Ad 620 Instrumentacion

Curso de Bioinstrumentación EIA-CES, 2007. Profesor: Juan Carlos Ramírez Giraldo.

Ingeniería Biomédica

Laboratorio 4 Amplificadores de biopotenciales

Materiales

� 1 amplificador de bioinstrumentación referencias AD620, INA121 o equivalente � 4 Amplificadores operacionales � Resistencias. Con valores mayores a 1K � Condensadores con valores menores a 1uF � 6 electrodos desechables � Cables de conexión y conectores (caimanes) � 2 Baterías de 9V (si va a elegir la práctica de EOG) � 2 Leds

Objetivo

� Implementar circuitos análogos basados en amplificadores de bioinstrumentación para capturar señales de ECG, EMG y EOG

1. Pre-informe

1.1. Imprimir y consultar las hojas de especificaciones de los amplificadores AD620 e INA121. Prestar especial atención a los pines de conexión y a la ecuación de control de ganancia.

1.2. Simular y montar en un board uno de los siguientes filtros (inversores, con ganancia 10, orden 1):

• ECG: Pasabandas entre 0.5 – 100 Hz, con ganancia de 4. • EMG: Pasabandas entre 20 – 500 Hz, con ganancia de 10. • EOG: Pasabandas entre 0.01 – 20 Hz, con ganancia de 10.

1.3. Consulte cómo hacer un filtro rechazabanda, filtro notch, con frecuencia de rechazo en 60Hz. Simule el circuito e impleméntelo en un board.

1.4. Consulte el protocolo de colocación de electrodos para:

• Derivaciones I, II, III de ECG • Medición de EMG en el antebrazo • Medición de EOG

1.5. Consulte el documento de EMG que le proveerá su profesor. Preste especial atención al integrador y al rectificador de onda. 1.6. Consulte como hacer un sumador de continua (un sumador de señal DC).


2. Metodología

2.1 Preliminares

Para comenzar compruebe que el filtrado que simuló y montó en el board funciona correctamente.

2.2 Prueba de funcionamiento del AD620.

Conecte la etapa de amplificación del AD620, como se ilustra en la figura 1. Omita por el momento el uso de la etapa de acondicionamiento: ganancia y filtrado.

Figura 1. Diagrama general de un amplificador de bioinstrumentación.

Para conocer los valores de +Vcc y –Vcc, refiérase al datasheet del AD620 o el INA121. Tenga cuidado en revisar este dato, ya que estos amplificadores son costosos.

Seleccione un valor de resistencia para que la ganancia total del AD620 sea 100. Realice el montaje y a continuación compruebe con el osciloscopio la amplificación. Complete la siguiente tabla utilizando señales sinusoidales de 500Hz de frecuencia:

Tabla 2.1. Prueba de funcionamiento del AD620. Voltajes de entrada (Vin) y salida (Vout)

Vin Vout (teórico)

Vout (medición)

10mV

20mV

50mV

100mV

200mV

2.3. Implementación de un amplificador de biopotenciales

Para este punto su grupo debió elegir con qué biopotencial va a trabajar: ECG, EMG o EOG.


2.3.1 Electrocardiograma ECG

Implemente un circuito tal como el de la figura 1. Utilice una ganancia de 250 para el amplificador de bioinstrumentación (AD620 o INA121). Recuerde que los filtros tienen una ganancia total de 4. Incluya además el filtro de 60Hz.

a. Dibuje el esquema completo del circuito.

b. Muestre los resultados de la simulación.

c. Compare la señal antes y después del filtrado. Incluya sus comentarios y observaciones en el informe. ¿Son acordes con la teoría?

d. Tome señales de ECG de las 3 derivaciones del triángulo de Eindhoven (I, II y III)

e. Compare los resultados con los obtenidos anteriormente con el software Power Lab

f. Comparador: implemente un comparador para detectar los picos del QRS. Conecte esta salida a un led conectado a tierra. Verifique que efectivamente está asociado con el ritmo cardiaco del paciente. Comente sobre los resultados.

g. Opcional: lleve la salida de un comparador a un microcontrolador e implemente un medidor de frecuencia cardiaca.

Nota: para guardar fácilmente los resultados (gráficas ECG), el día de la práctica su profesor tendrá activo un programa en Labview para que visualice las señales, además de poder hacerlo con el osciloscopio digital.

2.3.2 Electromiografía EMG

Implemente un circuito tal como el de la figura 1. Utilice una ganancia de 250 para el amplificador de bioinstrumentación (AD620 o INA121). Recuerde que los filtros tienen una ganancia total de 10. Incluya además el filtro de 60Hz.



c. Compare la señal antes y después del filtrado. Incluya sus comentarios y observaciones en el informe ¿Son acordes con la teoría?

d. Utilice el circuito para medir la EMG superficial producida por la flexión de muñeca de la mano derecha. Igualmente, haga medición de extensión.

e. Compare los resultados con los obtenidos anteriormente con el software Power Lab para la forma de la onda, amplitudes, etc.

f. Defina un umbral específico y haga pasar la señal por un comparador. Conecte un led a la salida del amplificador y verifique que se enciende cuando se sobrepasa el umbral.


g. Opcional: Para obtener un mejor resultado del numeral f es recomendable que incluya un rectificador de onda y un integrador. Cuando a la salida de estos coloque un LED (y observe la señal en el osciloscopio o en el computador) observará una importante diferencia.

Nota: para guardar fácilmente los resultados, el día de la práctica su profesor tendrá activo un programa en Labview para que visualice las señales, además de poder hacerlo con el osciloscopio digital.

2.3.3 Electrooculografía EOG

Implemente un circuito tal como el de la figura 1. Utilice una ganancia de 250 para el amplificador de bioinstrumentación (AD620 o INA121). Recuerde que los filtros tienen una ganancia total de 10.



c. Compare la señal antes y después del filtrado. Incluya sus comentarios y observaciones en el informe. ¿Son acordes con la teoría?

d. Pida al paciente que mueva los ojos a su derecha y a su izquierda. ¿Qué tipo de señal se observa?

e. ¿Es reproducible la señal obtenida con EOG?

f. Sumador de continua: implemente un sumador de continua para el EOG. ¿qué sucede con la señal?

Nota: para guardar fácilmente los resultados (gráficas EOG), el día de la práctica su profesor tendrá activo un programa en Labview para que visualice las señales, además de poder hacerlo con el osciloscopio digital.

3. Informe

� Título y autores � Introducción � Objetivos � Materiales y métodos (incluir esquemas de los circuitos montados) � Resultados (Tablas y figuras) � Análisis de resultados y conclusiones � Bibliografía y referencias

Entrega de informe Fecha límite: viernes 27 de abril de 2007 Entregar laboratorio impreso* y en un archivo APELLIDOS.doc. *Hagan impresión por ambas caras de las hojas. Hay que ahorrar papel.

Documents

Ad 620 Instrumentacion