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Construa seu Próprio Monitor Cardíaco, um ECG simples

Este projeto vai ensinar você a criar o seu próprio dispositivo de monitoramento cardíaco, um ECG/EKG (eletrocardiógrafo) simples.

Nos Estados Unidos e no resto do mundo, milhões de pessoas perdem as suas vidas por problemas cardíacos. Estes problemas acompanham doenças como diabetes, estresse, etc. Antes de continuar a explicar a você o que eu fiz, gostaria de ALERTAR você. 500mA (mili-ampéres) em 220V irá destruir completamente o seu sistema nervoso (então alimente isso a partir de baterias!), verifique tudo duas vezes e a responsabilidade é toda sua.

OK! Eu acho que posso continuar agora. Este foi um trabalho estudantil de quando eu iniciei no campo da biomedicina. Para fazer o meu CV parecer melhor eu queria contruir alguma coisa nessa área e fiz um ECG. A primeira coisa que eu procurei fazer foi ir até o google.com e pesquisar por projetos similares. Lá eu encontrei um bom número de projetos sobre o assunto. Alguns para logar dados de pacientes com doenças cardíacas, alguns outros sistemas de monitoramento cardíaco futuristas e mais alguns feitos apenas por diversão, como o meu.

Vamos iniciar com a definição do que é um ECG e algumas coisas sobre ele (retirado de "Introduction to Medical Electronics Application", por D. Jennings, A. Flint, BCH Turton, LDM Nokes):

"O coração humano pode ser considerado um grande músculo que bate apenas por contrações musculares. Conseqüentemente, estas contrações causam uma diferença de potencial. O estudo da medida do potencial produzido pelo músculo cardíaco é chamada de eletrocardiologia.
O campo despolarizante no coração é um vetor que altera a sua direção e magnitude através do ciclo cardíaco. A colocação de eletrodos na superfície do paciente determina a visão que será obtida desse vetor em função do tempo.

O esquema de posicionamento mais utilizada dos eletrodos é mostrada na Figura 1. Aqui, a diferença de potencial é medida entre os braços direito e esquedo, entre o braço direito e a perna esquerda e entre o braço esquerdo e a perna esquerda. Estas três medidas podem ser referenciadas como I, II e III, respectivamente. Este posicionamento foi desenvolvida por Einthiven, que determinou que conhecendo o estado das medidas dos sinais das  ligações I e II, o sinal que ia ser visualizado em III poderia ser calculado. E este é o princípio básico do posicionamento das ligações do ECG: a partir dos vários recursos disponíveis, a despolarização do coração pode ser calculada.


3lead_ecg.jpg
Figura 1.


Conseqüentemente, o sinal do ECG mostra ao clínico as formas de ondas elétricas associadas com as contrações dos ventrículos e artérias. Apartir de um ECG, o clínico pode determinar o tempo das contrações dos ventrículos e artérias e avaliar a magnitude relativa das polarizações e despolarizações ventriculares e arteriais. Esta informação pode permitir a identificação de pequenos bloqueios do coração. Depois de um ataque cardíaco, o ECG do paciente mostra alterações de sincronismo e forma de ondas, transmitidas através dos tecidos musculares. Estas alterações são associadas com danos cardíacos causados pelo ataques do coração".

ecg_connection_diagram.jpg
Figura 2., diagrama de conexão


Depois desta pequena introdução sobre o ECG, vamos falar da descrição eletrônica. A maneira mais simples de explicar como isso funciona é fazer um diagrama de blocos.
O sinal que vem do corpo inicia sendo amplificado (este sinal é muito pequeno e fraco, variando entre 0,5mV e 5,0mV), filtrado (para remover o ruído), amostrado (para amostrar eu preciso de um conversor Analógico/Digital, conhecido como ADC) e então envio ao computador através de uma interdace RS232 (uma interface sem fio ou qualquer outro tipo poderia ser escolhida, mas a RS232 é simples e rápida para desenvolver).

Os primeiros dois passos são mostrado na Figura 3.


ecg_chain.jpg

Figura 3., Blocos ECG

Os amplificadores que nós usamos na engenharia de biomedicida, aquisição de dados ou qualquer outro lugar onde é interessante representar uma pequena flutuação de tensão sobreposto em um offset de tensão, são chamados amplificadores de Instrumentação. Estes amplificadores possuem uma grande CMMR (Commom Mode Rejection Ratio), o que significa que eles têm a habilidade de um amplificador diferencial em não passar (rejeitar) a parte do sinal que é comum nas entradas + e -. Os famosos produtores de amplificadores de instrumentação são a Texas Intruments e a Analog Devices. Eu utilizei um amplificador da segunda empresa, Analog Devices. O AD620, amplificador de intrumentação, e o OP97, amplificador operacional de alta precisão. Como eles precisam de uma fonte de tensão negativa, eu a gerei com o LTC1044 da Linear, conversor de tensão com chaveamento de capacitor, Figura 4. A tensão fornecida é 5V. O esquemático é mostrado na Figura 5, e mais detalhes sobre o seu funcionamento pode ser visto em seu datasheet.


ltc1044.jpg

Figura 4., LTC1044, gerador de tensão negativa


ecg_schematic.jpg
Figure 5., ECG Esquemático do ECG



Os ruídos podem vir das contrações musculares, interferências da rede na faixa de 50-60Hz, ruídos do contato dos eletrodos, ruídos vindo de qualquer outro dispositivo eletrônico, etc. O filtro para a aplicação do ECG deve ser um filtro de corte (passa-alta e passa-baixa). Ele deve filtrar a faixa de 0.5Hz até 50Hz. Eu criei um filtro simples RC passa-alta e passa-baixa, conectados em série (apenas dois capacitores e resistores).



ecg_signal.jpg
Figura 6., Sinal do ECG


O ADC usado foi o interno da CPU Atmel, ATMega8. O código está aqui:

  1. .include “m8def.inc”
  2.  
  3. .def temp = r16
  4. .equ CLOCK = 4000000    ; define frequency speed
  5. .equ BAUD = 9600    ; define baud rate of sending data
  6. .equ UBRRVAL = CLOCK/(BAUD*16)-1
  7.  
  8. main:
  9.  
  10. ldi r16, 0b00100000    ; configure the ADC
  11. out ADMUX, r16
  12.  
  13. ldi r17, 0b10000111
  14. out ADCSRA, r17
  15.  
  16. ; Stackpointer initialisation
  17. ldi temp, LOW(RAMEND)
  18. out SPL, temp
  19. ldi temp, HIGH(RAMEND)
  20. out SPH, temp
  21.  
  22. ; Baudrate configuration
  23. ldi temp, LOW(UBRRVAL)
  24. out UBRRL, temp
  25. ldi temp, HIGH(UBRRVAL)
  26. out UBRRH, temp
  27.  
  28. ; Frame-Format: 8 Bit
  29. ldi temp, (1<<
  30. out UCSRC, temp
  31.  
  32. sbi UCSRB,TXEN    ; TX activate
  33.  
  34. ADC:
  35. ldi r18, 0b00100000
  36. out ADMUX, r18
  37.  
  38. ldi r19, 0b11000111
  39. out ADCSRA, r19
  40.  
  41. loop:
  42. in r24, ADCSRA    ; check if ADC done
  43. sbrc r24, 6
  44. rjmp loop
  45.  
  46. in temp, ADCH    ; fill the converted ADC value to temp
  47. rcall serout    ; send ADC value to RS232(to computer)
  48.  
  49. rjmp ADC
  50.  
  51. serout:
  52. sbis UCSRA,UDRE
  53.  
  54. rjmp serout
  55. out UDR, temp
  56. ret

Os resultados podem ser vistos nas figuras a seguir. Eu utilizei o LabView para ver o ECG do meu coração.


ecg.jpg

Figura 7. Resultado do ECG no LabView


ecg1.jpg

Figura 8. Resultado do ECG no LabView


electrode_man_rofl.jpg

Figura 9. Este sou eu com os eletrodos (a imagem na camisa é o logo da Associação de Basquete da Bósnia)

ecg_front.jpg

Figura 10. A placa do ECG criada por mim, frente


ecg_back.jpg

Figura 11. A placa do ECG criada por mim, lado de baixo



Adaptado, com autorização do autor, por Eletronica.org.
Veja o original, em inglês, em http://www.e-dsp.com/how-to-build-your-own-heart-monitoring-device-a-simple-ecg/


ECG

Posted by friz3r at 04/05/2008 23:58

Boa Noite, sou aluno do curso de Tecnologia de Equipamentos de Saude e terei que realizar um electrocardiograma, sera que me podera ajudar se fosse possivel por favor

Sem outro assunto Obrigado

Para um melhor contacto de desejar adicionar-me no msn - ricardosantos@inbox.com

ajuda!!

Posted by recemchegado at 04/05/2008 23:58

Bom dia!sou aluno da ete e preciso fazer um projeto para concusão de curso e achei esse muito legal e aparentemente simples.porém já fui procurar esses componentes que você mencionou mas só encontrei o ad620a ltc1044. Se você puder me ajudar me indique um local que eu poderia está encontrando esses componentes.e outra dúvida que limguagem é essa que você usou para gravar no atmega8,o que eu preciso para gravar esse programa no atmega8. Desde já agradeço pela sua atenção,vou deixar meu e-mailcaso você precise recem_chegado@terra.com.br

Construção do ecg

Posted by veruskaacioli at 04/05/2008 23:58

Olá, estudo Engenharia Elétrica e Medicina e pretendo contruir o modelo de ecg aqui proposto. Entretanto, venho enfrentando algumas dificuldades técnicas, como dificuldade em encontrar os dispositivos utilizados (amplificadores, eletrodos para captação do sinal...), adaptação de outros componentes compatíveis e identificação do funcionamento do circuito. Agradeço respostas a quem se dispuser a me ajudar.

Veruska Acioli

Construção do ECG

Posted by Roberto Alcântara at 04/05/2008 23:58
Veruska, amplificadores de instrumentação não são encontrados em toda esquina, mas também não são tão raros. Aonde você está procurando?

Apesar de não ser minha área, sei que estes eletrodos são disponíveis em lojas de utensílios hospitalares. Se quiseres, posso tentar encontrar fornecedores por aqui.

Em relação ao funcionamento temos basicamente o amplificador e nada mais. Creio ser importante entender exatamente o princípio do próprio ECG.

O resto das dúvidas eu não entendi bem, seja mais específica. :-)

Monitor Cardiaco

Posted by nelsonale at 04/05/2008 23:58

Bom dia, Sou aluno do curso de eletronica e estou interssado em montar este projeto, por isso gostaria de saber se vc tem uma lista dos materias e esquemas para o montagem. Fico no aguardo. Meu email : info_x2002@yahoo.com.br Um abraço

simulador cardíaco

Posted by crlantunes at 04/05/2008 23:58

Olá,me interessei pelo seu projeto mas até agora não entendi o que é um ECG. Voce poderia me explicar melhor? aah,e esse projeto custa quanto mais ou menos? Obrigada! Se puder me responda pelo e-mail:carolina.amaro3@hotmail.com

ECG

Posted by Roberto Alcântara at 04/05/2008 23:58
Muita informação: http://www.google.com.br/search?hl=&q=ecg&btnG=&meta=

ajuda!!

Posted by recemchegado at 04/05/2008 23:58

Bom dia!sou aluno da ete e preciso fazer um projeto para conclusão de curso e achei esse muito legal e aparentemente simples.porém já fui procurar esses componentes que você mencionou mas só encontrei o ad620a e o ltc1044. Se você puder me ajudar me indique um local que eu poderia está encontrando esses componentes que faltam.e outra dúvida que linguagem é essa que você usou para gravar no atmega8,o que eu preciso para gravar esse programa no atmega8. Desde já agradeço pela sua atenção,vou deixar meu e-mail caso você precise recem_chegado@terra.com.br

ajuda

Posted by jeme at 04/05/2008 23:58

tudo bem? eu sou aluno de uma escola tecnica de eletronica, pois adorei esse projeto gostaria de saber algo a mais sobre esse programa usado pis quero fazer algo pArecido com esse se puder me retorne e sobre os componentes Muito Obrigado.

Ajuda

Posted by Diego Silva Moreira at 15/05/2008 20:03
Boa Noite...
Eu sou estudante do 9º semestre, do curso de engenharia da computação...Procurando na internet algumas ideias de monografia, eu cheguei até esse site, li a matéria e me interessei, montei a proposta de monografia, da qual foi aceita...porém vou projetar um monitor cardíaco com mais funções, fazendo uso de teclado (para entrada dos dados como: idade, e sexo), e display LCD (para saída dos resultados obtidos, mostrando se estão dentro dos padrões do sexo e idade). Bem esse relato é pra ter uma idéia de como vou proceder, perante isso gostaria se possível que me ajudasse com qualquer outra informação importante da qual você obtenha, para construção e implementação de um monitor cardíaco. Se puder me passa um email para contao e maiores esclarecimentos. Deixo o meu e-mail/msn: diegoengcomp@hotmail.com
Desde já agradeço! Muito Obrigado!!
Diego S. Moreira

projeto

Posted by Ana Carolina Gomes Franco at 20/08/2008 16:39
BOA TARDE, sou aluna do curso de técnica em eletrônica, e me interessei por esse projeto,gostaria que me enviasse a lista de material e o esquema para a montagem.
obrigada.
e-mail:anacarol_rafael@yahoo.com.br

Labview

Posted by Aline Berçocano do Amaral at 08/09/2008 12:45
Olá, tudo bem?
Sou aluna de Eng. de Computação e gostaria muito que você me ajudasse com esse projeto ECG.
Bom, eu gostaria de saber se existe algum outro programa além do Labview que eu possa usar? Como por exemplo o Multisim Eletronics...etc...?
Meu e-mail: alineberco@hotmail.com
Desde já agradeço pela atenção.
Bom dia....! ;-)

Componentes

Posted by vagner pedroni at 19/09/2008 12:58
amigo, poderia me enviar a lista dos componentes que você utilizou estou tendo algumas dificuldades... ou adiciona no msn...

vagner-pedroni@hotmail.com

Dúvida

Posted by Daniel Lima at 03/10/2008 14:51
Cara, preciso fazer um trabalho pra facul e me animei de fazer o ECG. Mas estou tendo algumas dificuldades para entender algumas partes. Por exemplo, em relação ao ADC. No caso foi usado um atmega8 do proprio CPU, mas e quem pretende comprar o ADC, como conecta, como usa o RS232, como conecta ao computador, e esse código, ele vai servir para qualquer ADC? Por favor, se puder me ajudar ficaria grato.

Frequencia Cardiaca

Posted by Nathanael Mota de Vicente at 31/10/2008 08:11
Eu construi um ECG utilizando PIC com uma com uma taxa de amostragem de 4 Khz. O meu PIC captura 1024 pontos a cada 250us e envia para o computador via porta serial. No meu software construído em C++ borland tenho um Timer que a cada 1ms envia o caracter 'A' para o PIC sinalizando para que uma nova amostra seja capturada.

A pergunta é como eu encontro a frequencia cardíca ? Fiz um teste e deixei o software por 1 min amostrando ele trouxe mais de 500 batimentos rsrsr Não sei porque isso ocorre acredito que é por causa da taxa de asmotragem de 4 Khz ... O que devo fazer ?

Frequencia Cardiaca

Posted by jarbas i ugarte at 31/03/2009 16:46
Amigo sua taxa de amostragem esta boa. Para detectar a frequencia cardiaca voce deve fazer primeiramente um detector de QRS e entao calcular o periodo entre um QRS e outro. Apos o calculo deste periodo pode-se calcular entao a frequencia com F = 1/P. Lembre-se de usar uma media variavel para filtrar um pouco a variacao dos valores medidos.

ECG-ajuda

Posted by João Silva Alves at 03/01/2009 13:59
olá! estou precisando da sua ajuda. eu tb estou realizando um trabalho para medição do ECG usando uma placa Atmega. Não sei mt bem é como a programar. Tenho de programar em C (voce programou em assembly, certo?). Será que nao me podia ajudar? é que nao sei como enviar os valores obtidos do ADC para a porta serie do computador e nem como nem onde depois vou buscar esses valores e coloca-los no LabView. Eu sei como "tratar" o sinal no labview, mas nao como po-lo la. mto obrigado pela sua atençao!

EEG

Posted by Gilda at 11/07/2009 14:53
Oi.
Muito legal o teu projeto. Parabéns!

Eu estou fazendo um trabalho da pós e preciso de um protótipo para adquirir e condicionar sinais de EEG. Preciso de pelo menos 6 canais de aquisição e condicionamento do sinal.

Você está desenvolvendo algum trabalho neste sentido?? Ou conhece algum protótipo desenvolvido para EEG que eu poderia usar no meu trabalho??

Obrigada.

Gilda

Lista de componentes

Posted by Luis Gustavo at 26/08/2009 20:52
Será que voce poderia tirar algumas duvidas minhas quanto a lista de componentes!!!

E eu gostaria de saber tbm um pouco mais sobre o termo "isolated amplifier", e tbm gostaria que me fala-se o que é o "detector de QRS"!

Lista de componentes

Posted by Luis Gustavo at 26/08/2009 20:52
Será que voce poderia tirar algumas duvidas minhas quanto a lista de componentes!!!

E eu gostaria de saber tbm um pouco mais sobre o termo "isolated amplifier", e tbm gostaria que me fala-se o que é o "detector de QRS"!

Me mande a lista de componentes por i-mail: lugsev@hotmail.com

desde já mto obrigado!!!

projecto

Posted by Márcio António Neves Gomes at 07/11/2009 22:21
meu mail e marciogomes92@gmail.com sera que podes me enviar as informaçoes detalhadas do teu projecto por favor? obrigado

Ajuda

Posted by Ricel Leite at 25/11/2009 13:45
Olá,

estou na caminhada para realização do TCC na faculdade. Tive muitas sugestões para o projeto como criar um jogo colaborativo para celulares, criar um sistema colaborativo para soluções em problemas matemáticos, criação um sistema para para geoprocessamento e outros, mas a idéia de criar um eletrocardiógrafo também foi mencionada.
Peguei alguns links e estava estudando como :

http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F530_F590_F690_F895/F530_F590_F690_F895_sem1_2003/Alan-David_F530_RF09_0.pdf

http://dspace.lcc.ufmg.br/dspace/bitstream/1843/SLBS-6GUNZ4/1/geraldoantonioferreira.pdf

O seu post é ótimo, mas preciso de ajuda com relação à lista de componentes para construção da interface (hardware). Se puder me ajudar nesse projeto eu serei muito grato e com toda certeza você estará presente na seção de agradecimentos.

O projeto se baseia em uma aplicação em .NET para captação de bio-sinais através de dispositivo móvel (celular). O fator impactante para mim é conceber a criação dessa interface para interação com o dispositivo móvel.

Aguardo contato !!!

Ricel Leite
email e msn : ricelsouza@hotmail.com

oi, poderia estar me ajudando por favor

Posted by charles silva de sousa at 09/12/2009 14:50
bom dia,
eu sou estudante de engenharia eletrica e coincidentemente trabalho numa empresa que faz laudos de eletrocardiograma via telefone.
Me interessei muitíssimo pelo seu trabalho e gostaria de saber se voce pode me fornecer a lista de materias, o esquema da placa e os softwares para passar a programação, desde já agradeço sua colaboração e estou no aguardo.

sac@telecardio.com.br


Charles Sousa.

Lab View

Posted by Thalita Fragozo at 03/02/2010 08:45
Olá,
Parabens pelo seu trabalho,
Gostaria de mais informações em relação ao LabView utilizado.
e tambem os codigos do diagrama de blocos.

Se puder me add por favor.
Att
Tha Fragozo

Lab View

Posted by Thalita Fragozo at 03/02/2010 08:46
Olá,
Parabens pelo seu trabalho,
Gostaria de mais informações em relação ao LabView utilizado.
e tambem os codigos do diagrama de blocos.

Se puder me add por favor.
Att
Tha Fragozo

email: thalitafragozo@bol.com.br

olhei seu grafico...

Posted by henrique teles at 07/10/2010 08:48
seu o projeto é otimo, mas olhei o seu grafico ECG no site e acho que voce deveria ver um cardiologista rsrsrsr

Detalhes do projeto

Posted by Luciana Aleixo Tavares at 02/11/2010 13:30
Boa tarde ,
Achei super interessante e desjo montar este monitor cardiaco. Por favor , me envie a lista de materiais e os detalhes . email:lucyana.tavares@hotmail.com
Estou pensando em usar para um trabalho da faculdade e sera de grande ajuda.
Obrigada .
Luciana

ajuda

Posted by fabiana felix at 22/03/2011 17:55
BOA TARDE, sou aluna do curso de técnica em eletrônica, e me interessei por esse projeto,gostaria que me enviasse a lista de material e o esquema para a montagem.
obrigada.
e-mail:felix.lukutakina.silva@gmail.com

Amp Op Isolador

Posted by Gabriel Beu Nogueira de Macedo at 28/04/2011 19:12
Boa noite,

Estou montando meu circuito de aquisiçao de ECG, mas estou com dificuldade em encontrar um amplificador isolador. Se puderes me indicar um componente mais facil de encontrar ou um distribuidor mais completo, eu agradeço. Até agora só encontrei um ISO124 na farnell, mas o preco é mto alto.

Grato,
Gabriel

labView

Posted by Renato Rosa at 03/08/2011 15:52
Boa tarde,
sou aluno de uma etec estou montando esse monitorador cardiaco, gostaria de saber como faço para configurar o labView,
para funcionar com a placa que montei.Caso queira meu e-mail ... è renato_piraju@hotmail.com

Aguardo contato,
Abraços,
Renato

layout da pci

Posted by elison de ramos at 15/09/2011 14:31
Opa beleza , esto desenvolvendo um projeto que necesssita a integração de um sinal de ecg , vc poderia me mandar a lista de componentes , e se possivel o layout
meu email: loste30@hotmail.com
valeu e parabens pelo projeto

Monitor Cardíaco Informações

Posted by Sergio Ravara Barranco at 06/09/2012 12:12
Bom dia, poderia enviar por e-mail informações referente a lista de componentes, layout da placa e eventual programa utilizado ? Estou produzindo um TCC no assunto e gostei muito deste projeto. O link original informado não está acessando, há outro local para acesso ?
Grato
Sergio

Muito bom

Posted by Lenner Monteiro at 19/02/2013 21:11
Grande trabalho, adorei estou iniciando na área da engenharia biomédica como técnico em eletrônica e gostei muito mesmo do seu projeto, gostaria de fazer esse projeto se você puder me enviar a lista de materiais, mais fotos e outras coisas interessantes agradeceria.

email lennermonteiro@bol.com.br



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