

derivaciones en un paciente en reposo sea de 0.05 a 100 Hz con una frecuencia de muestreo

de hasta 500 Hz. A continuación se exponen algunos de los equipos de electrocardiografía

más representativos, cada uno de ellos diseñados en el Instituto Central de Investigaciones

Digitales (ICID) en años anteriores, tal es el caso del CARDIOCID BB, es un electrocardiógrafo

digital portátil multicanal, orientado a la realización del electrocardiograma estándar de 12

derivaciones, en condiciones de reposo (ECG-12D) y la impresión del mismo en un formato de

papel térmico de 50 mm, ofreciéndole al médico la posibilidad de tener un criterio rápido del

electrocardiograma del paciente. Otro de los equipos es el ERGOCID AT, sistema

electrocardiográfico computarizado que permite la evaluación del estado funcional del sistema

cardiovascular en pacientes sometidos a cargas físicas. También se encuentra en el grupo de

los electrocardiógrafos multicanales en reposo, el CARDIHOGAR, equipo orientado

básicamente a auxiliar las labores de prevención cardíaca primaria y secundaria en la

comunidad, con una medición automática de todas las derivaciones independientes del ECG

clínico y permite calcular las dependientes como es habitual en estos tipos de equipos, cuenta

con varios modos de trabajo que permiten satisfacer las diferentes situaciones que se

presentan durante el uso, también, visualiza las derivaciones de formas independientes o

agrupadas en dúos o tríos, alimentación por batería y por los 60 Hz de línea, lo que garantiza

su uso en una amplia gama de situaciones. Con el análisis expuesto, se evidencia la necesidad

de reducir las importaciones de estas tecnologías biomédicas, por tanto, el reto radica en

hacer un sistema de adquisición que sea económico, de bajo consumo de potencia y que

permita altas prestaciones en cuanto a conectividad, calidad de la visualización y registro del

ECG.

Glosario de términos

ECG: es el registro de la actividad eléctrica del corazón medida normalmente entre dos

puntos de la superficie del cuerpo.

PCB: tarjeta de circuito impreso

SNR: relación señal a ruido

CMRR: relación de rechazo al modo común

Recursos mínimos

Serán provistos por el ICID entre los que se encuentran:

Bibliografía necesaria para desarrollar la investigación.

Recursos informáticos adecuados para el diseño eléctrico y simulación.

Soporte de hardware necesario para el trabajo