ЭКГ жинау схемасы: 5 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

ЕСКЕРТУ: Бұл медициналық құрылғы емес. Бұл тек имитациялық сигналдарды қолдану арқылы білім беру мақсатында. Егер бұл тізбекті ЭКГ-ны нақты өлшеу үшін қолданатын болсаңыз, онда тізбек пен құрылғы арасындағы байланыс оқшаулаудың тиісті әдістерін қолданатынына көз жеткізіңіз

Мүмкін қазіргі денсаулық сақтау саласында ең кең тараған физиологиялық өлшем - бұл электрокардиограмма (ЭКГ/ЭКГ). Жүрек соғу жиілігін бақылайтын дәстүрлі «дыбысты» естімей немесе емделуші бөлмесінде ЭКГ толқынының экранға айналғанын көрместен аурухана немесе жедел жәрдем бөлмесінен өту қиын. Бірақ, бұл қазіргі заманғы денсаулық сақтаумен байланысты болған қандай өлшем?

Электрокардиограмма көбінесе жүректің физикалық белсенділігін тіркеуге қателеседі, алайда, аты айтып тұрғандай, бұл шын мәнінде жүрек бұлшықеттерінің электрлік белсенділігі, деполяризация мен реполяризация. Жазылған толқындық форманы талдай отырып, дәрігерлер жүректің электрлік жүйесі туралы біле алады. ЭКГ мәліметтеріне негізделген кейбір жалпы диагноздарға мыналар жатады: миокард инфарктісі, өкпе эмболиясы, аритмия және АВ блокалары.

Келесі нұсқаулықта ауруханалардағыдай қарапайым беттік электродтарды қолдана отырып ЭКГ жинауға қабілетті негізгі электр тізбегін құруда қолданылатын процесс пен принциптер баяндалады.

1 -қадам: аспаптық күшейткішті жобалау

ЭКГ сигналын жазу үшін қажет бірінші тізбек элементі - аспаптық күшейткіш. Бұл күшейткіштің екі әсері бар.

1. Ол жазу электродтары мен тізбектің қалған бөлігі арасында электронды буфер жасайды. Бұл электродтардан қажетті ток күшін іс жүзінде нөлге дейін төмендетеді. Кіріс кедергісінен туындаған өте аз бұрмаланумен сигнал жинауға рұқсат ету.

2. Ол жазылған сигналды дифференциалды түрде күшейтеді. Бұл екі жазу электродында кездесетін кез келген сигнал күшейтілмейтінін білдіреді, ал айырмашылықтар (маңызды бөліктер) болады.

Әдетте ЭКГ үшін беттік электрод жазбалары миллиВольт диапазонында болады. Сондықтан бұл сигналды диапазонға алу үшін 1000 В/В күшейткішпен (K) жұмыс істеуге болады.

Жоғарыда көрсетілген күшейткіштің реттейтін теңдеулері:

K1 = 1 + 2*R2 / R1, бұл 1 -кезеңнің пайдасы

K2 = - R4/R3, бұл 2 -сатыдағы пайда

Ең дұрысы, K1 мен K2 шамамен тең болуы керек және K1 * K2 = 1000 қажетті күшейтуге жету үшін.

Біздің тізбекте қолданылатын соңғы мәндер … болды.

R1 = 6,5 кОм

R2 = 100 кОм

R3 = 3,17 кОм

R4 = 100 кОм

2 -қадам: ойық сүзгісін жобалау

Қазіргі әлемде ЭКГ жинау басқа да электронды құрылғылардың жанында, тіпті жергілікті электр желілерінен электрмен жабдықталған ғимаратта жасалуы мүмкін. Өкінішке орай, берілетін қуаттың жоғары вольтты және тербелмелі сипаты оның жанында орналасқан кез келген өткізгіш материалда үлкен мөлшерде электрлік «шу» шығаратынын білдіреді; бұл біздің ЭКГ жинау тізбегін құру үшін қолданылатын сымдар мен схема элементтерін қамтиды.

Бұған қарсы тұру үшін, жергілікті қуат көзінен шығатын шу жиілігіне тең болатын кез келген сигналды (электр желісіндегі шу деп атайды) жай ғана сүзіп алып тастауға болады. Америка Құрама Штаттарында электр желісі 60 Гц жиіліктегі 110-120 В береді. Сондықтан бізге жиілігі 60 Гц болатын кез келген сигналдық компонентті сүзу қажет. Бақытымызға орай, бұл бұрын бірнеше рет жасалды және тек сүзгі дизайнын қажет етеді (жоғарыдағы суретте).

Бұл сүзгіні реттейтін теңдеулер….

R1 = 1 / (2 * Q * w * C)

R2 = (2 * Q) / (w * C)

R3 = (R1 * R2) / (R1 + R2)

Q = w / B

мұнда wc2 - жоғары үзіліс жиілігі, w2 төменгі үзіліс жиілігі, w/секундтағы үзіліс жиілігі және Q сапа факторы

C - еркін таңдауға болатын мән екенін ескеріңіз. Біздің схемада келесі мәндер қолданылды:

R1 = 1,65 кОм

R2 = 424,5 кОм

Q = 8

w = 120 * pi рад/сек

3-қадам: төмен өткізу сүзгісі

ЭКГ сигналдарының жиілігі шамамен 0 - 150 Гц. Осы диапазоннан жоғары жиіліктегі заттардың сигналға қосылуының алдын алу үшін ЭКГ сигналының тізбек арқылы өтуіне рұқсат беру үшін 150 Гц жиілігі бар екінші ретті төмен өткізгіштігі ButterWorth сүзгісі енгізілді. Конденсатордың қол жетімді мәнін бірден таңдаудың орнына, алдыңғы компоненттер сияқты, төмендегі формула бойынша бірінші конденсатордың мәні С2 таңдалды. Осы мәннен басқа барлық компоненттердің мәндерін есептеуге болады, содан кейін кірісті қайтадан 1В/В -қа дейін сақтай отырып, тізбекке қосуға болады.

C2 ≈ 10/fc uf, мұнда fc - үзіліс жиілігі (бұл жағдайда 150 Гц).

Содан кейін қалған мәндерді осы қадамдағы екінші сурет ретінде берілген кестеде көрсетілгендей есептеуге болады.

Жоғарыда келтірілген схемада орналастырылатын соңғы мәндер:

С2 = 66 нФ

С1 = 33 нФ

R1 = 22,47 кОм

R2 = 22,56 кОм

4 -қадам: LabVIEW дайындау

ЭКГ жинауының осы бөліміне қажет жалғыз материалдар-бұл LabVIEW-тың 64-биттік көшірмесімен және бір кіріс модулі бар National Instruments Signal Conditioning Board () қондырылған Windows компьютері. LabVIEW ішіндегі функционалды блок -схеманы келесі түрде құру керек. Бос функционалды блок диаграмманы ашудан бастаңыз.

DAQ Assistant блогын енгізіңіз және параметрлерді келесіге реттеңіз:

Өлшеу: аналогтық → кернеу

Режим: RSE

Таңдау: Үздіксіз іріктеу

Жиналған үлгілер: 2500

Таңдау жылдамдығы: 1000 / сек

Жиналған толқын пішінін толқын пішіні графигіне шығарыңыз. Сонымен қатар, ағымдағы толқындық деректердің максималды мәнін есептеңіз. Толқынның максималды мәнін.8 сияқты мәнге көбейту, шыңды анықтау шегін құру үшін, бұл мән сигнал ішіндегі шу деңгейіне қарай реттелуі мүмкін. Алдыңғы қадамның өнімін шектік мән ретінде беріңіз және «Шыңды анықтау» функциясының деректері ретінде шикі кернеу массиві. Содан кейін, шекті анықтау массивінің «Орналасу» шығуын алыңыз және бірінші және екінші мәндерді алып тастаңыз. Бұл бастапқы массивтегі екі шыңның индекс мәндерінің айырмашылығын білдіреді. Мұны мәнді іріктеу жылдамдығына бөлу арқылы уақыт айырмашылығына айналдыруға болады, мысалы, бұл 1000 /сек. Ақырында, осы мәнге кері мәнді алыңыз (Гц) және 60 -қа көбейтіңіз, пульс минутына пульсациялы жиілікке жету үшін. Бұл үшін соңғы блок -схема осы қадамның тақырыбындағы суретке ұқсас болуы керек.

5-қадам: толық жүйелік интеграция

Енді барлық компоненттер жеке құрастырылғандықтан, сауда орталығын біріктірудің уақыты келді. Мұны бір секцияның шығысын келесі сегменттің кірісіне қосу арқылы жасауға болады. Кезеңдер осы Нұсқаулықта көрсетілгендей ретпен қосылуы керек. Соңғы сатыда, ButterWorth сүзгісі, оның кірісі сигналды баптау тақтасының кіріс модуліндегі екі сымның біріне бекітілуі керек. Осы модульдің басқа сымы тізбектерге қосылуы керек.

Аспаптық күшейткіш үшін оның екі сымының әрқайсысы ЭКГ/ЭКГ электродына бекітілуі керек. Бұл екі аллигатор қысқышының көмегімен оңай жасалады. Содан кейін әр білекке бір электрод қойыңыз. Схеманың барлық сегменттері қосылғанына және LabVIEW VI жұмыс істеп тұрғанына және жүйенің LabVIEW терезесінде толқын пішіні графигін шығаратынына көз жеткізіңіз.

Шығару осы қадамда берілген екінші суретке ұқсас болуы керек. Егер ол ұқсас болмаса, сіздің тізбегіңіздің мәндерін реттеу қажет болуы мүмкін. Жалпы мәселелердің бірі - бұл фильтр 60 Гц -ке тікелей бағытталмайды және сәл жоғары/төмен болуы мүмкін. Мұны сүзгіге арналған түйін диаграммасын құру арқылы тексеруге болады. Ең дұрысы, ойық сүзгісі 60 Гц жиілікте кемінде 20 дБ әлсіреуге ие болады. Жергілікті қуаттың 60 Гц жиілігінде екенін тексеру пайдалы болуы мүмкін. Кейбір аудандарда 50 Гц айнымалы ток көзінің болуы сирек емес, бұл кернеу сүзгісін осы мәнге айналдыруды қажет етеді.