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Implementazione e realizzazione di un sistema di misura per segnali ECG: filtraggio e simulazione

Informazioni tesi

  Autore: Maria Angela Casoria
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2007-08
  Università: Università degli Studi di Reggio Calabria
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria dell'informazione
  Relatore: Fabio La Foresta
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 249

Molto spesso, i segnali derivanti dall’attività fisiologica, hanno ampiezze molto piccole e per poter registrare la differenza di potenziale tra due elettrodi disposti strategicamente sulla superficie del corpo è necessario amplificare tali segnali. Per questo motivo l’obiettivo di questa trattazione è stato lo studio e la realizzazione di un amplificatore biopotenziale per l’acquisizione di segnali ECG.
Nel primo capitolo è stato analizzato il cuore dal punto di vista anatomico, e nello specifico l’elettrofisiologia cardiaca, la genesi del segnale cardiografico con particolare riferimento al cuore visto come dipolo cardiaco e le derivazioni elettrocardiografiche.
Nel secondo capitolo sono state elencate le caratteristiche che deve presentare un amplificatore biopotenziale che sono legate ai blocchi in cui esso è suddiviso, questi ultimi sono stati realizzati e simulati grazie all’utilizzo del software PSpice e successivamente utilizzati per la realizzazione hardware dell’amplificatore. Inoltre l’amplificatore è stato testato con diversi segnali numerici in MATLAB®. Per fare questo è stato indispensabile utilizzare l’interfaccia tra PSpice e MATLAB®, ossia SLPS.
Nel terzo capitolo si è parlato del BIOPAC Student Lab System, cioè del sistema per l’acquisizione e l’elaborazione dei segnali ECG soffermandosi in particolare sul sistema hardware (MP-35) e su quello software (BSL PRO 3.7). I segnali elettrici del corpo vengono prelevati, tramite trasduttori ed elettrodi, e inviati dall’unità di acquisizione MP-35 al computer attraverso il quale possono essere processati. L’unità MP-35 ha la capacità di amplificare questi segnali e di filtrare il rumore elettrico non desiderato ed i segnali di interferenza.
Nel quarto capitolo si presenta l’implementazione hardware dell’amplificatore, precedentemente progettato in PSPICE e testato sfruttando SLPS. L’amplificatore per segnali elettrocardiografici è stato costruito servendosi di una breadboard non schermata con componenti non saldati che si interfaccia con l’MP-35.
Le misurazioni dei segnali elettrocardiografici non sono state realizzate su un lettino ospedaliero in legno. Per tale motivo è stato inevitabile riscontrare artefatti, dovuti a rumore elettrico o al paziente, sul tracciato ECG.
Nel quinto capitolo è stato implementato via software (MATLAB) un filtro Notch proprio per cercare di rimuovere il rumore di rete a 50Hz riscontrato nei segnali acquisiti dalla breadbord.

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36 CAPITOLO 2 IMPLEMENTAZIONE E SIMULAZIONE DELL’AMPLIFICATORE BIOPOTENZIALE Prima di passare all’implementazione hardware della registrazione di una derivazione bipolare ECG, ossia all’implementazione dei vari blocchi di un amplificatore biopotenziale, si è preparato il progetto in SPICE, si è testata la bontà dello schema, poi si fatto in modo di interfacciare SPICE con MATLAB in modo da poter dare in ingresso un segnale ECG e ottenere un segnale ECG amplificato per verificare ulteriormente il nostro amplificatore e infine si è passati alla messa in posa del circuito su basetta di quanto progettato. Procediamo con l’esporre i punti sopra illustrati. 2.1 - PROPRIETA’ DEGLI AMPLIFICATORI BIOPOTENZIALI Per visualizzare e registrare la differenza di potenziale tra gli elettrodi disposti opportunamente sulla superficie del corpo, vengono utilizzati dei circuiti elettronici. Molti segnali dell’attività fisiologica hanno ampiezze piccole e devono essere amplificati e processati prima che possano essere considerati in maniera significativa. La buona notizia è che le caratteristiche degli amplificatori biopotenziali sono molto simili a quelle di un qualsiasi altro amplificatore. Per questo motivo, andremo ad esaminare i principi fondamentali degli amplificatori, con particolare attenzione a quelli biopotenziali. Di seguito riportiamo i parametri dell’amplificatore: 1.Guadagno. I segnali fisiologici hanno amplificazioni il cui intervallo va da diversi microvolt a pochi millivolt. Ecco perché molti amplificatori biopotenziali hanno guadagni pari a 500 o maggiori per una corretta visualizzazione e registrazione. E’ necessario utilizzare l’espressione del guadagno in decibel, che si ottiene dalla forma lineare, attraverso la seguente formula:

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