Asignatura Bioingeniería III (87) – Bioingeniería II (93)
Dpto. Bioingeniería – Facultad de Ingeniería – UNER
Lista de Problemas N° 3
Registro de Señales Bioeléctricas
1) Se desea diseñar la etapa preamplificadora de un electrocardiógrafo.
a) ¿Qué impedancia de entrada tendrá? ¿Qué ancho de banda y ganancia necesita?
b) Considerando que las diferentes señales provenientes del paciente contienen una componente de alterna.
¿Qué valor espera para esta componente y que valor de relación de rechazo de modo común (CMRR) se
necesitará en el preamplificador?
c) ¿Qué características cambiarían si el preamplificador se desea utilizar para electromiografía?
2) Se desea realizar la etapa de aislación de un electromiógrafo utilizando un optoacoplador 4N28. En la figura 1
se muestra el circuito de acondicionamiento propuesto.
a) Describa las características que debe cumplir la etapa preamplificadora según el tipo de electrodo elegido
para el estudio.
b) Calcular los valores de resistencias necesarios para el conversor V/I, de modo de polarizar el
optoacoplador en la zona lineal de trabajo.
c) Calcular las resistencias de la etapa de salida del optoacoplador si se busca que Vo tenga un rango de
excursión de 5 V(pp).
R8
R4
R5
R9
Vcc
Vref 2
R
Vref 1
Vo
R6
Etapa
Preamplificadora
R1
R7
R2
R3
Figura 1
3) Realice el diagrama en bloques de un electrocardiógrafo, que cumpla con las siguientes especificaciones:
a) Entrada diferencial de alta impedancia y alto CMRR.
b) Registro conmutado para las 12 derivaciones (DI, DII, DIII, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5, V6) si
se conectan simultáneamente electrodos al paciente.
c) Sensibilidad de 0.5, 1 y 2 mV/cm.
d) Filtro de rechazo de 50 Hz.
e) Registro sobre papel termosensible, con control de temperatura y de centrado de la aguja inscriptora.
f) Señal para calibración (1 mV de amplitud, 200 ms de duración) de aplicación manual.
g) Velocidades de papel de 12 y 50 mm/s.
h) Alimentación con 110/220 VAC, y baterías.
i) Ancho de banda 0.05 -100 Hz.
4) Con el equipo antes diseñado se registraron dos señales electrocardiográficas del mismo paciente bajo
condiciones de trabajo similares y se detectaron algunas fallas. En la figura 2-a se muestra el registro cuando el
equipo se encontraba en correcto funcionamiento y en la figura 2-b y 2-c se presenta el registro cuando se
detectaron las fallas. ¿En cuál o cuáles etapas de las diseñadas anteriormente puede encontrarse cada una de la
fallas?¿Cómo las solucionaría?
5) Se desea realizar la etapa de entrada de un sistema para el registro de señales de EEG monopolares que cuenta
con los bloques que se muestran en la figura 3.
a) Explique la función del bloque “selección de canal”. Describa las siguientes características del mismo:
dispositivo usado para la selección, número de entradas, salidas y diagrama del conexionado.
b) ¿Qué características debe tener el filtro pasa alto? Explique su función en el circuito.
c) Explique la función del bloque “preamplificador + filtro pasa bajo”. Realice esta etapa del circuito
usando el circuito integrado AMP04 de Analog Devices, (haciendo uso de la opción de filtro pasa bajo) y
componentes varios (resistencias, capacitores y amplificadores operacionales). Se desea tener un nivel de
señal de 1 V (pp) a la entrada de la etapa de aislación.
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d) Describa la función del bloque “aislación”. Explique brevemente cómo lo implementaría.
e) Describa qué cambios deberán realizarse en cada bloque de la etapa de entrada para poder usar este
circuito para registro de ECG y de EMG. Especifique qué valores tendrán los componentes según el
diseño realizado en el punto 3.
6) En un servicio de terapia intensiva de 16 camas se desea construir un sistema para monitoreo central de ECG
basado en PC. Se pretende enviar la señal de un canal de ECG desde cada cabecera de cama hacia la PC, que
cuenta con una placa conversora A/D de 16 canales. Adicionalmente, en cada cabecera se quiere contar con
un módulo para monitorear la frecuencia cardíaca media del paciente, que posea alarmas de alta y baja
frecuencia.
Para la implementación del sistema se cuenta con los siguientes elementos:
 Componentes electrónicos varios: resistencias, capacitores, diodos, amplificadores operacionales,
optoacopladores (4N25).
 Electrodos descartables y cables de paciente.
 Una fuente de alimentación de ±15V aislada.
 Una fuente de alimentación de ±15V común.
 Un cardiotacógrafo, que toma como entrada la señal de ECG y tiene como salida un tren de pulsos (TTL).
Cada pulso corresponde a una onda R del ECG.
 Un conversor frecuencia/voltaje, con entrada TTL y salida de 0,1 V/Hz.
 Un display LCD de 2 y ½ dígitos, cuyo fondo de escala (199) corresponde a una entrada de 1,99 V.
a) Realizar un diagrama en bloques del sistema.
b) Diseñar el módulo para acondicionar la señal de ECG a los niveles requeridos por la placa conversora
(±2,5 V).
c) Diseñar el módulo para monitoreo de la frecuencia cardíaca.
Figura 2
paciente
Selección
de canal
Filtro
pasa alto
Preamplificador
+filtro pasa bajo
Etapa de entrada
Figura 3
Aislación
Etapa de
salida
Descargar

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