Rilevatore del battito cardiaco.

Buongiorno a tutti. Mi rivolgo a questo gruppo perchè ho visto che è popolato da persone disponibili e capaci.

Mi piacerebbe realizare un cardiofrequenzimetro, ma molto semplice, cioè un circuitino che mi portasse fuori un segnale elettrico digitale che segue la frequenza del battito cardiaco. Ho cercato parecchio tra le mie riviste ma, l'unico schema trovato, fa uso come sensore di una coppia LED-fototransistor a IR, mentre il mio obiettivo è quello di avere come sensore semplicemente dei contatti elettrici sulla pelle, o altre soluzioni (che non conosco) poco ingombranti. Un altro problema che ho incontrato nel cercare quanto voglio, sta nella tensione di alimentazione che, per via degli operazionali ,deve essere doppia (cioè + e - rispetto massa). In buona sostanza sto cercando un circuitino semplice, senza troppe pretese, che punta più che altro a dimensioni ridotte e all'uso di un'unica pila piccola (magari a bottone come quelle usate per gli orologi).

Ringrazio per l'attenzione e chi vorrà gentilmente aiutarmi. Fantomas snipped-for-privacy@libero.it

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Fantomas
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Il giorno Fri, 15 Apr 2005 09:20:44 +0200, "Fantomas" ha scritto:

Costruire un trigger cardiaco non è una cosa semplice, sia per il tipo di segnale da captare, di pochi millivolt, sia per la caratteristica del segnale, che presenta un fronte di salita tipico e che è difficile agganciare. (ci si riesce, certo, ma non è una cosa banale)

Inoltre si sposta continuamente di potenziale e ha problemi di ronzio a 50 hz, cose risolvibili usando amplificatori differenziali ad alto CMRR.

Esistono anche operazionali ad alimentazione singola, ma non è certo questo l'ostacolo maggiore.

Ho trovato questi link, vedi se ti possono servire:

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ciao Stefano

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SB

Caro Stefano,

ti ringrazio moltissimo per la tua rapida e competente risposta e per i link interessantissimi che mi hai fornito! A buon rendere ;-) Ogni altra risposta in merito è ovviamente la benvenuta. Grazie ancora Fandomas

un

la

uso

obiettivo

di

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Fantomas

dunque una cosa simile uscì alla maturità di due anni fa (te lo dico eprchè pure quest'anno è sucita elettronica e le nostre preparazioni all'esame vertono anche su quel compito). posso dirti che una soluzione può essere quella (come ha detto il collega) di utilizzare amplificatori da strumentazione (io uso AD620 di analog devices, ha un CMRR che si aggira intorno ai 110-120dB di media). Il ronzio a 50Hz va attenuato in base all'errore di quantizzazione del tuo convertitore A/D. Per esempio, se converti a 8 bit e vuoi in uscita un segnale di 5 V, farai 5/256 (ovvero il numero di combinazioni che puoi avere) e ti trovi il quanto. Se poi fai il quanto diviso 2 trovi l'errore di quantizzazione. Il rumore dovrà essere minore di tale errore di quantizzazione, quindi ti verranno utili i filtri attivi passa basso (mi pare che all'esercitazione avevo calcolato con 10 bit di conversione un filtro del 5° ordine, mentre con

8 bit addirittura non serviviva poichè il CMRR garantiva da solo che il rumore rimanesse sotto l'errore di quantizzazione), poichè il rumore viene attenuato di parecchio già internamente all'amplificatore da strumentazione. So di averti inondato di nozioni, comunque spero di esserti stato utile!! se ti serve altro...chiedi! byez ste
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Stefano

Ciao Tantissimi anni fa avevo fatto anch'io un elettrocardiografo per il figlio che stava dando l'esame di cardiologia. Lo feci praticamente come dici : amp differenziale coi 3 opamp, codificatore a 5 bit ,memoria ram ,decodificatore e modulatore VHF per vedere sul televisore . I cinque bit era per ridurre i chip di memoria !!!(5 ram da 1kX1). Mio figlio ci vedeva le cose interessanti della forma d'onda !! Il problema maggiore era il 50 Hz !! (3 sonde ecc)

Se pero' si accontenta di sentire qualcosa, anche un microfono stretto sul polso, che comanda in frequemza un oscillatorino BF (astabile con comando sulle R di base), e la cuffia,, Credo di avere ancora tutto due !!!

Ciao Giorgio ,

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giorgiomontaguti

i 50 Hz sono fuori banda, quindi se ti giochi bene le possibilità offerte dagli amplificatori da strumentazione e i filtri attivi sei a cavallo (immagina, un disturbo a 50Hz..l'IN AMP lo attenua secondo la sua amplificazione di modo comune, quindi se hai un disturbo di 12Vpp in ingresso, in uscita ce l'hai a 12mV - io avevo calcolato questo facendo riferimento al CMRR - dopodichè ci pensa il filtro a completare i giochi)...riesci a convertire anche a 10 bit senza che il rumore intacchi il segnale. La tua banda utile arriva fino a 40Hz, quindi puoi trattarla come frequenza di taglio. Per aumentare le prestazioni, puoi usare un ponte di Wheatstone dal quale prelevi solo tensioni differenziali (sui siti di analog devices e texas instruments ci sono vagonate di articoli a proposito), e in uscita metti un bel filtro attivo di Butterworth passa basso, che abbatte del tutto ogni segnale fuori banda..se hai altre cose da chiedere, "semo qui".. byez ste

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Stefano

Da tenere presente anche due cose. Il filtro attivo puo` provocare distorsioni di fase in banda, e visto che la forma d'onda viene analizzata nel tempo, bisogna tenerne conto.

Il modo comune, oltre ad essere attenuato dal cmmr del primo stadio, puo` anche essere controllato.

Dato che il circuito dell'elettrocardiografo e` isolato (e anche molto bene), si puo` collegare il riferimento dell'alimentazione dell'elettrocardiografo al paziente, in questo modo la tensione di modo comune captata capacitivamente dal paziente si tira dietro tutta l'elettronica.

Altra possibilita` invece e` pilotare in modo attivo il paziente in modo che il suo modo comune sia quasi nullo. Dall'ampli per strumentazione a tre op amp, e` possibile ricavare facilmente la tensione di modo comune, che con un amplificatore di retroazione viene annullata andando a pilotare il potenziale del paziente.

Anche in questo caso, dato che l'elettrocardiografo e` isolato, a spostarsi e` per lo piu` il potenziale dello strumento, ma l'effetto e` comunque di attenuare in modo attivo la componente di modo comune.

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Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
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Franco

Il giorno Sat, 16 Apr 2005 18:19:56 GMT, Franco ha scritto:

Diverso tempo fa trovai un articolo su questa tecnica, ho anche lo schema elettrico ma è in formato gif; se all'amico Fantomas interessa...

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Gigi Ventosa

Ciao a tutti due In effetti prendendo le precauzioni che accennate , fra cui filo di massa (isolata) sul piede del paziente, vedevo bene le forme d'onda senza distorsioni ne' sovrapposizione del 50 Hz.(paziente su una sedia di legno) Su un elettrocardiografo professionale vi era anche la soluzione di attenuare il modo comune in modo attivo.

Ricordo che quando il figlio mi chiese se ero capace di fare un elettrocardiografo ,mi preoccupava la meccanica..... allora penmsai che avevo piu' famigliarita' con un televisore che con penne meccaniche !!! Mi venne molto piu' comodo far vedere le curve in verticale (un impulso su ogni riga orizzontale )..ma bastava rovesciare il televisore !!!! :-) Lo portai in ferie e feci l'elettrocardiogramma a tutto l'albergo !! Naturalmente non dando eventuali brutte notizie al popolo !! Salvo una tachicardia ..che era difficile da nascondere !!

Comunque , non e' un gioco da ragazzi !!!

Ciao Giorgio

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non sono ancora SANto per e-mail
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giorgiomontaguti

Carissimi tutti,

che dire? Siete fantastici per la disponibilità mostrata verso la mia richiesta! Mi scuso se rispondo solo ora, ma sono stato fuori in questi 2 giorni. Per quanto riguarda schemi ed articoli: eccome che mi interessano, siano essi in PDF, DOC, GIF o quant'altro! La mia intenzione è quella di leggere tutto e poi pian piano cimentarmi alla realizzazione, magari disturbandovi ancora un pò :-) La mia e-mail è snipped-for-privacy@libero.it e dovrebbe avere abbastanza capienza per ricevere la documentazione. Ancora grazie, Fantomas

"Fantomas" ha scritto nel messaggio news:d3nq0d$g03$ snipped-for-privacy@balena.cs.interbusiness.it...

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Fantomas

allora ti mando via mail qualche datasheet con gli schemi di principio degli IN AMP..così ti fai un'idea. poi se vuoi proprio divertirti ho tutta la dimostrazione sul quaderno di elettronica dell'amplificazoine differenziale e dell'amplificazione di modo comune:)...comunque.. non è certo uno scherzo, ma non è impossibile costruirne uno,fatti coraggio! byez ste

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Stefano

Il giorno Sat, 16 Apr 2005 16:08:18 GMT, Stefano ha scritto:

Beh, 60dB vuol dire che da 12mV arrivi a 12µV, il CMRR può arrivare anche a 80-90 dB.

Uno schema elettrico del circuito di ingresso può essere questo:

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naturalmente con componenti all 1% e magari un trimmer al posto di R7 e R11 per migliorare il CMRR.

Per un trigger bisogna agganciare il fronte R-S (vedi figura sotto ECG SIGNAL) qui:

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ricordo che avevo fatto qualcosa con un filtro passabanda VCVS, ma non trovo più gli appunti, avevo scritto pagine di calcoli. (sono purtroppo passati molti anni) Comunque dopo il filtro (centrato mi sembra a 45Hz ) si vedeva l'impulso uscire in sincronia col battito cardiaco.

ciao Stefano

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SB

Un bel giorno Fantomas digitò:

Secondo me ti conviene comprare una di quelle fasce della Polar (costano poche decine di euro) e poi escogitare un metodo per ricevere il segnale che generano; ci sono state alcune discussioni qui e su sci.electronics.design, comunque il succo è che quasi tutte queste fasce spediscono una "burst" dai 4 ai 6 kHz per ogni battito cardiaco. Puoi ricevere questo segnale con un'induttanza+condensatore accordati sulla frequenza che ti interessa, collegati poi a un amplificatore da strumentazione.

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asd
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dalai lamah

tanto per fare i puntigliosi: un disturbo a 12Vpp si presenta allo stesso modo sul terzo amplificatore operazionale. Sapendo che l'amplificazione di modo comune vale l'errore delle resistenze diviso

100, in uscita lo ritrovi a 12mVpp, ammesso che la tolleranza delle resistenze sia dello 0,1% (AD620 ha queste caratteristiche). Il CMRR è 20log Ad/Ac. Dunque, supponendo un'amplificazione Ad = 1000, hai che 20log 1000/0,001 = 120dB.. convinto? :) byez ste
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Stefano

Ancora grazie del tutto.

Per Gigi Ventosa e Stefano: non ho ricevuto gli schemi. Ho controllato ed il mailer dovrebbe accettare sino a 15Mb di allegati. In ogni caso ripeto il mio e-mail: snipped-for-privacy@libero.it Se ci fossero problemi di e-mail fatemelo sapere qui sul newsgroup.

Per Giorgio: anche l'idea del microfono (magari uno micro a condensatore) non è male. Hai uno schema in proposito? Grazie.

Un caro saluto a tutti

"Fantomas" ha scritto nel messaggio news:d3nq0d$g03$ snipped-for-privacy@balena.cs.interbusiness.it...

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Fantomas

Il giorno Tue, 19 Apr 2005 17:29:41 GMT, Stefano ha scritto:

Lapsus mio, ho sbagliato. In effetti il guadagno in tensione è 20 Log V1/V2. mentre il guadagno in potenza è 10 Log P1/p2.

ciao Stefano

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SB

Ciao Tentai di fare qualcosa del genere per mio figlio, ma poi non gli serviva piu' e lasciai perdere. Comunque ricordo che usavo un microfonino amplificato, tenuto schiacciato sul polso con una cinghietta, e con la sua uscita andavo a modulare in frequenza (sul pin 5) un oscillatore a circa 1 Khz fatto con un NE555. Forse vi era anche un transistor amplificatore in mezzo !!?? In cuffia si sentiva molto bene il battito come un fischio che variava in frequenza. Purtroppo non feci schemi sul PC e il prototipo l'ho smontato.

Tu ,mi sembra pero' che vuoi arrivare ad un display che mostri la frequenza del battito.... Forse un filtrino(NE556 ?) sulla frequenza che genera il 555 quando c'e' il battito ,potrebbe fornirti il segnale che cerchi.

Di qui ad arrivare al display ...un frequenzinetro ?? Forse converrebbe trasformare questo impulso in uno molto piu' largo (monostabile), integrarlo e con la continua andare ad un display tipo Vmeter ... Comunque tutto per alimentarlo con la solita piletta da 9 V

Non mi badare...sono partito per la tangente !!!

Ciao Giorgio

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giorgiomontaguti

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