ЭКГ схемасы: 7 қадам

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

ЭКГ - бұл жүрек ырғағы мен белсенділігін тіркеу арқылы жүректің электрлік белсенділігін өлшейтін тест. Ол электрокардиографқа бекітілген сымдардың көмегімен жүректен сигналдарды қабылдау және оқу арқылы жұмыс істейді. Бұл нұсқаулық сізге жүректің биоэлектрлік сигналын жазатын, сүзетін және көрсететін тізбекті қалай салу керектігін көрсетеді. Бұл медициналық құрал 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.

Бұл тізбекте LabView бағдарламасымен тізбектелген үш түрлі кезең бар. Аспаптық күшейткіштегі резисторлар жүректен шығатын кішкене сигналдардың әлі де тізбекті қабылдай алатындығына көз жеткізу үшін 975 коэффициентімен есептелді. Шұңқырлы сүзгі қабырғадағы розеткадан 60 Гц шуды шығарады. Төмен өту сүзгісі сигналды жақсы анықтау үшін тізбектен жоғары жиіліктегі шудың кетуін қамтамасыз етеді.

Нұсқаулықты бастамас бұрын, uA741 жалпы мақсаттағы жұмыс күшейткішімен танысу пайдалы болар еді. Опера-амптың әр түрлі түйреуіштері әртүрлі мақсаттарға ие және егер олар дұрыс қосылмаған болса, схема жұмыс істемейді. Түйреуіштерді нан тақтасына қате қосу-оп-амперді қуырудың және оны жұмыс істемейтін етудің оңай әдісі. Төмендегі сілтеме осы нұсқаулықта оп-амперлер үшін қолданылатын схеманы қамтиды.

Сурет көзі:

1 -қадам: материалдарды жинау

Сүзгінің барлық 3 кезеңіне қажет материалдар:

• Осциллограф
• Функция генераторы
• Қуат көзі (+15В, -15В)
• Дәнекерленбеген нан тақтасы
• Әр түрлі банан кабельдері мен аллигатор қысқыштары
• ЭКГ электрод жапсырмалары
• Әр түрлі секіргіш сымдар

Аспаптық күшейткіш:

• 3 оптикалық ампер (uA741)

• Резисторлар:

  • 1 kΩ x 3
  • 12 kΩ x 2
  • 39 kΩ x 2

Сүзгі сүзгісі:

• 1 Op-ампер (uA741)

• Резисторлар:

  • 1,6 кОм x 2
  • 417 кОм

• Конденсаторлар:

  • 100 нФ х 2
  • 200 нФ

Төмен өту сүзгісі:

• 1 Op-Amp (uA741)

• Резисторлар:

  • 23,8 кОм
  • 43 кОм

• Конденсаторлар:

  • 22 nF
  • 47 nF

2 -қадам: аспаптық күшейткішті жасаңыз

Биологиялық сигналдар тек 0,2 мен 2 мВ арасындағы кернеуді шығарады [2]. Бұл кернеулер осциллографта талдау үшін тым кішкентай, сондықтан бізге күшейткіш салу қажет болды.

Электр тізбегі салынғаннан кейін, оның дұрыс жұмыс істейтінін тексеру үшін Vout кернеуін өлшеңіз (жоғарыдағы суретте 2 түйін ретінде көрсетілген). Біз функционалдық генераторды 20 мВ кіріс амплитудасы бар синусоиданы біздің аспаптық күшейткішке жіберу үшін қолдандық. Бұл шамадан тыс нәрсе сізге іздеген нәтижені бермейді, себебі оптикалық күшейткіштер белгілі бір мөлшерде -15 және +15 В шамасында ғана болатын, генератордың функциясын генератордың шығысымен аспаптық күшейткіштің шығысымен салыстырыңыз. 1000 В -ға жақын пайда іздеңіз (Vout/Vin 1000 -ға жақын болуы керек).

Ақаулықтарды жою бойынша кеңес: Барлық резисторлардың kΩ диапазонында екеніне көз жеткізіңіз.

[2] «Жоғары өнімділік электрокардиограмма (ЭКГ) сигналын кондиционерлеу | Білім | Аналогтық құрылғылар ». [Желіде]. Қол жетімді: https://www.analog.com/kz/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html. [Қолданылды: 10-желтоқсан-2017].]

3 -қадам: ойық сүзгісін жасаңыз

Біздің фильтр 60 Гц жиілікті сүзуге арналған. Біз 60 Гц сигналды сүзгіміз келеді, себебі бұл электр розеткаларындағы ауыспалы токтың жиілігі.

Шұңқырлы сүзгіні сынау кезінде кіріс және шығыс графиктері арасындағы шыңнан нүктеге дейінгі арақатынасын өлшеңіз. 60 Гц жиілігінде -20 дБ немесе одан да жақсы қатынасы болуы керек. Себебі -20 дБ кезінде шығыс кернеуі негізінен 0В құрайды, яғни сіз сигналды 60 Гц жиілікте сәтті сүзіп алдыңыз! Басқа жиіліктер кездейсоқ сүзілмейтініне көз жеткізу үшін 60 Гц айналасындағы жиіліктерді тексеріңіз.

Ақаулықтарды жоюға арналған кеңес: Егер сіз 60 Гц -20 дБ тура алмасаңыз, бір резисторды таңдап, қажетті нәтижеге жеткенше оны сәл өзгертіңіз. Біз қалаған нәтижеге жеткенше R2 мәнімен ойнауға тура келді.

4 -қадам: төмен өту сүзгісін жасаңыз

Біздің төмен өту сүзгісі 150 Гц шектеу жиілігімен жасалған. Біз бұл шектеуді таңдадық, себебі ЭКГ диагностикасының ең кең диапазоны 0,05 Гц - 150 Гц, қозғалыссыз және төмен шу ортасын ескере отырып [3]. Төмен өтетін сүзгі бұлшықеттерден немесе дененің басқа бөліктерінен шығатын жоғары жиіліктегі шуылдан арыла алады [4].

Бұл тізбектің дұрыс жұмыс істеуін тексеру үшін Vout өлшеңіз (схемада 1 түйін ретінде көрсетілген). 150 Гц кезінде шығыс сигналының амплитудасы кіріс сигналының амплитудасынан 0,7 есе үлкен болуы керек. Біз 1 В кернеу сигналын қолдандық, оның шығысы 150 Гц жиілікте 0,7 болуы керектігін түсіну үшін.

Ақаулықтарды жою бойынша кеңестер: егер сіздің үзілу жиілігі 150 Гц бірнеше Гц шегінде болса, сіздің схемаңыз әлі де жұмыс істеуі керек. Біздің үзіліс 153 Гц болды. Биологиялық сигналдардың диапазоны денеде аздап өзгереді, егер сіз бірнеше Гц -тен аспасаңыз, сіздің схемаңыз әлі де жұмыс істеуі керек.

[3] “ЭКГ сүзгілері | MEDTEQ ». [Желіде]. Қол жетімді: https://www.medteq.info/med/ECGFilters. [Қолданылды: 10-желтоқсан-2017].

[4] K. L. Venkatachalam, J. E. Herbrandson және S. J. Asirvatham, «Электрофизиолог үшін сигналдар мен сигналдарды өңдеу: I бөлім: Электрограмманы алу», Цирк. Аритмия Электрофизиол., Т. 4, жоқ. 6, 965–973 беттер, 2011 ж.

5 -қадам: LabView бағдарламасын жасаңыз

[5] «BME 305 Design Lab Project» (2017 жылдың күзі).

Бұл зертханалық блок -схема бағдарлама арқылы өтетін сигналды талдауға, ЭКГ шыңдарын анықтауға, шыңдар арасындағы уақыт айырмасын жинауға және BPM математикалық есептеуге арналған. Ол сонымен қатар ЭКГ толқындық формасының графигін шығарады.

6 -қадам: Барлық үш кезеңді қосыңыз

Аспаптық күшейткіштің шығуын ойық сүзгісінің кірісіне және ойық сүзгісінің шығысы төмен өту сүзгісінің кірісіне қосу арқылы барлық үш тізбекті тізбектей қосыңыз. Төмен өту сүзгісінің шығысын DAQ көмекшісіне және DAQ көмекшісін компьютерге қосыңыз. Электр тізбектерін сымға қосқанда, әр нан тақтасы үшін кернеу жолақтарының жалғанғанына және жерге тұйықталатын жолақтардың барлығы бір жерге қосылғанына көз жеткізіңіз.

Аспаптық күшейткіште, екінші жұмыс күшейткіші жерге тұйықталмаған болуы керек, сонда зерттелушіге қосылған екі электрод сымдары әрқайсысы осы фильтрдің бірінші сатысында әр түрлі күшейткішке қосыла алады.

7 -қадам: Адам тестінің субъектісінен сигнал алыңыз

Әр білекке бір электрод жапсырмасын, ал біреуін жерге арналған тобыққа қою керек. Екі білек электродын аспаптық күшейткіштің кірістеріне және тобықты жерге қосу үшін аллигатор қысқыштарын қолданыңыз. Дайын болған кезде LabView бағдарламасындағы «іске қосу» түймесін басып, экранда жүрек соғу жиілігін және ЭКГ -ны көріңіз!