ЭКГ мен жүрек соғу жиілігінің сандық мониторын қалай құруға болады: 6 қадам

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

Электрокардиограмма (ЭКГ) жүректің соғу жиілігін және оның ырғағын көрсету үшін жүрек соғысының электрлік белсенділігін өлшейді. Электрлік импульс бар, оны толқын деп те атайды, ол жүрек арқылы өтіп, жүрек бұлшықеті әр соққымен қан шығарады. Оң және сол жүрекше бірінші Р толқынын жасайды, ал оң және сол жақ қарыншалар QRS кешенін құрайды. Соңғы Т толқыны - электрлік қалпына келтіруден тыныштық күйге дейін. Дәрігерлер ЭКГ сигналдарын жүрек ауруларын диагностикалау үшін қолданады, сондықтан айқын суреттерді алу маңызды.

Бұл нұсқаулықтың мақсаты-тізбектегі аспаптық күшейткішті, ойықты сүзгіні және төмен өту сүзгісін біріктіру арқылы электрокардиограмма (ЭКГ) сигналын алу және сүзу. Содан кейін сигналдар BPM-де нақты уақыттағы график пен жүрек соғысын шығару үшін A/D түрлендіргіші арқылы LabView-ге өтеді.

«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.»

1 -қадам: аспаптық күшейткішті жобалау

Аспаптық күшейткішті құру үшін бізге 3 оптикалық күшейткіш пен 4 түрлі резистор қажет. Аспаптық күшейткіш шығыс толқынының пайда болуын арттырады. Бұл дизайн үшін біз жақсы сигнал алу үшін 1000В кернеуді көздедік. Сәйкес резисторларды есептеу үшін келесі теңдеулерді қолданыңыз, онда K1 және K2 - пайда.

1 кезең: K1 = 1 + (2R2/R1)

2 кезең: K2 = -(R4/R3)

Бұл дизайн үшін R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω пайдаланылды.

2 -қадам: ойық сүзгісін жасаңыз

Екіншіден, біз оптикалық күшейткішті, резисторларды және конденсаторларды қолдана отырып, фильтр жасауымыз керек. Бұл компоненттің мақсаты - 60 Гц жиіліктегі шуды сүзу. Біз дәл 60 Гц жиілігінде сүзгіміз келеді, сондықтан бұл жиіліктен төмен және одан жоғары бәрі өтеді, бірақ толқын пішінінің амплитудасы 60 Гц төмен болады. Сүзгінің параметрлерін анықтау үшін біз 1 -дің пайдасын және 8 -дің сапалық коэффициентін қолдандық. Q - сапа коэффициенті, w = 2*pi*f, f - орталық жиілік (Гц), В - өткізу жолағы (рад/сек), ал wc1 мен wc2 - шектік жиіліктер (рад/сек).

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(дәретхана)

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

Q = w/B

B = wc2 - wc1

3-қадам: Төмен өтетін сүзгіні жасаңыз

Бұл компоненттің мақсаты - белгілі бір шектеу жиілігінен жоғары жиіліктерді сүзу, олардың өтуіне мүмкіндік бермейді. Біз ЭКГ сигналын (150 Гц) өлшеу үшін пайдаланылатын орташа жиілікке тым жақын кесуді болдырмау үшін 250 Гц жиілікте сүзгілеуді шештік. Бұл компонент үшін қолданылатын мәндерді есептеу үшін келесі теңдеулерді қолданамыз:

C1 <= C2 (a^2 + 4b (k-1)) / 4b

C2 = 10/үзіліс жиілігі (Гц)

R1 = 2 / (wc (a*C2 + (a^2 + 4b (k -1) C2^2 - 4b*C1*C2)^(1/2))

R2 = 1 / (b*C1*C2*R1*wc^2)

Біз кірісті 1 деп орнатамыз, сондықтан R3 ашық тізбекке айналады (резистор жоқ), ал R4 қысқа тұйықталуға айналады (жай сым).

4 -қадам: схеманы тексеріңіз

Сүзгінің тиімділігін анықтау үшін әр компонент үшін айнымалы ток тазалау жүргізіледі. Айнымалы токты тазарту әр түрлі жиіліктегі компоненттің шамасын өлшейді. Сіз компонентке байланысты әр түрлі пішіндерді көресіз деп күтесіз. Айнымалы токты тазартудың маңыздылығы - бұл тізбек салынғаннан кейін оның дұрыс жұмыс жасайтынына көз жеткізу. Бұл тестті зертханада орындау үшін Vout/Vin жиілігін диапазонында жазыңыз. Аспапты күшейткіш үшін біз кең ауқымды алу үшін 50 -ден 1000 Гц -ге дейін сынап көрдік. Шұңқырлы сүзгі үшін біз компоненттің 60 Гц айналасында қалай әрекет ететіні туралы жақсы түсінік алу үшін 10 -нан 90 Гц -ке дейін сынап көрдік. Төмен өту сүзгісі үшін біз 50 -ден 500 Гц -ге дейін тексердік, ол тізбек өтетін кезде және тоқтаған кезде қалай әрекет ететінін түсіну үшін.

5 -қадам: LabView -де ЭКГ схемасы

Әрі қарай, LabView -де ЭКГ сигналын А/К түрлендіргіші арқылы имитациялайтын, содан кейін сигналды компьютерге түсіретін блок -схеманы құрғыңыз келеді. Біз DAQ тақтасының сигналының параметрлерін орнатудан бастадық, біз орташа жүрек соғу жылдамдығын күттік; біз минутына 60 соққы таңдадық. Содан кейін 1 кГц жиілігін қолдана отырып, біз толқындық формада 2-3 ЭКГ шыңына жету үшін шамамен 3 секундты көрсету керек екенін анықтай алдық. Біз ЭКГ шыңдарының жеткілікті болуын қамтамасыз ету үшін 4 секунд көрсеттік. Блок -схема кіріс сигналын оқиды және жүрек соғысының қаншалықты жиі болатынын анықтау үшін шыңды анықтауды қолданады.

6 -қадам: ЭКГ және жүрек соғу жиілігі

Блок -схемадағы кодты қолдана отырып, ЭКГ толқындық формада пайда болады, ал минутына соққылар оның жанында көрсетіледі. Енді сізде жұмыс істейтін жүрек соғу жиілігі мониторы бар! Өзіңізді одан да қатты сынау үшін шынайы уақыттағы жүрек соғу жиілігін көрсету үшін тізбек пен электродтарды қолданып көріңіз!