ЭКГ жазудың қарапайым схемасы және LabVIEW жүрек соғу жиілігі мониторы: 5 қадам

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

«Бұл медициналық құрылғы емес. Бұл білім беру мақсатында тек имитациялық сигналдарды қолдану үшін арналған. Егер бұл схеманы ЭКГ-ны нақты өлшеу үшін қолданатын болсаңыз, онда тізбек пен контур арасындағы байланыс оңтайлы оқшаулау әдістерін қолданып жатқанын тексеріңіз.»

Қазіргі заманғы денсаулық сақтаудың ең маңызды аспектілерінің бірі - ЭКГ немесе электрокардиограмма көмегімен жүрек толқындарын алу мүмкіндігі. Бұл әдістер жүректен шығарылатын әр түрлі электрлік заңдылықтарды өлшеу үшін беттік электродтарды қолданады, осылайша шығуды тахикардияның әр түрлі формалары, тармақ блоктары мен гипертрофия сияқты жүрек пен өкпе жағдайларын диагностикалау құралы ретінде қолдануға болады. Бұл жағдайларды диагностикалау үшін шығыс толқыны қалыпты ЭКГ сигналымен салыстырылады.

ЭКГ толқындық формасын алатын жүйені құру үшін алдымен сигналды күшейту керек, содан кейін шуды кетіру үшін сәйкесінше сүзгілеу керек. Мұны істеу үшін ОР күшейткішті қолдана отырып, үш сатылы схеманы құруға болады.

Бұл нұсқаулық беттік электродтарды қолдана отырып ЭКГ сигналын тіркеуге, содан кейін әрі қарай өңдеуге және талдауға арналған сүзуге қабілетті қарапайым тізбекті құруға және құруға қажетті ақпаратты береді. Сонымен қатар, бұл нұсқаулық тізбектегі шығудың графикалық көрінісін жасау үшін осы сигналды талдау үшін қолданылатын бір техниканы, сондай -ақ ЭКГ толқындық пішіні бойынша шығудың жүрек соғу жылдамдығын есептеу әдісін сипаттайды.

Ескертпе: әр кезеңді жобалау кезінде, контурдың қалаған әрекетін қамтамасыз ету үшін айнымалы ток тазалауды эксперименттік түрде де, модельдеу арқылы да орындауды ұмытпаңыз.

1 -қадам: аспаптық күшейткішті жобалау және салу

Бұл ЭКГ тізбегінің бірінші кезеңі - үш ОР күшейткіштен тұратын аспаптық күшейткіш. Алғашқы екі ОР күшейткіштер буферлі кірістер болып табылады, олар дифференциалды күшейткіш ретінде жұмыс істейтін үшінші ОР күшейткішіне беріледі. Дене сигналдары буферленуі керек, әйтпесе шығыс азаяды, себебі дене көп ток бере алмайды. Дифференциалды күшейткіш потенциалдар айырмашылығын қамтамасыз ету үшін екі кіріс көздерінің арасындағы айырмашылықты қабылдайды, сонымен қатар жалпы шуды өшіреді. Бұл сатыда әдеттегі МВ -ны оқылатын кернеуге дейін күшейтетін 1000 пайда бар.

Аспаптық күшейткіш үшін 1000 тізбектің пайда болуы көрсетілген теңдеулермен есептеледі. Аспаптық күшейткіштің 1 -сатыдағы күшейткіші (2) -мен есептеледі, ал аспаптық күшейткіштің 2 -ші сатысының күшеюі (3) -пен есептеледі. K1 және K2 бір -бірінен 15 мәнінен артық айырмашылығы болмайтындай есептелген.

1000 -ды алу үшін K1 -ді 40 -қа, ал K2 -ді 25 -ке қоюға болады. Резистордың барлық мәндерін есептеуге болады, бірақ бұл арнайы күшейткіш төмендегі резистор мәндерін қолданды:

R1 = 40 кОм

R2 = 780 кОм

R3 = 4 кОм

R4 = 100 кОм

2 -қадам: ойық сүзгісін жасаңыз және жасаңыз

Келесі кезең - қуат розеткасынан келетін 60 Гц сигналды жоюға арналған ойық сүзгісі.

Кескіш сүзгіде R1 резисторының мәні (4), R2 мәні (5), ал R3 мәні (6) бойынша есептеледі. Тізбектің сапалық коэффициенті Q -ге 8 -ге қойылады, себебі бұл нақты дәлдікпен қателіктің маржасын береді. Q мәнін (7) арқылы есептеуге болады. Өткізгіштің фильтрінің соңғы реттейтін теңдеуі өткізу қабілеттілігін есептеу үшін қолданылады және (8) арқылы сипатталады. Сапа коэффициентінен басқа, 8 сүзгісі басқа дизайн сипаттамаларына ие болды. Бұл сүзгі сигналды өзгертпейтіндей 1 -ге тең болуға арналған, ал ол 60 Гц сигналын жояды.

Бұл теңдеулерге сәйкес R1 = 11.0524 кОм, R2 = 2.829 МОм, R3 = 11.009 кОм және С1 = 15 нФ

3-қадам: 2-ші дәрежелі Баттерворт төмен өткізу сүзгісін жасаңыз және жасаңыз

Соңғы кезең-бұл ЭКГ толқынының ең жоғары жиілікті компонентінен жоғары болуы мүмкін барлық сигналдарды, мысалы, WiFi шуын және қызығушылық сигналынан алшақтататын басқа да сыртқы сигналдарды жоюға арналған төмен өту сүзгісі. Бұл кезеңдегі -3dB нүктесі шамамен 150 Гц болуы керек, өйткені ЭКГ толқынында сигналдардың стандартты диапазоны 0,05 Гц -тен 150 Гц -ке дейін.

Баттерворттың екінші ретті төмен өткізгішті сүзгісін жобалау кезінде тізбек қайтадан 1-ге тең болады, бұл схеманың қарапайым дизайнын жасауға мүмкіндік берді. Қосымша есептеулерді жүргізер алдында төмен өту сүзгісінің қажетті жиілік жиілігі 150 Гц -ке орнатылғанын ескерген жөн. 2, C2 конденсаторының мәнін есептеуден бастау оңай, себебі басқа теңдеулер осы мәнге байланысты. С2 (9) арқылы есептеуге болады. С2 есептеуге сүйене отырып, С1 (10) арқылы есептеуге болады. Бұл төмен өту сүзгісі жағдайында a және b коэффициенттері анықталады, онда a = 1.414214, және b = 1. R1 резисторының мәні (11), ал R2 резисторының мәні (12) бойынша есептеледі..

Келесі мәндер қолданылды:

R1 = 13.842кΩ

R2 = 54,36 кОм

С1 = 38 нФ

С1 = 68 нФ

4 -қадам: Мәліметтерді жинау мен талдау үшін қолданылатын LabVIEW бағдарламасын орнату

Әрі қарай, LabView компьютерлік бағдарламасы ЭКГ сигналынан жүрек соғысының графикалық көрінісін құратын және сол сигналдың пульсін есептейтін тапсырманы жасау үшін пайдаланылуы мүмкін. LabView бағдарламасы мұны алдымен аналогты цифрлық түрлендіргіш ретінде әрекет ететін DAQ тақтасынан аналогтық кірісті қабылдау арқылы жүзеге асырады. Содан кейін бұл цифрлық сигнал әрі қарай талданады, әрі сызылады, мұнда сюжет DAQ тақтасына енгізілетін сигналдың графикалық көрінісін көрсетеді. Сигналдың толқындық формасы қабылданып жатқан цифрлық сигналдың максималды мәндерінің 80% -ын алу арқылы талданады, содан кейін сигналдың осы шыңдарын анықтау үшін детектордың шыңы функциясын қолданады. Сонымен қатар, бағдарлама толқын пішінін алады және толқын формасының шыңдары арасындағы уақыт айырмасын есептейді. Шыңды анықтау 1 немесе 0 қосалқы мәндерімен біріктіріледі, мұнда 1 шыңдардың орналасу индексін құру үшін шыңды білдіреді, содан кейін бұл көрсеткіш шыңдар арасындағы уақыт айырмасымен конъюнктурада жүрек соғу жиілігін математикалық түрде есептеу үшін қолданылады. минутына соққы (BPM). LabView бағдарламасында қолданылған блок -схема көрсетілген.

5 -қадам: Толық құрастыру

Сіз барлық схемалар мен LabVIEW бағдарламасын құрып, бәрі дұрыс жұмыс істейтініне көз жеткізгеннен кейін, сіз ЭКГ сигналын жазуға дайынсыз. Суретте толық тізбекті жүйелік қондырғының ықтимал схемасы берілген.

Оң электродты оң білегіңізге және дөңгелектелген құрал күшейткішінің кірістерінің біріне, ал теріс электродты сол білегіңізге және суреттегідей басқа құрал күшейткішінің кірісіне қосыңыз. Электродты енгізу тәртібі маңызды емес. Ақырында, топыраққа жерге тұйықталатын электрод қойып, тізбегіңіздегі жерге қосыңыз. Құттықтаймыз, сіз ЭКГ сигналын тіркеу үшін қажетті барлық әрекеттерді орындадыңыз.