Bao Cao Mach ECG Nhom5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC

MẠCH XỬ LÝ TÍN HIỆU Y SINH

Đề tài:THIẾT KẾ MẠCH THU NHẬN TÍN

HIỆU ĐIỆN TÂM ĐỒ

Sinh viên thực hiện: Ngô Sơn Tùng – shsv: 20083008

Đỗ Đức Cường – shsv: 20083278

Nguyến Hoàng Phương – shsv: 20082027

Trịnh Ngọc Toàn – shsv: 20082716

Giáo viên hướng dẫn:ThS. Vũ Duy Hải

Hà Nội – 05/2012

Mạch thu nhận tín hiệu điện tim ECG

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay đi cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì vấn đề sức khỏe con người

luôn được đặt lên hàng đầu .Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào y tế hiện nay chính là sự

quyết định đến hiệu quả của việc phòng khám chữa bệnh cũng như nâng cao yêu cầu chăm

sóc sức khỏe.

Đến với môn học Mạch xử lý tín hiêu Y sinh , chúng em nhận thấy để nâng cao kiến thức,

kỹ năng thực hành, khả năng phân tích, giải quyết vấn để nhóm em đã chọn đề tài thiết kế

mạch thu nhận tín hiệu điện tim – ECG. Qua đề tài nhóm em mong muốn dựa trên những

hiểu biết về mạch có thể thực hiện thiết kế chế tạo các mạch đơn giản. Đồng thời có thể

củng cố và vận dụng được những kiến thức đã học vào thực tế; đồng thời nâng cao được

khả năng phân tích, tìm hiểu, thiết kế mạch xử lý tín hiệu y sinh.

Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Duy Hảiđã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ

nhóm em hoàn thành đề tài này. Trong quá trình thực hiện đề tài, do kiến thức còn hạn chế

nên nhóm em không tránh khỏi sai sót, tín hiệu nhận được vẫn chưa được hoàn chỉnh…

Chúng em rất mong được sự nhận xét góp ý của các thầy để đề tài của nhóm em được

hoàn thiện hơn.

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 23/05/20122


Hà Nội, ngày 18tháng 05 năm 2012

Nhóm sinh viên thực hiện

Hà Nội, 23/05/2012

GIỚI THIỆU CHUNG

3


1.1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Tên đề tài: “ Thiết kế mạch thu nhận tín hiệu điện tâm đồ – ECG”

1.1.1. Lý do chọn đề tài

Như chúng ta đã biết trong bốn chỉ số sinh tồn : nhiệt độ, mạch, huyết áp, nhịp tim thì

việc đo nhịp tim là một thông số cực kỳ quan trọng. Đồng thời hiện nay trên thế giới các

bệnh về tim mạch cũng rất phổ biến. Do đó, việc xây dựng và thiết kế một máy ghi nhận

tín hiệu điện tim với giá thành phù hợp, dễ sử dụng là rất hữu ích. Chúng em cũng nhận

thấy tín hiệu điện tim hiện nay đã được mọi người quan tâm rất nhiều, dạng tín hiệu nhận

được cũng dễ nhận biết hơn các dạng tín hiệu .Vì thế, đối với những sinh viên mới tìm

hiểu, kỹ năng chưa có nhiều như nhóm em thì việc xử lý tín hiệu điện tim là phù hợp hơn

cả.Hơn nữa, qua đề tài nhóm em mong muốn có thể hiểu hơn về các tín hiệu y sinh và cách

xử lý chúng.Do đó nhóm em đã chọn đề tài: “ Thiết kế mạch thu nhận tín hiệu điện tâm đồ

- ECG”.

1.1.2. Khả năng ứng dụng của đề tài

Khi cuộc sống càng ngày càng phát triển như hiện nay thì vấn đề chăm sóc sức khỏe

ngày càng được thế giới quan tâm. Đồng thời với một nền công nghiệp phát triển, tần suất

công việc, nhịp sống ngày càng tăng thì vấn đề tim mạch là một trong những nguy cơ

ngày càng gia tăng, càng đặt được mối quan tâm của mọi người. Ngày nay, các phòng

khám tim mạch cũng ngày càng nhiều. Do đó có rất nhiều nhu cầu về thiết bị y tế đặc biệt

là máy điện tâm đồ. Nhưng hiện nay, các thiết bị y tế trên thị trường có giá thành không

phải nhỏ.Vì thế nhóm em mong muốn có thể tạo ra một thiết bị ghi nhận tín hiệu điện tim

với giá thành vừa phải với khả năng chi trả của những phòng khám nhỏ. Nó sẽ hỗ trợ cho

khả năng thăm khám, chuẩn đoán bệnh của bác sĩ được chính xác hơn.

Nhóm em nhận thấy nếu có thể phát triển thành một sản phẩm hoàn chỉnh thì khả năng

ứng dụng của đề tài là rất lớn.

1.1.3. Khả năng thực hiện của nhóm

Theo như yêu cầu mà nhóm đặt ra ban đầu là mạch của nhóm cần phải hoàn thiện phần

cơ bản (mạch thu nhận được tín hiệu điện tim hiển thị trên oscilloscope); sau khi hoàn

thiện tốt phần tương tự nhóm sẽ phát triển để hiển thị tín hiệu thu được lên máy tính.

Hà Nội, 23/05/20124


Về phần cơ bản, mạch yêu cầu cần đạt được các chức năng sau:

- Mạch thu nhận được tín hiệu điện tim

- Mạch gồm các khối cơ bản: Mạch khuếch đại đo, mạch lọc thông thấp, mạch lọc

thông cao, mạch triệt tần 50 Hz, mạch khuếch đại cách ly, mạch khuếch đại đệm.

Bộ khuếch đại cần khuếch đại được tín hiệu lên khoảng 103 lần

1.2 GIỚI THIỆU VỀ NHÓM VÀ TIMELINE CÔNG VIỆC:

Nhóm thiết kế mạch của chúng em gồm 4 thành viên gồm :

1. Ngô Sơn Tùng – shsv: 20083008

2. Đỗ Đức Cường – shsv: 20083278

3. Nguyến Hoàng Phương – shsv: 20082027

4. Trịnh Ngọc Toàn – shsv: 20082716

Timeline công việc của nhóm :

Hà Nội, 23/05/20125


Công việc Phân công Thời gian hoàn thành

Tìm hiều về đề tài, tìm kiếm tài liệu Cả nhóm 1 tuần

Thiết kế mạch nguyên lý, chạy mô phỏng Tùng ,Cường 2 tuần

Mua linh kiện Phương,Toàn 2 ngày

Thiết mạch thực tế Cả nhóm 1 tuần

Test mạch Cả nhóm 2 tuần

Hà Nội, 23/05/20126


1.3 GIỚI THIỆU VỀ TÍN HIỆU ĐIỆN TIM

Tín hiệu điện tim là một trong các đại lượng sinh học quan trọng nhất trong việc

chẩn đoán và chăm sóc bệnh nhân. Khi tim co bóp thể thực hiện chức năng tuần

hoàn của mình thì nó sẽ tạo ra một điện trường sinh học qua khối dẫn liên hợp từ

ngực và cơ bụng tới bề mặt da. Sự chênh lệch điện thế sinh học đó có thể đo được

từ bất kỳ hai điểm nào trên bề mặt da. Biên độ của dạng sóng tín hiệu thu được phụ

thuộc vào cập điện cực được đặt ở đâu trên bề mặt da bệnh nhân.

Sóng điện tim là tín hiệu biến đổi theo thời gian, phản ánh dòng điện ion gây ra

bởi các tế bào tim khi co lại hay giãn ra. Tín hiệu này thường rất nhỏ. Mỗi chu kỳ

tim thường khoảng là 0,8 giây, thể hiện quá trình khử cực và tái khử cực của tâm

nhĩ và tâm thất

Hình 2.1 Lược đồ của quá trình tạo nhịp bằng cơ tim, điện thế qua màng bó

dẫn trong tim người và quan hệ của chúng với dạng sóng ECG ở đạo trình III

Hà Nội, 23/05/20127


Một chu kỳ tim chuẩn có chu kỳ là 0,8 giây với năm đỉnh là P, Q, R, S, T và một

đỉnh U ( đỉnh này rất nhỏ). Biên độ sóng P, Q, S nhỏ nhất khoảng 0,2 – 0,5 mV.

Biên độ sóng R lớn nhất, khoảng 1,5 – 2 mV. Do đó đỉnh sóng QRS của tín hiệu

ECG thường nằm trong dải 400 µV – 2,5 mV. Biên độ này phụ thuộc vào vị trí đo

và thể trạng của bệnh nhân. Dải tần hoạt động là khoảng 0,05 Hz – 100 Hz.

Các đạo trình đo

Cơ thể người là một môi trường dẫn điện, vì thế dòng điện do tim được phát đi

ra được truyền đi khắp cơ thể. Khi đặt hai điện cực trên bất kỳ hai điểm nào của cơ

thể đều thu được dòng điện thế giữa hai điểm đó và được gọi là đạo trình ( hay

chuyển đạo). Mỗi đạo trình sẽ có một dạng sóng khác nhau. Thông thường người ta

hay sử dụng 12 đạo trình để ghi tín hiệu điện tâm đồ bao gồm:

- Đạo trình mẫu : 3 đạo trình

- Đạo trình đơn cực các chi: 3 đạo trình

- Đạo trình trước ngực: 6 đạo trình

Hình2.2 Tín hiệu ECG chuẩn

Nhóm em đã chọn thiết kế mạch thu nhận tín hiệu một đạo trình chuẩn của tín

hiệu điện tim. Sau đây em xin giới thiệu chi tiết hơn về đề tài của nhóm.

Hà Nội, 23/05/20128


2.1 SƠ ĐỒ KHỐI:

Hà Nội, 23/05/2012

THIẾT KẾ

9

Điện cực tiếp xúc Lọc thông thấp

Lọc triệt tần 50 Hz

Lọc thông caoBảo vệ đầu vào và đệm

Khuếch đại đệmOUTPUT


Hình 2.3 Sơ đồ khối mạch xử lý tương tự

2.2SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:

2.2.1 Mạch vào

Hà Nội, 23/05/201210


M A C H V A O

J 2

C O N 2

12

J 3

C O N 2

12

TA Y TR A I

TA Y P H A I

+

-

U 3

O P 0 7

3

26

7 14 8

+

-

U 4

O P 0 7

3

26

7 14 8

R 34 7 k

R 44 7 k

D 81 N 4 1 4 8

D 91 N 4 1 4 8

L 1

+12V

-12V

+12V

-12V

D 1 01 N 4 1 4 8

D 1 11 N 4 1 4 8

R 1

2.2.2 Mạch khuếch đại đo

M a c h K hue c h D a i D o

+

-

U 5

A D 6 2 0

3

26

7 14 8

C H A N TR A I

L 1

R 1

+12V

-12

V

O U T1

R 5 2 2 k

R 6 2 2 k

R 2 12 0 K

R 7

5 K

C 9

1 0 4

R 8 1 0 K

R 9 1 M

+

-

U 6

O P 0 7

3

26

7 14 8

C H A N TR A I

-12

V+1

2V

R 1 01 0 k

J 5

C O N 2

12

2.2.3 Mạch lọc thông thấp

Hà Nội, 23/05/201211


O U T3

M a c h L o c T ho ng T ha p

R 1 3

2 0 3O U T2

R 1 4

2 2 K +

-

U 8

O P 0 7

3

26

7 14 8

C 1 21 0 4

C 1 34 7 3

+12V

-12V

2.2.4 Mạch lọc thông cao

C 1 0

1 0 u F

C 1 1

1 0 u F

+

-

U 7

O P 0 7

3

26

7 14 8

R 1 12 2 0 k

-12V

+12V

O U T1O U T2

R 1 2

5 0 4

M A C H L O C T H O N G C A O

2.2.5 Mạch lọc lọc tần 50Hz

Hà Nội, 23/05/201212


+12V

-12V

O U T4

C 1 4

1 0 4

C 1 5

1 0 4

M a c h L o c 5 0 H z

R 1 5 3 3 k R 1 6 3 3 k

O U T4

C 1 61 0 4

C 1 71 0 4

O U T3+

-

U 9

O P 0 7

3

26

7 14 8

R 1 7 4 k 7 R 1 8 1 0 k

2.2.6 Mạch khuếch đại tín hiệu ra( KĐ Đệm):

K hue c h D a i T in H ie u R a

+

-

U 1 0

O P 0 7

3

26

7 14 8

O U T4

R 1 94 k 7

R 2 0

5 0 4

O U TP U T

+12V

-12V

J 4

C O N 2

12

2.2.7 Nguồn vào ( điều chỉnh 12V):

Hà Nội, 23/05/201213


J 1

C O N 3

123

- +

D 1

2 A

2

1

3

4

A C 1

A C 2

V P P 1

+ C 12 2 0 0 u F

+ C 22 2 0 0 u F

C 31 0 4

C 41 0 4

V P P 2

U 1

7 8 1 2

V I N1

V O U T3 +1 2 V

D 2

D I O D E

12

D 3

D I O D E

12

+ C 52 2 0 0 u F C 6

1 0 4

D 4L E D

12

R 11 0 k

V P P 1

U 2

7 9 1 2

V I N2

V O U T3

+ C 72 2 0 0 u F

C 81 0 4

D 5L E D

12

-1 2 V

R 21 0 k

D 6

D I O D E

1 2

D 7D I O D E

12

V P P 2

N guo n + 12V

C hinh Luu C au

N guo n -12V

J 6

C O N 2

12

J 7

C O N 2

12

Hà Nội, 23/05/2012

KẾT QUẢ14


3.1.HÌNH ẢNH

3.1.1.Mạch sau khi hoàn thành :

Mạch sau khi thiết kế xong

Hà Nội, 23/05/201215


Cắm nguồn và bật công tắc, led sáng mạch hoạt động

Hà Nội, 23/05/201216


3.1.2 Hình ảnh sử dụng mạch đo :

a) Cắm vào đầu vào một tín hiệu hình sin, tần số 97 Hz, kết quả thu được trên OXILO:

Hà Nội, 23/05/201217


Hà Nội, 23/05/201218


b) Dùng điện cực dán lên các phần tay trái, tay phải và chân phải; hình ảnh thu được trên OXILO:

Hà Nội, 23/05/201219


3.2. KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT:

Nhóm em đã ghép nối mạch phần cơ bản. Do kỹ năng xử lý và kinh

nghiệm chưa có nhiều nên tín hiệu nhóm thu được vẫn chưa được ổn định.

Nhóm đang cố gắng xử lý để tín hiệu thu được có thể tốt hơn. Kinh nghiệm

của chùng em còn khá ít về chế tạo mạch cho y tế nên có thể có nhiều sai sót

mắc phải.Qua việc làm với nhóm thấy rằng cả nhóm đã có tinh thần rất tốt khi

làm việc theo nhóm.

Hà Nội, 23/05/201220


Hà Nội, 23/05/201221

STT Tên linh kiện Nơi mua Số lượng Giá thành (VNĐ)

1 Biến áp Chợ trời 1 50 000

2 OP07 Chợ Trời 7 7 000

3 CON2 Chợ Trời 6 2000

4 AD620 17A Hàn Thuyên 1 80000

5 LED Chợ Trời 2 500

6 Đế Chợ Trời 8 1500

7 Trở 4K7 Chợ Trời 2 500

8 Trở 47K Chợ Trời 2 500


10 Trở 10 K Chợ Trời 5 500


12 7812+7912 Chợ Trời 2 4000

13 1N4148 Chợ Trời 4 500

14 1N4007 Chợ Trời 4 500

15 VR Chợ Trời 5 3000

16 SW Chợ Trời 1 3000

17 Cáp nguồn Chợ Trời 1 15000

18 Tụ Gốm 104 Chợ Trời 10 2000

19 Tụ 2200µF Chợ Trời 4 16000

20 Tụ 10µF Chợ Trời 2 2000

21 Cầu 1A Chợ Trời 1 2000

Documents

Bao Cao Mach ECG Nhom5