Biyopotansiyel işaretlerin ikinci nesil akım taşıyıcılar ile işlenmesi ve yeni bir ekg devresi tasarımı
Processing of biopotential signals with second generation current conveyors and a new ecg circuit design
Yazar: ŞÜKRÜ KİTİŞ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET RECEP BOZKURT
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Anahtar kelimeler: CCII, ikinci nesil akım taşıyıcılar, filtre, EKG
Bu çalışmada bir EKG cihazı tasarlanmış ve bu cihaz ikinci nesil akım taşıyıcılar ile gerçekleştirilmiştir. Bu EKG devresinde ikinci nesil akım taşıyıcılar filtre olarak kullanılmıştır. Bu cihazın doğruluğunu kontrol edebilmek ve karşılaştırmasını yapabilmek için Sakarya Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği'ne ait olan BIOPAC Systems Inc. şirketinin imal ettiği MP36 EKG cihazı ile ölçümler eş zamanlı olarak yapılmıştır. Ayrıca OPAMP'larla tasarlanan bir EKG devresi de gerçekleştirilmiş ve sonuçları değerlendirilmiştir. OPAMP'larla gerçekleştirilen bu devre ikinci nesil akım taşıyıcılarla yeniden dizayn edilmiş ve gerçekleştirilerek sonuçları değerlendirilmiştir. Böylece OPAMP'larla gerçekleştirilmiş bir EKG devresi, ikinci nesil akım taşıyıcılarla yeniden dizayn edilmiş bir EKG devresi, bu çalışmada tasarlanmış ve ikinci nesil akım taşıyıcılarla tasarlanmış bir EKG devresi, MP36 devresi ve daha önce literatürde gerçekleştirilmiş EKG devrelerinin kıyaslaması yapılmıştır. Ayrıca biyomedikal cihazlarda sıklıkla kullanılan filtreler, yükselteçler ve bazı devreler simule edilmiştir.
CCII tabanlı olan devrede gürültüler minimuma inmiş ve çok net EKG ölçümü yapılabilmiştir. EKG devresi 9,5*9,5 cm2 boyutlarına kadar indirgenebilmiştir. Entegrelerin ve diğer elemanların SMD türlerinin kullanılması ile daha da küçültülebilmesi mümkündür. Gerçeklenen devre maliyet açısından da avantajlıdır. 4 adet kalem pille çalışabilir olması da bir diğer avantajıdır. CMRR oranı, frekans aralığı, yükseltme oranı ve uygulanabilme kolaylığı açısından CCII tabanlı olan EKG devrelerinin daha avantajlı olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır.
Ayrıca bu çalışmada rezonans frekansını ayarlamak ve daha iyi sonuç elde edebilmek için CCII yapısına ayarlı dirençler eklenmesi sebebiyle 5 Hz ile 100 MHz arasında bir kesim frekansına sahip bir filtre yapısı öne sürüldü ve bu devrede kullanılabilir olduğu gözlemlendi.

Abstract:
SUMMARY
Keywords: CCII, second generation current conveyors, filter, ECG
In this study, an ECG device was designed and this device was carried out with second generation current carriers. Second generation current carriers were used as filters in this ECG circuit. Measurements were simultaneously performed with MP36 ECG device produced by BIOPAC Systems Inc. that is belong to Sakarya University Electrical and Electronics Engineering Department in order to be able to check and compare accuracy of this device. An ECG circuit designed with OPAMPs was also carried out and results were evaluated. This circuit, which was realized with OPAMPs, was redesigned with second generation current carriers and results were evaluated by performing. Thus, an ECG circuit realized with OPAMPs, a redesigned ECG circuit with second generation current carriers were designed in this study, and an ECG circuit with second generation current carriers, MP36 circuit and previous circuits in literature were compared. In addition, filters, amplifiers and some circuits, which are frequently used in biomedical devices are simulated.
Noises were reduced to minimum in CCII-based circuit and very clear ECG measurements was done. ECG circuit can be reduced to size of 9.5 * 9.5 cm2. It is possible to further reduce integrals and other elements by use of SMD types. Performed circuit is also advantageous in terms of cost. Another advantage is that it can work with 4 batteries. It was concluded that CCII based ECG circuits are more advantageous in terms of CMRR ratio, frequency range, amplification rate and ease of application.
Also, in this study, a filter structure having a cut-off frequency between 5 Hz to 100 MHz was proposed because of adding adjusted resistors to CCII structure to adjust resonance frequency and achieve better results, and it was observed to be usable in this circuit.