Өз ЭКГ жасаңыз!: 10 қадам

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

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

Жүрек соғысы жүрек миоциттерінде (жүректің бұлшықет жасушаларында) электрлік деполяризацияның өздігінен көрінісімен реттелетін ырғақты жиырылудан тұрады. Мұндай электрлік белсенділікті дененің әртүрлі позицияларына инвазивті емес электродтарды орналастыру арқылы алуға болады. Электр тізбегі мен биоэлектр туралы кіріспе түсініктің өзінде бұл сигналдарды салыстырмалы түрде оңай түсіруге болады. Бұл нұсқаулықта біз практикалық және қымбат емес қондырғылармен электрокардиографиялық сигналды түсіру үшін қолдануға болатын қарапайым әдістемені енгіземіз. Біз мұндай сигналдарды алу кезінде маңызды ойларды бөліп, бағдарламалық сигналды талдау әдістерін ұсынамыз.

1 -қадам: Мүмкіндіктерге шолу

Сіз жасап жатқан құрылғы келесі мүмкіндіктер арқылы жұмыс істейді:

1. Электрод жазбалары
2. Аспаптық күшейткіш
3. Сүзгі
4. Төмен өтетін сүзгі
5. Аналогты-цифрлық түрлендіру
6. LabView көмегімен сигналды талдау

Сізге кейбір негізгі компоненттер қажет:

1. NI LabView
2. NI деректерді жинау тақтасы (LabView кірістері үшін)
3. Тұрақты ток көзі (жұмыс күшейткіштеріне)
4. Электродтарды жазуға арналған тері электродтары
5. НЕМесе ЭКГ сигналын жасай алатын функция генераторы

Бастайық!

2-қадам: Төмен өтетін сүзгіні жасаңыз

Қалыпты ЭКГ сигналының толқындық формасында P толқыны, QRS комплексі және Т толқыны деп аталатын ерекшеліктері бар. ЭКГ -ның барлық мүмкіндіктері 250 Гц -тен төмен жиілік диапазонында пайда болады, сондықтан электродтардан ЭКГ жазу кезінде тек қызығушылық ерекшеліктерін ескеру маңызды. 250 Гц шектеу жиілігі бар төмен өту сүзгісі сигналда жоғары жиілікті шуылдың болмауын қамтамасыз етеді

3 -қадам: Сүзгі сүзгісін жасаңыз

60 Гц жиіліктегі ойық сүзгісі ЭКГ жазумен байланысты кез келген қуат көзінен шуды кетіру үшін пайдалы. 56,5 Гц пен 64 Гц арасындағы үзіліс жиіліктері осы диапазоннан тыс жиіліктері бар сигналдардың өтуіне мүмкіндік береді. Сүзгіге 8 коэффициенті қолданылды. Сыйымдылығы 0,1 uF таңдалды. Тәжірибелік резисторлар келесідей таңдалды: R1 = R3 = 1,5 кОм, R2 = 502 кОм. Бұл мәндер ойық сүзгісін құру үшін пайдаланылды.

4 -қадам: аспаптық күшейткішті жобалау

1000 В/В күші бар аспаптық күшейткіш өлшеуді жеңілдету үшін барлық сүзілген сигналдарды күшейтеді. Күшейткіш жұмыс күшейткіштер сериясын қолданады және сәйкес сатыдағы K1 және K2 екі кезеңге (солға және оңға) бөлінеді. Жоғарыдағы суретте осы нәтижеге қол жеткізуге болатын схеманың схемасы көрсетілген және 6 -суретте есептеулер егжей -тегжейлі көрсетілген.

5 -қадам: Барлығын бірге қосыңыз

Күшейту мен сүзудің үш кезеңі төмендегі 7 -суретте біріктірілген. Аспаптық күшейткіш синусоидальды жиілікті енгізуді 1000В/В күшейтумен күшейтеді. Содан кейін, ойық сүзгісі 60 Гц барлық сигнал жиілігін 8 сапалық коэффициентпен жояды. Соңында сигнал 250 Гц жиіліктен асатын сигналдарды әлсірететін төмен өту сүзгісінен өтеді. Жоғарыдағы суретте эксперименталды түрде жасалған толық жүйе көрсетілген.

6 -қадам:… және оның жұмыс істейтініне көз жеткізіңіз

Егер сізде функция генераторы болса, дұрыс жауап беру үшін жиілікке жауап қисығын құру керек. Жоғарыдағы суретте сіз күтетін толық жүйе мен жиілікке жауап қисығы көрсетілген. Егер сіздің жүйе жұмыс істеп тұрғандай көрінсе, онда сіз келесі қадамға өтуге дайынсыз: аналогты сигналды цифрлыққа түрлендіру!

7 -қадам: (міндетті емес) ЭКГ -ны осциллографта көріңіз

ЭКГ сигналды екі электродпен тіркейді және үшінші электродты жерге қосады. ЭКГ жазатын электродтарыңызбен біреуін аспаптық күшейткіштің бір кірісіне, екіншісін басқа аспаптық күшейткіштің кірісіне енгізіңіз, үшіншісін нан тақтасына жерге қосыңыз. Содан кейін бір электродты бір білекке, екіншісін екінші білекке қойып, табанға қосыңыз. Бұл ЭКГ үшін Lead 1 конфигурациясы. Осциллографтағы сигналды елестету үшін осциллограф зондының көмегімен үшінші сатыдағы шығуды өлшеңіз.

8 -қадам: DAQ National Instruments көмегімен деректерді алу

Егер сіз LabView -де сигналды талдағыңыз келсе, сізге ЭКГ -дан аналогты мәліметтерді жинау мен оны компьютерге жіберудің қандай да бір әдісі қажет болады. Деректерді алудың барлық түрлері бар! National Instruments - бұл деректерді жинау құрылғыларына және деректерді талдау құрылғыларына маманданған компания. Олар деректерді жинауға арналған құралдарды іздеу үшін жақсы орын. Сіз сондай -ақ цифрлық түрлендіргіш микросхемасының арзан аналогын сатып ала аласыз және сигналды беру үшін Raspberry Pi қолдана аласыз! Мүмкін бұл арзан нұсқа. Бұл жағдайда бізде үйде NI DAQ модулі мен NI ADC және LabView болды, сондықтан біз National Instruments аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етумен тығыз байланыста болдық.

9 -қадам: LabVIEW -ге деректерді импорттаңыз

LabVIEW визуалды бағдарламалау тілі аналогты күшейту/сүзу жүйесінен жиналған деректерді талдау үшін пайдаланылды. Деректер NI DAQ қондырғысынан LabVIEW бағдарламасында деректерді жинау функциясы DAQ Assistant көмегімен жиналды. LabView басқару элементтерін қолдана отырып, үлгілердің саны мен үлгіні жинаудың ұзақтығы бағдарламалық түрде анықталды. Басқару элементтері қолмен реттеледі, бұл пайдаланушыға кіріс параметрлерін оңай реттеуге мүмкіндік береді. Үлгілердің жалпы саны мен уақыттың ұзақтығы белгілі болған кезде түсірілген сигналдағы әрбір үлгідегі сәйкес уақытты көрсететін әрбір индекс мәнімен уақыт векторы құрылды.

10 -қадам: Пішімдеу, талдау және сіз аяқталды

DAQ көмекшісі функциясының деректері қолдануға болатын форматқа түрлендірілді. Сигнал DAQ шығыс деректерінің түрін толқын пішінінің деректер түріне түрлендіру, содан кейін (X, Y) кластерлі жұп жұпқа түрлендіру арқылы 1D қосарланған массив ретінде қайта құрылды. (X, Y) жұбының әрбір Y мәні таңдалды және цикл құрылымының көмегімен бастапқы бос екі өлшемді массивке енгізілді. XY графигінде қосарланған және сәйкес уақыт векторының 1D массиві салынған. Бір уақытта қосарланған 1D массивінің максималды мәні максималды мәнді анықтау функциясымен анықталды. Максималды мәннің оннан алты бөлігі LabView кіріктірілген шыңын анықтау алгоритмінің шегі ретінде пайдаланылды. 1D қосарланған массивінің шың мәндері шыңды анықтау функциясымен анықталды. Шыңдардың орналасуы белгілі болған соң, әр шың арасындағы уақыт айырмашылығы есептелді. Бұл уақыт айырмашылығы шыңдағы секунд бірлігінде минутына шыңдарға айналды. Алынған мән жүрек соғу жиілігін минутына көрсетеді деп есептелді.

Міне бітті! Сіз қазір ЭКГ сигналын жинадыңыз және талдадыңыз!