Жеңіл автоматтандырылған ЭКГ (1 күшейткіш, 2 сүзгі): 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Электрокардиограмма (ЭКГ) терінің әр түрлі электродтарының көмегімен жүректің электрлік белсенділігін өлшейді және көрсетеді. ЭКГ аспаптық күшейткішті, ойық сүзгіні және төмен өту сүзгісін қолдана отырып жасалуы мүмкін. Ақырында, сүзілген және күшейтілген сигналды LabView бағдарламалық жасақтамасының көмегімен көруге болады. LabView сонымен қатар сигналдың кіріс жиілігін адам субъектісінің жүрек соғысын есептеу үшін қолданады. Құрылған аспаптық күшейткіш дененің кішкене сигналын қабылдап, оны 1 В дейін күшейтуде сәтті болды, сондықтан оны LabView көмегімен компьютерде көруге болады. Шұңқырлы және төмен өту сүзгілері қуат көздерінен 60 Гц шуды азайту және 350 Гц жоғары сигналдарға кедергі келтіруде сәтті болды. Тыныштықтағы жүрек соғысы минутына 75 соққыға, ал бес минуттық қарқынды жаттығудан кейін 137 соққыға дейін өлшенді. Жүргізілген ЭКГ жүрек соғу жиілігін шын мәнінде өлшеп, ЭКГ типті толқын формасының әр түрлі компоненттерін елестете алды. Болашақта бұл ЭКГ -ны 60 Гц айналасындағы шуды азайту үшін ойық сүзгісіндегі пассивті мәндерді өзгерту арқылы жақсартуға болады.

1 -қадам: Аспаптық күшейткішті жасаңыз

Сізге қажет: LTSpice (немесе басқа схемалық визуализация бағдарламасы)

Аспаптық күшейткіш сигналдың көлемін ұлғайту үшін жасалған, ол көрінетін болады және толқындық форманы талдауға мүмкіндік береді.

R1 = 3,3к Ом, R2 = 33к Ом, R3 = 1к Ом, R4 = 48 Ом қолдану арқылы X -ке жетуге болады. Табыс = -R4/R3 (1+R2/R1) = -47к/1к (1- (33к/3,3к)) = -1008

Соңғы ампер -амплитудада сигнал инверторлық түйреуішке түседі, бұл 1008. Бұл дизайн LTSpice -те жасалған, содан кейін айнымалы ток амплитудасы 1В болатын синусоибалық кіріс үшін 1 -ден 1кГц -ге дейінгі айнымалы ток сымымен модельденген..

Біз өзіміздің табыстың жоспарланған табыс екенін тексердік. Графиктен біз Gain = 10^(60/20) = 1000 таптық, бұл біздің жоспарланған 1008 табысқа жеткілікті жақын.

2 -қадам: ойық сүзгісін жасаңыз

Сізге қажет: LTSpice (немесе басқа тізбекті визуализация бағдарламалық жасақтамасы)

Шұңқырлы сүзгі - бұл белгілі бір жиілікті жою үшін төмен өту сүзгісінің нақты түрі, содан кейін жоғары өту сүзгісі. 60 Гц жиіліктегі барлық электронды құрылғылар шығаратын шуды жою үшін ойық сүзгісі қолданылады.

Пассивті мәндер есептелді: C =.1 uF (мән таңдалды) 2C =.2 uF (пайдаланылған.22 uF конденсатор)

AQ коэффициенті 8 болады: R1 = 1/(2*Q*2*pi*f*C) = 1/(2*8*2*3.14159*60*.1E-6) = 1.66 кОм (1,8 кОм қолданылды) R2 = 2Q/(2*pi*f*C) = (2*8)/(60 Гц*2*3.14159*.1E-6 F) = 424 кОм (390 кОм + 33 кОм = 423 кОм болды кернеудің бөлінуі: Rf = R1 * R2 / (R1 + R2) = 1,8 кОм * 423 кОм / (1,8 кОм + 423 кОм) = 1,79 кОм (1,8 кОм пайдаланылды)

Бұл сүзгі дизайнының күшейту қасиеттері жоқ дегенді білдіретін 1 пайдасы бар.

Пассивті мәндерді қосу және айнымалы ток жиілігі 1 кГц болатын 0,1 В синусоидалы кіріс сигналымен LTSpice -те имитациялау түйіннің бекітілген схемасын береді.

Шамамен 60 Гц жиілікте сигнал ең төменгі кернеуге жетеді. Фильтр 60 Гц шуды байқалмайтын 0,01 В кернеуге дейін сәтті шығарады және кірістің кернеуі.1 В болғандықтан, 1 күшейтуді қамтамасыз етеді.

3 -қадам: Low Pass сүзгісін жасаңыз

Сізге қажет: LTSpice (немесе басқа тізбекті визуализация бағдарламалық жасақтамасы)

ЭКГ сигналы бар қызығушылық шегінен жоғары сигналдарды жою үшін төмен өту сүзгісі жасалды. Қызығушылық шегі 0 - 350 Гц арасында болды.

Конденсатордың мәні.1 uF деп таңдалды. Қажетті кедергі 335 Гц жоғары үзіліс жиілігі үшін есептеледі: C = 0.1 uF R = 1/(2pi*0.1*(10^-6)*335 Гц) = 4.75 кОм (4.7 кОм пайдаланылды)

Пассивті мәндерді қосу және айнымалы ток жиілігі 1 кГц болатын 0,1 В синусоидалы кіріс сигналымен LTSpice -те имитациялау түйіннің бекітілген схемасын береді.

4 -қадам: Электронды тақтада схеманы құрыңыз

Сізге қажет: әр түрлі мәндегі резисторлар, әр түрлі мәндегі конденсаторлар, UA 471 жұмыс күшейткіштері, өтпелі кабельдер, нан тақтасы, қосылу кабельдері, қуат көзі немесе 9 В батарея.

Енді сіз өзіңіздің схемаңызды модельдедіңіз, оны нан тақтасына салу уақыты келді. Егер сізде дәл көрсетілген мәндер жоқ болса, сізде бар нәрсені пайдаланыңыз немесе керекті мәндерді жасау үшін резисторлар мен конденсаторларды біріктіріңіз. Нан тақтасын 9 вольтты аккумулятор немесе тұрақты ток көзімен қуаттауды ұмытпаңыз. Әрбір амперге оң және теріс кернеу көзі қажет.

5 -қадам: LabView ортасын орнату

Сізге қажет: LabView бағдарламасы, компьютер

Толқын формасын көрсетуді және жүрек соғу жиілігін есептеуді автоматтандыру үшін LabView қолданылды. LabView - бұл мәліметтерді көруге және талдауға арналған бағдарлама. ЭКГ схемасының шығысы LabView үшін кіріс болып табылады. Деректер төменде келтірілген блок -схема негізінде енгізіледі, графигі және талдануы.

Біріншіден, DAQ көмекшісі схемадан аналогты сигнал қабылдайды. Сынамаларды іріктеу нұсқаулары осында орнатылған. Іріктеу жиілігі секундына 1к сынаманы құрады, ал интервал 3k ms болды, сондықтан толқындық формадағы графикте 3 секунд. Толқын формасы графигі DAQ көмекшісінен деректерді алды, содан кейін оны алдыңғы панельдің терезесінде көрсетеді. Блок -схеманың төменгі бөлігі жүрек соғу жиілігін есептеуді қамтиды. Алдымен толқынның максимумы мен минимумы өлшенеді. Содан кейін, бұл амплитудалық өлшеулер максималды амплитудасының 95% ретінде анықталатын шыңдардың пайда болуын анықтау үшін қолданылады, егер солай болса, уақыт нүктесі жазылады. Шыңдар анықталғаннан кейін амплитуда мен уақыт нүктесі массивтерде сақталады. Содан кейін шыңдар/ секундтар минутқа түрлендіріледі және алдыңғы тақтада көрсетіледі. Алдыңғы панельде толқын формасы мен минутына соғу жиілігі көрсетіледі.

Схема LabVIEW -ке жоғарыда көрсетілген суретте көрсетілгендей National Instruments ADC арқылы қосылды. Функционалды генератор ЭКГ симуляциясын шығарды, ол ADC -ке енгізілді, ол деректерді LabView -ге графикалық және талдау үшін жіберді. Қосымша, BPM LabVIEW -те есептелгеннен кейін, сандық индикатор 2 -суретте көрсетілгендей қосымшаның алдыңғы тақтасында толқын пішіні графигінің бойымен басып шығару үшін пайдаланылды.

6 -қадам: Функционалды генератордың көмегімен тесттік схема

Сізге қажет: тақтадағы схема, байланыс кабельдері, қуат көзі немесе 9 В батарея, National Instruments ADC, LabView Software, компьютер

LabView құралдарын тексеру үшін схемаға ЭКГ имитациясы енгізілді, ал тізбектің шығысы National Instruments ADC арқылы LabView -ге қосылды. Алдымен 1 Гц жиілігінде 20 мВпт сигнал тыныштандырылған жүрек соғуын имитациялау үшін тізбекке енгізілді. LabView алдыңғы панелі төмендегі суретте көрсетілген. P, T, U толқыны мен QRS кешені көрінеді. BMP дұрыс есептелген және сандық индикаторда көрсетіледі. Тізбек осциллографқа қосылған кезде көргенімізге ұқсас шамамен 8 В/0,02 В = 400 шамасында пайда болады. Нәтиженің суреті LabView -де қоса беріледі. Содан кейін, мысалы, жаттығулар кезінде жүрек соғысының жоғарылауын имитациялау үшін тізбекке 2 Гц жиілігінде 20 мВт / с сигнал енгізілді. Тыныш жүрек соғу жылдамдығымен салыстырмалы түрде жоғарылау болды. Толқын формасының астында бұрынғы бөліктердің бәрі бірдей жылдамдықпен көрінеді. Жүрек соғу жиілігі сандық индикаторда есептеледі және көрсетіледі, біз күтілетін 120 АСЖ -ны көреміз.

7 -қадам: Адам тақырыбын қолдана отырып тесттік схема

Сізге қажет: тақтадағы схема, қосылым кабельдері, қуат көзі немесе 9 В аккумуляторы, National Instruments ADC, LabView Software, компьютер, электродтар (кем дегенде үшеуі), адам тақырыбы

Ақырында, схема адамдық ЭКГ арқылы тексерілді, ол тізбеге кіріс пен шығуды LabView -ге жібереді. Нақты сигнал алу үшін тақырыпқа үш электрод қойылды. Электродтар білекке де, оң жақ тобыққа да қойылды. Оң білезік оң кіріс болды, сол білезік теріс және табан ұсақталды. Деректер LabView өңдеуге енгізілді. Электрод конфигурациясы сурет ретінде бекітілген.

Алдымен зерттелушінің ЭКГ белгісі көрсетіліп, талданады. Тыныштықта адамның жүрек соғу жиілігі шамамен 75 рет / мин. Содан кейін субъект 5 минут бойы қарқынды физикалық жаттығуларға қатысты. Нысан қайта қосылды және көтерілген сигнал жазылды. Жаттығудан кейін жүрек соғу жиілігі шамамен 137 соққы болды. Бұл сигнал кішірек болды және шу көп болды. Электродтар білекке де, оң жақ тобыққа да қойылды. Оң білезік оң кіріс болды, сол білезік теріс және табан ұсақталды. Деректер қайтадан өңдеу үшін LabView -ге енгізілді.

Орташа адамда ЭКГ сигналы шамамен 1 мВ болады. Біздің күтілетін пайда шамамен 1000 болды, сондықтан біз 1В шығыс кернеуін күтеміз. XX бейнені көрген тыныштықтағы жазудан QRS кешенінің амплитудасы шамамен (-0.7)-(-1.6) = 0.9 В. Бұл 10% қателікке әкеледі. (1-0.9)/1*100 = 10% Қалыпты адамның жүрек соғу жиілігі 60, өлшенгені шамамен 75 болды, бұл | 60-75 |*100/60 = 25% қате шығарады. Стандартты адамның жүрек соғу жиілігі 120, өлшенгені шамамен 137 болды, бұл | 120-137 |*100/120 = 15% қате шығарады.

Құттықтаймын! Сіз қазір өзіңіздің автоматтандырылған ЭКГ -ңізді құрдыңыз.