đồ án tốt nghiệp điện tâm đồ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA Y
NGÀNH KỸ THUẬT Y HỌC
----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
“THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI LỌC
CHO MÁY ĐIỆN TÂM ĐỒ”

GVHD
SVTH
MSSV
SVTH
MSSV

:
:
:
:
:

Th.S ĐÀO PHÚ MINH
PHAN THỊ HỒNG TRÚC
1311 524 829
CAO THỊ MỘNG HẰNG
1311 521 987

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 1 NĂM 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA Y
NGÀNH KỸ THUẬT Y HỌC
****************

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI LỌC
CHO MÁY ĐIỆN TÂM ĐỒ
GVHD : Th.S Đào Phú Minh
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
MSSV : 1311 524 829
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng
MSSV : 1311 521 987

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 1 NĂM 2016

i
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


TRƯỜNG ĐH NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA Y
BỘ MÔN Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh phúc
****************

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN:

PHAN THỊ HỒNG TRÚC

MSSV: 1311 524 829

CAO THỊ MỘNG HẰNG

MSSV: 1311 521 987

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT Y SINH HỌC

LỚP: 13CYS01

1. Tên đề tài: Thiết kế mạch khuếch đại – lọc cho máy điện tâm đồ.
2. Giáo viên hướng dẫn: Thầy giáo Th.S Đào Phú Minh.
3. Nhiệm vụ / nội dung đề tài (mô tả chi tiết nội dung,yêu cầu,phương pháp...): .............
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
4. Thời gian thực hiện từ: 20/10/2015 đến: 10/01/2016
Nội dung và yêu cầu Khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn.

Tp.HCM, ngày...... tháng...... năm 2016
TRƯỞNG BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

ii
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Tp.HCM, ngày...... tháng......năm 2016
Người hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

iii
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Tp.HCM, ngày...... tháng......năm 2016
Người phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)

iv
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành báo cáo luận văn này, chúng em đã
nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị, các em và các
bạn. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc chúng tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân
thành tới:
Ban giám hiệu; Phòng đào tạo; các quý thầy giáo, cô giáo Bộ môn Kỹ thuật y
học trường Đại Học Nguyễn Tất Thành đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ sở vật
chất, cũng như tinh thần trong suốt quá trình học tập.
Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn Thầy giáo – Thạc sĩ Đào Phú Minh, người thầy
kính mến đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
chúng em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành báo cáo luận văn này.
Xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, các anh chị em trong lớp đã động viên và giúp
đỡ chúng em trong những lúc chúng em gặp khó khăn để chúng em có thể hoàn thành
luận văn đúng với thời gian quy định.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn !

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2016.

v
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống hiện tại, nhu cầu kiểm tra sức khỏe đình kỳ của mỗi người ngày
càng được nâng cao. Với sự phát triển của khoa học công nghệ cùng với sự phát triển
trong lĩnh vực điện tử đã giúp con người có thể tạo ra được những sáng kiến, sản phẩm
phục vụ cho lợi ích của con người một cách thuận tiện hơn.
Đến với môn học Mạch xử lý tín hiệu Y sinh , chúng em nhận thấy để nâng cao
kiến thức, kỹ năng thực hành, khả năng phân tích, giải quyết vấn đề nhóm em đã chọn
đề tài “Thiết kế mạch khuếch đại lọc cho máy điện tâm đồ”. 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 với giá thành rẻ mang thương hiệu Việt Nam để đưa ngành Y học nước nhà
ngày một phát triển hơn, và cũng có thể phục vụ nhu cầu khám sức khỏe cho người dân
nước nhà. Đồng thời có thể củng cố và vận dụng được những kiến thức đã học vào thực
tế; nâng cao được khả năng phân tích, tìm hiểu, thiết kế mạch xử lý tín hiệu y sinh.
Do thời gian ngắn và kinh nghiệm thực tế chưa được nhiều nên đề tài không tránh
khỏi sự giản đơn và các khiếm khuyết. Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp,
nhận xét và đánh giá từ các thầy cô để đề tài nhóm chúng em đã chọn được hoàn thiện
hơn.
Qua đây một lần nữa, nhóm xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô đã
góp ý, giải đáp thắc mắc của nhóm và đặc biệt là sự hướng dẫn chi tiết, tận tình của Thầy
Đào Phú Minh đã giúp nhóm hiểu ra được thêm rất nhiều điều phục vụ cho quá trình học
tập và làm việc sau này.
Nhóm sinh viên thục hiện

Phan Thị Hồng Trúc
vi
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Cao Thị Mộng Hằng

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn gồm ba phần lớn: đầu tiên là phần nêu tổng quan lý thuyết đề tài, tiếp
theo là phần thiết kế và thi công mạch và cuối cùng là phần kết luận cho bài luận văn.
Mở đầu là phần thứ nhất: Tổng quan lý thuyết đề tài bao gồm các phần nhỏ đi
vào tìm hiểu các vấn đề liên quan đến điện tâm đồ, gồm có hai chương:


Chương thứ nhất, nêu lên khái niệm cơ bản của điện tâm đồ cùng với lịch

sử hình thành của máy điện tâm đồ.


Chương thứ hai của luận văn là phần nói về nguyên lý hoạt động của máy

điện tâm đồ. Trong chương này chúng em tìm hiểu sơ lược về giải phẫu của tim người,
quá trình hình thành một tín hiệu điện tim, cách mắc một chuyển đạo để ghi điện tim,
đặc điểm của một tín hiệu điện tim, một số đặc điểm của máy, nêu ra được sơ đồ khối
của một máy điện tâm đồ. Đồng thời chúng em cũng tìm hiểu cơ bản về một số thông số
kỹ thuật cũng như các linh kiện đi kèm theo máy điện tâm đồ.
Tiếp theo đó là phần thứ hai, và cũng là phần chính của bài luận văn này. Đây là
phần thiết kế mạch khuếch đại – lọc cho máy điện tâm đồ. Trong phần này nội dung
được tìm hiểu theo từng chương nhỏ.



Chương thứ nhất: Giới thiệu về mạch khuếch đại – lọc cho máy điện tâm

đồ. Tại đây, chúng em đã nêu ra được sơ đồ khối của mạch khuếch đại – lọc, tìm hiểu sơ
lược về bộ khuếch đại – lọc nhiễu trong máy điện tâm đồ.


Tiếp đến là chương thứ hai: Giới thiệu các linh kiện chủ yếu trong mạch.

Chương này chúng em tìm hiểu sơ lược về vi mạch khuếch đại thuật toán hay còn gọi là
Opamp; sau đó chúng em đi tìm hiểu chi tiết về con IC AD620, IC OP07, cùng một số
linh kiện khác như: điện trở, biến trở, diode và tụ điện mà chúng em sử dụng trong mạch.


Ở chương cuối: Thiết kế mạch khuếch đại – lọc cho máy điện tâm đồ.

Trong chương này, chúng em sẽ tiến hành thiết kế và mô phỏng mạch trên phần mềm
vii
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Proteus 7.8 Professional. Cuối chương là một số hình ảnh thực tế về mạch khuếch đại –
lọc mà nhóm chúng em đã làm được.
Phần cuối cùng là phần kết thúc của bài luận văn, trong phần này chúng em đưa
ra những kết quả mà chúng em đã đạt được cũng như hướng phát triển thêm cho đề tài
của chúng em.
Luận văn “Thiết kế mạch khuếch đại – lọc cho máy điện tâm đồ” đã đi sâu vào
nguyên lý hoạt động và cho biết chức năng của máy phù hợp và nhất thiết như thế nào

cho ngành y học. Máy điện tâm đồ là một thiết bị hỗ trợ không thể thiếu trong bệnh viện
nhằm đảm nhận và thay thế công việc nội bộ của các y bác sỹ và nhân viên trong bệnh
viện, phần nào giúp giảm thời gian và tăng mức độ làm việc chính xác của máy, mặt
khác điều quan trọng hơn là kết quả mà ta cần thu, được cải thiện chính xác và tốt hơn
rất nhiều. Cuối cùng luận văn đã thành công sau những gì khảo sát máy và tìm hiểu
những ứng dụng của máy và thiết kế mạch mô phỏng cho thiết bị.

viii
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


MỤC LỤC
Đề mục

Trang

Phần 1: Tổng quan lý thuyết đề tài ........................................................................ 1
Chương I: Giới thiệu về máy điện tâm đồ ............................................................... 2
1.1.

Đại cương ....................................................................................................... 2

1.2.

Quá trình hình thành máy điện tâm đồ ........................................................... 2

Chương II: Nguyên lý hoạt động máy điện tâm đồ ................................................ 6
2.1.

Giới thiệu sơ lược về giải phẫu và sinh lý của tim ......................................... 6

2.1.1. Giải phẫu sinh lý của tim ........................................................................... 6
2.1.2. Đặc tính điện sinh lý học cơ tim và hệ thống dẫn truyền tim .................. 11
2.2.

Ghi điện tim .................................................................................................. 14

2.2.1. Cơ sở hình thành điện thế tế bào .............................................................. 14
2.2.2. Cơ sở hình thành tín hiệu điện tim ........................................................... 18
2.2.2.1.

Giai đoạn khử cực tim ..................................................................... 18

2.2.2.2.

Giai đoạn tái cực tim ....................................................................... 19

2.2.2.3.

Các giai đoạn tạo sóng ..................................................................... 19

a) Nhĩ đồ ..................................................................................................... 19
b) Thất đồ ................................................................................................... 21
c) Tâm trương ............................................................................................. 28
d) Truyền đạt nhĩ – thất .............................................................................. 28
2.3.

Các chuyển đạo để ghi điện tim ................................................................... 29

2.3.1. Chuyển đạo ngoại vi ................................................................................. 29
2.3.2. Chuyển đạo đơn cực chi ........................................................................... 30
2.3.3. Chuyển đạ trước tim ................................................................................. 32
2.4.

Đặc điểm tín hiệu điện tim ........................................................................... 33

2.5.

Những giá trị cần đo từ điện tâm đồ ............................................................. 34

2.6.

Đặc điểm máy điện tim ................................................................................ 34
ix

SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


2.7.

Sơ đồ khối máy điện tâm đồ ......................................................................... 36

2.8.

Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy điện tâm đồ ..................................... 36

2.8.1. Dãi thông tần của máy .............................................................................. 36
2.8.2. Hệ số méo phi tuyến ................................................................................. 37

2.8.3. Độ nhạy .................................................................................................... 37
2.8.4. Hệ số khử nhiễu đồng pha (CMMR) ........................................................ 37
2.8.5. Trở kháng vào .......................................................................................... 37
2.8.6. Hệ số khuếch đại ...................................................................................... 37
2.8.7. Dòng dò .................................................................................................... 38
2.9.

Linh kiện kèm theo máy ............................................................................... 38

2.9.1. Bộ điện cực và cáp dẫn ............................................................................ 38
2.9.2. Cáp nguồn ................................................................................................ 39
2.9.3. Cáp nối đất ............................................................................................... 39
2.9.4. Giấy ghi điện tim ...................................................................................... 40
2.10. Một số hình ảnh máy điện tâm đồ ................................................................ 42
Phần 2: Thiết kế và thi công mạch ....................................................................... 43
Chương I: Giới thiệu mạch .................................................................................... 44
1.1.

Sơ đồ khối ..................................................................................................... 44

1.2.

Bộ khuếch đại lọc nhiễu ............................................................................... 44

1.2.1. Bộ khuếch đại ........................................................................................... 44
1.2.2. Bộ lọc nhiễu ............................................................................................. 46
1.3.

Kết luận ........................................................................................................ 51

Chương II: Giới thiệu về các linh kiện chủ yếu của khối mạch .......................... 52
2.1.

Vi mạch khuếch đại thuật toán (Opamp) ....................................................... 52

2.1.1. Định nghĩa ................................................................................................ 52
2.1.2. Cấu tạo Opamp ......................................................................................... 52
2.1.3. Ký hiệu Opamp ........................................................................................ 53
2.1.4. Tính chất cơ bản của Opamp .................................................................... 54
x
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


2.1.5. Đặc tính truyền đạt của Opamp ................................................................ 56
2.2.

Giới thiệu sơ lược về IC AD620 ................................................................... 57

2.2.1. Mô tả IC AD620 ....................................................................................... 57
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của IC AD620 ........................................................ 58
2.2.3. Một số ưu điểm của IC AD620 ................................................................ 60
2.2.4. Ngõ vào và ngõ ra của điện áp chỉnh về 0 ............................................... 61
2.2.5. Tăng độ lợi ............................................................................................... 61
2.2.6. Bảo vệ đầu vào ......................................................................................... 62
2.2.7. Sơ đồ chân IC AD620 .............................................................................. 63
2.2.8. Hình ảnh thực tế IC AD620 ..................................................................... 64
2.3.

Giới thiệu sơ lược về IC OP07 ..................................................................... 64

2.4.

Giới thiệu sơ lược về điện trở ....................................................................... 66

2.5.

Giới thiệu sơ lược về biến trở ....................................................................... 68

2.6.

Giới thiệu sơ lược về tụ điện ........................................................................ 69

2.7.

Giới thiệu sơ lược về Diode chỉnh lưu ......................................................... 70

Chương III: Thiết kế và thi công mạch.................................................................. 71
3.1.

Thiết kế mạch khuếch đại lọc ....................................................................... 71

3.2.

Sơ đồ khối mạch khuếch đại lọc nhiễu ......................................................... 72

3.3.

Sơ đồ nguyên lý – thiết kế trên phần mềm Proteus Professional ................. 73

3.3.1. Mạch khuếch đại lọc ................................................................................ 74
3.3.2. Mạch nhận tín hiệu ................................................................................... 74
3.3.3. Mạch khuếch đại đo ................................................................................. 75
3.3.4. Mạch lọc thông cao .................................................................................. 75
3.3.5. Mạch lọc thông thấp ................................................................................. 76
3.3.6. Mạch lọc tầm số 50Hz .............................................................................. 76
3.3.7. Mạch ngõ ra .............................................................................................. 77
3.3.8. Sơ đồ mạch in của mạch khuếch đại lọc .................................................. 77
3.3.9. Sơ đồ bố trí linh kiện trong mạch ............................................................. 78
xi
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


3.3.10.Kết quả mạch khuếch đại lọc ................................................................... 79
3.4.

Thiết kế mạch tạo điện áp chuẩn (bộ nguồn) ............................................... 80

Phần 3: Kết luận và hướng phát triển đề tài ....................................................... 82
Kết quả đề tài ............................................................................................... 83

I.

1. Những điều đã làm được .............................................................................. 83
2. Những hạn chế .............................................................................................. 84
II.

Hướng phát triển đề tài ............................................................................... 84

III.

Kết luận ........................................................................................................ 85

Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 86

xii
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


DANH SÁCH BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
Hình vẽ:

Trang

Hình 1: Nguyên lý hoạt động của điện kế mao dẫn .................................................. 3
Hình 2: Dạng sóng điện tim ....................................................................................... 4
Hình 3: Einthoven và máy điện tim dạng bàn của công ty Cambrige Scientific
Instrument năm 1911 ................................................................................................. 5
Hình 4: Cấu trúc giải phẫu tim người ........................................................................ 7
Hình 5: Sợi cơ tim ..................................................................................................... 8
Hình 6: Vị trí nút xoang và bó His trong giải phẫu tim ........................................... 11
Hình 7: Chu chuyển tim .......................................................................................... 13
Hình 8: Hướng di chuyển của dòng máu trong quá trình chu chuyển .................... 14
Hình 9: Sự khử cực và tái cực ................................................................................. 16
Hình 10: Điện thế hoạt động ................................................................................... 17
Hình 11: Hình dạng sóng P ..................................................................................... 19
Hình 12: Nhĩ đồ ....................................................................................................... 20
Hình 13: Phức bộ sóng QRST ................................................................................. 21

Hình 14: Quá trình khử cực thất và sự hình thành phức bộ QRS ........................... 23
Hình 15: Điểm J trong sóng điện tâm đồ ................................................................. 24
Hình 16: Quá trình tái cực và sự hình thành sóng T ............................................... 26
Hình 17: Sự tiếp diễn của các sóng, khoảng và thời kỳ tâm thu – trương trên điện tâm
đồ ............................................................................................................................. 27
Hình 18: Cách mắc chuyển đạo ngoại vi ................................................................. 30
Hình 19: Sơ đồ mắc chuyển đạo đơn cực chi .......................................................... 31
Hình 20: Vị trí đặt điện cực thăm dò của 6 chuyển đạo trước tim thông dụng ....... 32
Hình 21: Bộ phức của sóng điện tim và biên độ ..................................................... 33
Hình 22: Điện cực ngực ........................................................................................... 39
Hình 23: Điện cực chi .............................................................................................. 39
xiii
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Hình 24: Cáp dẫn ..................................................................................................... 39
Hình 25: Giấy ghi điện tim ...................................................................................... 40
Hình 26: Giấy ghi điện tim và cách tính thời gian biên độ giấy ghi điện tim ......... 41
Hình 27: Máy điện tim 1 kênh Kaden ECG – 901A ............................................... 42
Hình 28: Máy điện tim 3 kênh Kaden ECG 903 ..................................................... 42
Hình 29: Máy điện tim 6 kênh Fukuda FX 7302 .................................................... 42
Hình 30: Máy điện tim 12 kênh Edan SE 12 Express ............................................. 42
Hình 31: Phức bộ điện tim cơ bản ........................................................................... 44
Hình 32: Tín hiệu điện tim bị nhiễu do điện nguồn ................................................ 45
Hình 33: Bộ mạch khuếch đại vi sai ........................................................................ 46
Hình 34: Mạch Driven – Righte – Leg .................................................................... 47
Hình 35: Mạch lọc Notch ........................................................................................ 48
Hình 36: Bộ lọc thông thấp ..................................................................................... 48
Hình 37: Bộ lọc thông cao ....................................................................................... 49

Hình 38: Phổ của tín hiệu điện tim khi chưa lọc ..................................................... 49
Hình 39: Tín hiệu sau khi qua bộ lọc ...................................................................... 50
Hình 40: Tín hiệu điện sinh học đã lọc nhiễu .......................................................... 50
Hình 41: Cấu tạo của Opamp lý tưởng .................................................................... 52
Hình 42: Ký hiệu Opamp ........................................................................................ 53
Hình 43: Đặc tính truyền đạt của Opamp ................................................................ 56
Hình 44: Vi mạch thể hiện tính ổn định thời gian của IC AD620 ........................... 58
Hình 45: Sơ đồ đơn giản IC AD620 ........................................................................ 59
Hình 46: Sơ đồ chân IC AD620 .............................................................................. 63
Hình 47: IC AD620 ngoài thị trường ...................................................................... 64
Hình 48: Sơ đồ đơn giản IC OP07 ........................................................................... 65
Hình 49: Sơ đồ chân IC OP07 ................................................................................. 65
Hình 50: IC OP07 thực tế ........................................................................................ 66
Hình 51: Ký hiệu điện trở ........................................................................................ 67
xiv
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Hình 52: Điện trở thực tế ......................................................................................... 67
Hình 53: Ký hiệu biến trở ........................................................................................ 68
Hình 54: Biến trở thực tế ......................................................................................... 68
Hình 55: Ký hiệu tụ điện ......................................................................................... 69
Hình 56: Các loại tụ điện ......................................................................................... 69
Hình 57: Ký hiệu và mô phỏng Diode ..................................................................... 70
Hình 58: Diode và phân loại .................................................................................... 70
Hình 59: Mạch khuếch đại lọc sử dụng IC AD620 ................................................. 71
Hình 60: Khuếch đại thuật toán ............................................................................... 72
Hình 61: Mạch khuếch đại lọc trên phần mềm Proteus Professional ...................... 73
Hình 62: Mô phỏng mạch khuếch đại AD620 ........................................................ 74

Hình 63: Mô phỏng mạch nhận tín hiệu .................................................................. 74
Hình 64: Mô phỏng mạch khuếch đại đo tín hiệu ................................................... 75
Hình 65: Mô phỏng mạch lọc thông cao ................................................................. 75
Hình 66: Mô phỏng mạch lọc thông thấp ................................................................ 76
Hình 67: Mô phỏng mạch lọc tần số 50Hz .............................................................. 76
Hình 68: Mô phỏng mạch ngõ ra của tín hiệu ......................................................... 77
Hình 69: Mạch in ..................................................................................................... 77
Hình 70: Mạch in thực tế ......................................................................................... 78
Hình 71: Sơ đồ bố trí linh kiện ................................................................................ 78
Hình 72: Mô hình 3D các linh kiện cho toàn mạch ................................................. 79
Hình 73: Mạch sau khi thiết kế và thi công ............................................................. 79
Hình 74: Sơ đồ bộ đôi nguồn ± 12V và nguồn + 5V .............................................. 80
Hình 75: Mạch nguồn ± 12V và nguồn + 5V đã thi công ....................................... 81
Sơ đồ

Trang

Sơ đồ khối máy điện tâm đồ .................................................................................... 36
Sơ đồ tổng quát mạch khuếch đại – lọc nhiễu ......................................................... 44
xv
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Sơ đồ chi tiết mạch khuếch đại – lọc nhiễu ............................................................. 72

Bảng biểu

Trang

Bảng 1: Quá trình truyền xung động của một chu kỳ tim ....................................... 29
Bảng 2: Tính chất của Opamp ................................................................................. 55
Bảng 3: Giá trị độ lợi điện trở của IC AD620 ......................................................... 62

xvi
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT

Từ viết tắt

Cụm từ đầy đủ

1.

cm2

Centimet vuông

2.

mm

Millimet

3.

s

Giây

4.

mm/s

Millimet/giây

5.

mV

Millivolt

6.

V - μV

Volt - microvolt

7.

m/s

Met/giây

8.

Hz

Hertz

9.

kHz

KiloHertz

10.

MHz

MegaHertz

11.

dB

Decibel

12.

DC

Dòng 1 chiều

13.

AC

Dòng xoay chiều

14.



Vô cùng

15.

Ω - kΩ

Ohm–kilo Ohm

16.

A

Amle

17.

nA

Nanô Ampe

18.

°C

Độ C

19.

IC

Vi mạch hay chip

20.

ECG

Điện tâm đồ

21.

LA

Tay trái

22.

RA

Tay phải

23.

RL

Chân phải

24.

IC

Vi mạch tích hợp

25.

ADC

Bộ chuyển đổi số tương tự
xvii

SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


26.

DRL

Mạch điều khiển chân trái

27.

WPW

Hội chứng Wolff-Parkinson-White

28.

CMMR

Hệ số khử nhiễu đồng pha

xviii
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Trường đại học Nguyễn Tất Thành
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Phần 1:

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ĐỀ TÀI

1
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Trường đại học Nguyễn Tất Thành
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU VỀ MÁY ĐIỆN TÂM ĐỒ

1.1.

Đại cương :

Điện tâm đồ (Electrocardiogram) là đồ thị ghi những thay đổi của dòng điện
trong tim. Quả tim co bóp theo nhịp được điều khiển bởi một hệ thống dẫn truyền trong
cơ. Những dòng điện tuy rất nhỏ khoảng một phần nghìn volt, nhưng có thể dò thấy được
từ các điện cực đặt trên tay, chân và ngực bệnh nhân sau đó chuyển đến máy ghi. Máy
ghi điện khuếch đại lên và ghi lại trên điện tâm đồ. Điện tâm đồ được sử dụng trong y
học để phát hiện ra các bệnh lý của tim như: rối loạn nhịp tim, suy tim, hở van tim, nhồi
máu cơ tim …
1.2.

Quá trình hình thành máy điện tâm đồ :

Những kiến thức đầu tiên về điện sinh học được bắt đầu với quan sát của nhà
giải phẫu học người Italia L.Galvani năm 1787. Galvini nhận thấy cơ đùi của con ếch co
lại khi trải qua quá trình phóng điện. Galvani đã đặt giả thiết về dòng điện trong động
vật, ý tưởng này đã vấp phải sự phản đối của nhiều người. Chỉ sau khi những điện kế
(galvanometer) có độ nhạy cao được chế tạo bởi Nobili năm 1825, người ta mới có thể
chứng minh có sự phóng điện và dòng điện trong cơ thể con ếch.
Năm 1843, Matteucci chứng minh rằng có thể đo dòng điện từ cơ tim nghỉ. Sau
đó, DuBois - Reymond đã nghiên cứu kỹ hơn về hiện tượng này và phát hiện sự liên hệ
giữa sự thay đổi dòng điện với sự co cơ, họ gọi hiện tượng này bằng thuật ngữ “thế hoạt
động” (action potential).
Năm 1878, Engelmann là người đầu tiên giới thiệu biểu đồ theo thời gian sự dao
động điện thế của tim ếch.

2
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Trường đại học Nguyễn Tất Thành
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Augustus Desiree Waller là người đầu tiên ghi được điện thế tương ứng với nhịp
đập của tim từ bề mặt cơ thể người vào khoảng năm 1887 – 1888. Waller đã sử dụng
điện kế mao dẫn do nhà vật lý người Pháp Gabriel Lippmann phát minh năm 1873.
Trong tĩnh điện kế mao dẫn, một phim ảnh chuyển động được phơi sáng cùng
với một ống kính mao dẫn đầy acid sunfuric và thủy ngân. Giao diện của nó chuyển động
để đáp ứng lại điện trường. Độ nhạy của tĩnh điện mao dẫn là khoảng 1mV, nhưng thời
gian đáp ứng của nó là rất kém.
Điện kế mao dẫn được chế tạo bởi Lippmann năm 1873. Thiết bị hoạt động dựa
trên sự phân cực và sức căng bề mặt tại nơi tiếp xúc của thủy ngân và acid sunfuric.
Điện thế được đặt vào hai đầu ống bằng dây nối với thủy ngân và acid sunfuric.
Nếu điện thế hai đầu thay đổi, bề mặt cong của cột thủy ngân sẽ di động theo. Ta có thể
quan sát sự thay đổi này bằng kính lúp hoặc chiếu trên một màn hình.

Hình 1: Nguyên lý hoạt động của điện kế mao dẫn.

3
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Trường đại học Nguyễn Tất Thành
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Năm 1890, George J. Burch phát minh ra một phương pháp số học để hiệu chỉnh

sự dao động quan sát được của điện kế. Điều này cho phép xem được dạng sóng thực
nhưng phải trải qua các tính toán rất phức tạp. Năm 1893, nhà khoa học người Hà Lan
Willem Einthoven đã đưa ra một phương pháp hiệu chỉnh khác để dự đoán một dạng
sóng gần với dạng sóng điện tim “thực”, dạng sóng này gồm 5 điểm uốn mà ông đặt tên
là P, Q, R, S, T. Ông cũng đưa ra khái niệm đồ thị điện tim (electrocardiograph) và biểu
diễn của ông được sử dụng cho đến ngày nay.

Hình 2: Dạng sóng điện tim.
Năm 1900, Einthoven tiếp tục phát triển một loại điện kế mới mà ông gọi là
“string galvanometer” (điện kế dây) cho phép ghi tín hiệu điện tim hoặc các tín hiệu biến
đổi theo thời gian khác tốt hơn. Thiết bị ghi điện tim đầu tiên của Einthoven gồm một
điện kế dây, bóng đèn cong, hệ thống chiếu và camera. Nó nặng khoảng 300 kg và cần
5 người vận hành. Sau đó, nhiều công ty tìm cách thiết kế lại hệ thống này để có thể đưa

4
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Trường đại học Nguyễn Tất Thành
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ra thị trường, một trong các thiết kế được nhiều người biết nhất là của công ty Cambridge
Scientific Instrument (Anh).

Hình 3: Einthoven và máy điện tim dạng bàn của công ty Cambridge Scientific
Instrument năm 1911.

Sử dụng các kiến thức từ nghiên cứu của Einthoven, Sir Thomas Lewis và các
đồng nghiệp đã nghiên cứu để tìm hiểu ý nghĩa của đồ thị điện tim. Năm 1913, họ đã
cùng xuất bản một công trình khoa học đặt ra các tiêu chuẩn về điện cực điện tim, cũng

như mở đầu cho việc sử dụng đồ thị điện tim như là một công cụ không xâm lấn trong
chẩn đoán chức năng tim mạch. Năm 1924, Einthoven được tặng giải Nobel Y học
cho những phát hiện về cơ chế của đồ thị điện tim. Sau đó, các nhà khoa học đã tiếp tục
nghiên cứu nhằm hoàn thiện lý thuyết về tín hiệu điện tim cũng như phát triển các thiết
kế máy điện tim mới.

5
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng


Trường đại học Nguyễn Tất Thành
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II:
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY ĐIỆN TÂM ĐỒ

2.1.

Giới thiệu sơ lược về giải phẫu và sinh lý của tim :

2.1.1.

Giải phẫu và sinh lý của tim :

Tim người có hình nón, màu đỏ nằm ngay trên cơ hoành giữa hai lá phổi. Đỉnh
tim nằm sát phía trong phổi trái. Trục của trái tim đi từ sau ra trước, từ phải qua trái và
từ trên xuống dưới.
Tim gồm 4 buồng : Hai tâm nhĩ và hai tâm thất hợp thành hai ngăn: tim phải và
tim trái. Động mạch chủ và động mạch phổi xuất phát từ tâm thất trái và tâm thất phải

có lỗ động mạch và có các van tổ chim hay còn gọi là van bán nguyệt đóng mở. Tĩnh
mạch phổi đổ về tâm nhĩ trái, tĩnh mạch chủ trên và tĩnh mạch chủ dưới đồ về tâm nhĩ
phải qua các lỗ tĩnh mạch không có van đóng mở.
Các lỗ nhĩ thất khá rộng từ 4 – 6 cm2 có các van đóng mở. Lỗ nhĩ thất trái có van
hai lá, lỗ nhĩ thất phải có van ba lá. Bên trong là lớp nội tâm mạc, ở giữa là cơ tim, bên
ngoài bao bởi một túi có hai màng: màng trong và màng ngoài được gọi là màng bao
tim.
Về giải phẫu, mặc dù tim là một cơ quan nhưng về chức năng tim được chia
thành hai máy bơm: phải và trái, mỗi bên có một tâm nhĩ và một tâm thất. Những tâm
nhĩ là những buồng có áp lực thấp, thành mỏng và có chức năng như một bình chứa dẫn
máu về tâm thất, trong khi tâm thất hoạt động như những buồng bơm quan trọng chính
để bơm máu ra ngoại biên. Thất phải có thể tích nhỏ và thành mỏng hơn thất trái. Thất
trái nhận máu tĩnh mạch của tổ chức (máu mất Oxy) và bơm vào tuần hoàn phổi. Trong
khi thất trái có thành rất dày vì nhận máu tĩnh mạch phổi (máu chứa Oxy) và bơm máu
qua động mạch chủ vào hệ thống tuần hoàn lớn đi khắp cơ thể.
6
SVTH : Phan Thị Hồng Trúc
SVTH : Cao Thị Mộng Hằng