ЭКГ және жүрек соғу жиілігі мониторы: 7 қадам (суреттермен)

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.

Бұл жағдайды анықтау үшін қолданылатын диагностикалық құралдардың бірі - электрокардиограмма (ЭКГ). Электрокардиограмма жүрегіңіздегі электрлік импульсті анықтау және оны аппаратқа беру арқылы жұмыс істейді [1]. Сигнал денеге қойылған электродтардан алынады. Электродтардың орналасуы физиологиялық сигналдарды алу үшін өте маңызды, өйткені олар денеде потенциалдар айырмашылығын тіркеу арқылы жұмыс істейді. Электродтардың стандартты орналасуы - бұл Einthoven үшбұрышын қолдану. Бұл жерде бір электрод оң қолға, сол қолға және сол аяққа қойылады. Сол аяқ электродтар үшін негіз болып табылады және денеде жиіліктік шуды қабылдайды. Оң қолда теріс электрод бар, ал сол жақта кеудедегі потенциалдар айырмашылығын есептеу үшін электрод оң болады, сондықтан электр энергиясын жүректен алады [2]. Бұл жобаның мақсаты - табысты сатып алатын құрылғы жасау. ЭКГ сигналы және сигналды шуылсыз және жүрек соғу жиілігін өлшеу арқылы анық шығарады.

1 -қадам: материалдар мен құралдар

• Әр түрлі резисторлар мен конденсаторлар
• Нан тақтасы
• Функция генераторы
• Осциллограф
• Тұрақты ток көзі
• Опер-ампер
• LABView орнатылған компьютер
• BNC кабельдері
• DAQ көмекшісі

2 -қадам: аспаптық күшейткішті жасаңыз

Биоэлектрлік сигналды күшейту үшін екі сатылы аспаптық күшейткіштің жалпы күшейткіші 1000 болуы керек. Әр саты жалпы пайданы алу үшін көбейтіледі және жеке кезеңдерді есептеу үшін қолданылатын теңдеулер төменде көрсетілген.

1 кезең: К1 = 1+2*R2/R1 2 кезең: К2 = -R4/R3

Жоғарыда келтірілген теңдеулерді қолдана отырып, біз қолданған резистор мәндері R1 = 10kΩ, R2 = 150kΩ, R3 = 10kΩ және R4 = 33kΩ болды. Бұл мәндер қажетті шығуды қамтамасыз ететініне көз жеткізу үшін сіз оны интернетте имитациялай аласыз немесе физикалық күшейткішті құрастырғаннан кейін осциллографтың көмегімен тексере аласыз.

Таңдалған резисторлар мен оп-амперлерді тақтаға қосқаннан кейін сізге тұрақты ток көзінен опт-ампер ± 15В қосу қажет болады. Содан кейін функция генераторын аспап күшейткішінің кірісіне және осциллографты шығысқа қосыңыз.

Жоғарыдағы суретте аяқталған құрал күшейткіші тақтадағыдай болады. Оның дұрыс жұмыс істеп тұрғанын тексеру үшін функционалды генераторды 1 кГц жиілікте 20 мВ амплитудасы мен шыңына дейін синусоиды шығаратын етіп орнатыңыз. Осциллографтағы күшейткіштен шығатын шыңның максималды амплитудасы 20 В болуы керек, себебі егер ол дұрыс жұмыс істеп тұрса, онда 1000 пайда болады.

3 -қадам: ойық сүзгісін жасаңыз

Электр желісінің шуылына байланысты 60 Гц шуды сүзу үшін сүзгі қажет болды, бұл АҚШ -тағы электр желісінің шуы. Нақты сүзгі қолданылды, себебі ол белгілі бір жиілікті сүзеді. Резистор мәндерін есептеу үшін келесі теңдеулер қолданылды. Құрылыстың қарапайымдылығы үшін 8 факторлық сапа коэффициенті (Q) жақсы жұмыс істеді және 0,1uF конденсатор мәндері таңдалды. Теңдеулердегі жиілік (w түрінде бейнеленген) 60Гц жиілік жиілігін 2π көбейтеді.

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(дәретхана)

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

Жоғарыда келтірілген теңдеулерді қолдана отырып, біз қолданған резистор мәндері R1 = 1.5kΩ, R2 = 470kΩ және R3 = 1.5kΩ болды. Бұл мәндер қажетті шығуды қамтамасыз ететініне көз жеткізу үшін сіз оны интернетте имитациялай аласыз немесе физикалық күшейткішті құрастырғаннан кейін осциллографтың көмегімен тексере аласыз.

Жоғарыдағы суретте толтырылған ойық сүзгісі тақтада қандай болатынын көрсетеді. Опера-ампер қондырғысы аспаптық күшейткішпен бірдей және енді функция генераторы 1 кГц жиіліктегі синусоиды шығаруға амплитудасы 1В дейін жетуі керек. Егер сіз айнымалы токты тазартуды орындасаңыз, сіз 60 Гц айналасындағы жиіліктердің сүзілгенін тексере аласыз.

4 -қадам: төмен өту сүзгісін жасаңыз

ЭКГ-ға қатысы жоқ жоғары жиілікті шуды сүзу үшін жиілігі 150 Гц жиіліктегі төмен өту сүзгісі құрылды.

R1 = 2/(w [aC2+sqrt (a2+4b (K-1)) C2^2-4b*C1*C2)

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

R3 = K (R1+R2)/(K-1)

C1 <= C2 [a^2+4b (K-1)]/4b

R4 = K (R1+R2)

Жоғарыда келтірілген теңдеулерді қолдана отырып, біз қолданған резистор мәндері R1 = 12kΩ, R2 = 135kΩ, C1 = 0,01 мкФ және С2 = 0,068 мкФ болды. R3 және R4 мәндері нөлге тең болды, өйткені біз сүзгідегі K, кірістің нөлге тең болуын қаладық, сондықтан біз физикалық қондырғыда резистордың орнына сымдарды қолдандық. Бұл мәндер қажетті шығуды қамтамасыз ететініне көз жеткізу үшін сіз оны интернетте имитациялай аласыз немесе физикалық күшейткішті құрастырғаннан кейін осциллографтың көмегімен тексере аласыз.

Физикалық сүзгіні құру үшін схемада көрсетілгендей таңдалған резисторлар мен конденсаторларды оп-амперге қосыңыз. Опера-күшейткішті қосыңыз және функция генераторы мен осциллографты алдыңғы қадамдарда сипатталғандай қосыңыз. Функционалды генераторды синхронды толқын шығаратындай етіп орнатыңыз, ол 150 Гц және шыңы-амплитудасы шамамен 1 В. 150 Гц шектеу жиілігі болуы керек, егер сүзгі дұрыс жұмыс істесе, шамасы осы жиілікте 3dВ болуы керек. Бұл сүзгі дұрыс орнатылғанын көрсетеді.

5 -қадам: Барлық компоненттерді біріктіріңіз

Әр компонентті құрастырып, оларды бөлек тексергеннен кейін олардың барлығын тізбектей қосуға болады. Функционалды генераторды аспап күшейткішінің кірісіне қосыңыз, содан кейін оның шығысын ойық сүзгісінің кірісіне қосыңыз. Бұл әрекетті ойық сүзгісінің шығуын төменгі өту сүзгісінің кірісіне қосу арқылы қайталаңыз. Төмен өтетін сүзгінің шығуы осциллографқа қосылуы керек.

6 -қадам: LabVIEW орнатыңыз

ЭКГ жүрек соғысының толқындық формасы DAQ көмекшісі мен LabView көмегімен түсірілді. DAQ көмекшісі аналогтық сигналдарды алады және іріктеу параметрлерін анықтайды. DAQ көмекшісін жүрек сигналын шығаратын функция генераторына және LabView көмегімен компьютерге қосыңыз. LabView бағдарламасын жоғарыда көрсетілген схемаға сәйкес орнатыңыз. DAQ көмекшісі жүрек генерациясын функция генераторынан әкеледі. Графикті көру үшін толқын пішіні графигін LabView қондырғысына қосыңыз. Максималды мәнге шектеу қою үшін сандық операторларды қолданыңыз. Схемада 80% қолданылған. Шыңдық талдауды шыңдардың орналасуын табу және оларды уақыттың өзгеруімен байланыстыру үшін де қолдану керек. Минималды соққыларды есептеу үшін шың жиілігін 60 -қа көбейтіңіз және бұл сан графиктің жанында шығарылды.

7 -қадам: Енді сіз ЭКГ жаза аласыз

[1] «Электрокардиограмма - Техас жүрек институтының жүрек ақпарат орталығы». [Желіде]. Қол жетімді: https://www.texasheart.org/HIC/Topics/Diag/diekg.cfm. [Қолданылды: 09-желтоқсан-2017].

[2] «ЭКГ жетекші, полярлық және Эйнтховен үшбұрышы - студенттік физиолог». [Желіде]. Қол жетімді: https://thephysiologist.org/study-materials/the-ecg-leads-polarity-and-einthovens-triangle/. [Қолданылды: 10-желтоқсан-2017].