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

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.