ЭКГ және жүрек соғу жиілігінің сандық мониторы: 7 қадам (суреттермен)

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

Электрокардиограмма немесе ЭКГ - бұл жүрек денсаулығын өлшеу мен талдаудың өте ескі әдісі. ЭКГ -дан оқылатын сигнал сау жүректі немесе бірқатар мәселелерді көрсете алады. Сенімді және дәл дизайн маңызды, себебі егер ЭКГ сигналында деформацияланған толқын пішіні немесе жүрек соғысы дұрыс болмаса, адамға қате диагноз қойылуы мүмкін. Мақсат - ЭКГ сигналын алуға, күшейтуге және сүзуге қабілетті ЭКГ схемасын құру. Содан кейін, бұл сигналды ЭКГ сигналының BPM-де нақты уақыттағы график пен жүрек соғысын жасау үшін, A/D түрлендіргіші арқылы Labview түрлендіруге айналдырыңыз. Шығу толқыны осы суретке ұқсас болуы керек.

«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: схеманы жобалау

Схема ЭКГ сигналын алуға және күшейтуге қабілетті болуы керек. Ол үшін біз үш белсенді сүзгіні біріктіреміз; аспаптық күшейткіш, екінші дәрежелі Баттерворттың төмен өту сүзгісі және ойық сүзгісі. Бұл схемалардың дизайнын суреттерден көруге болады. Біз олардың әрқайсысына барамыз, содан кейін оларды толық тізбекті аяқтау үшін біріктіреміз.

2 -қадам: аспаптық күшейткіш

Жақсы сигнал алу үшін аспап күшейткішінің күші 1000 В/В болуы керек. Аспаптық күшейткіш арқылы күшейту екі кезеңде жүреді. Бірінші саты сол жақтағы екі ампер күшейткіштен және R1 және R2 резисторынан тұрады, ал күшейтудің екінші кезеңі оң жақтағы оп күшейткіштен және R3 және R4 резисторларынан тұрады. 1 -ші және 2 -ші кезеңдегі пайда (күшейту) (1) және (2) теңдеуде берілген.

1 кезең: К1 = 1 + (2R2/R1) (1)

2 кезең: К2 = R4/R3 (2)

Схемалардағы пайда туралы маңызды ескерту - бұл мультипликативті; мысалы 2 -суреттегі жалпы тізбектің пайдасы K1*K2. Бұл теңдеулер схемада көрсетілген мәндерді шығарады. Бұл сүзгіге қажетті материалдар - бұл үш LM741 жұмыс күшейткіші, үш 1к Ом резисторы, екі 24,7 кОм резистор және екі 20 кохтық резистор.

3 -қадам: ойық сүзгісі

Келесі кезең - 60 Гц жиіліктегі шуды кетіру үшін ойық сүзгісі. Бұл жиілікті өшіру керек, себебі электр желісінің кедергілеріне байланысты 60 Гц қосымша шу көп, бірақ ол ЭКГ сигналынан маңызды ештеңе шығармайды. Схемада қолданылатын компоненттердің мәндері сүзгіңіз келетін жиілікке негізделген, бұл жағдайда 60 Гц (377 рад/с). Компоненттік теңдеулер келесідей

R1 = 1/ (6032*C)

R2 = 16 / (377*C)

R3 = (R1R2)/ (R1 + R2)

Бұл үшін қажетті бір LM741 оптық күшейткіш, 1658 Ом, 424,4 КОм және 1651 Ом үш резистор және 3 конденсатор, екеуі 100 нФ және біреуі 200 нФ.

4 -қадам: төмен өту сүзгісі

Соңғы кезең-бұл 250 Гц жиіліктегі екінші дәрежелі Баттерворт төмен өтетін сүзгі. Бұл шектеу жиілігі, себебі ЭКГ сигналы тек максимум 250 Гц дейін ауытқиды. Сүзгідегі компоненттердің мәндерінің теңдеулері келесі теңдеулерде анықталады:

R1 = 2/ (1571 (1.4C2 + сұрыптау (1.4^2 * C2^2 - 4C1C2))))

R2 = 1 / (1571*C1*C2*R1)

C1 <(C2 *1.4^2) / 4

Бұл сүзгіге қажетті материалдар бір LM741 оптикалық күшейткіш, 15,3 кОм және 25,6 кОм екі резистор және 47 нФ және 22 нФ екі конденсатор болды.

Барлық үш кезең жобаланған және салынғаннан кейін, соңғы схема фотосуретке ұқсас болуы керек.

5 -қадам: схеманы тексеру

Схема салынғаннан кейін оның дұрыс жұмыс істеуін тексеру үшін оны тексеру қажет. Айнымалы токты тазарту кернеу генераторынан 1 Гц жылдамдықтағы жүрек сигналын қолдана отырып, әр сүзгіде орындалуы керек. ДБ көлеміндегі жауап суреттерге ұқсас болуы керек. Егер айнымалы токты тазартудың нәтижелері дұрыс болса, онда схема аяқталды және пайдалануға дайын. Егер жауаптар дұрыс болмаса, схеманы жөндеу қажет. Бәрінің жақсы байланыс орнатылғанына көз жеткізу үшін барлық қосылымдар мен қуат кірістерін тексеруден бастаңыз. Егер бұл мәселені шешпесе, резисторлар мен конденсаторлардың мәндерін шығыс қажет болғанша реттеу үшін сүзгілер компоненттерінің теңдеулерін қолданыңыз.

6 -қадам: Labview -да VUI құру

Labview - бұл пайдаланушыға VUI немесе виртуалды интерфейсті жобалауға мүмкіндік беретін цифрлық деректерді жинау бағдарламасы. DAQ тақтасы - ЭКГ сигналын Labview -ге түрлендіретін және жібере алатын A/D түрлендіргіші. Бұл бағдарламалық қамтамасыз етуді қолдана отырып, ЭКГ сигналын амплитудаға және уақыт графигіне салып, сигналды анық оқу үшін, содан кейін сигналды BPM -де жүрек соғысына айналдыруға болады. Бұл үшін қажет бірінші нәрсе - бұл деректерді алатын және оны компьютердегі Labview -ке жіберу үшін цифрлық сигналға түрлендіретін DAQ тақтасы. Labview дизайнына қосу қажет бірінші нәрсе DAQ Assistant болды, ол DAQ тақтасынан сигнал алады және іріктеу параметрлерін анықтайды. Келесі қадам - ЭКГ толқындық пішінін көрсететін ЭКГ сигналын салатын VUI дизайнындағы DAQ көмекшісінің шығысына толқын пішіні графигін қосу. Енді толқындық форманың графигі аяқталғаннан кейін, жүрек соғу жиілігін сандық шығару үшін деректерді де түрлендіру қажет. Бұл есепте бірінші қадам max/min элементін VUI -дегі DAQ деректерінің шығуына қосу арқылы ЭКГ деректерінің максимумын табу болды, содан кейін оны шыңды анықтау деп аталатын басқа элементке және оны табатын элементке шығару болды. dt деп аталатын уақыттың өзгеруі. Шекті анықтау элементіне максималды мин элементінің максимумын алу және оны.8 -ге көбейту арқылы есептелген максималды/минималды табалдырық қажет болды, содан кейін максималды мәннің 80% табу керек, содан кейін шыңды анықтау элементіне енгізіледі. Бұл шекті анықтау шыңының элементіне сигналдың басқа шыңдарын елемей, R толқынының максимумын және максималды орынның орнын табуға мүмкіндік берді. Содан кейін шыңдардың орналасуы VUI -ге келесі қосылған индекс массивінің элементіне жіберілді. Индекс жиымының элементі 0 -ден басталатын және индексі бар массивте сақталатын етіп орнатылды, содан кейін индексі 1 -ден басталатын. Содан кейін олардың саны сәйкес келетін екі шыңның орналасуының айырмашылығын табу үшін бір -бірінен шегерілді. әр шың арасындағы нүктелердің саны. Әр нүкте арасындағы уақыт айырмашылығына көбейтілген ұпай саны әр соққының пайда болу уақытын қамтамасыз етеді. Бұл dt элементінің шығысын және екі массивті азайтудың нәтижесін көбейту арқылы орындалды. Содан кейін бұл сан минутына соққыларды табу үшін 60 -қа бөлінді, содан кейін VUI -дегі сандық индикатор элементінің көмегімен шығарылды. Labview ішіндегі VUI дизайнын орнату суретте көрсетілген.

7 -қадам: Барлығын біріктіріңіз

VUI Labview -де аяқталғаннан кейін, соңғы қадам схеманы DAQ тақтасына қосу болып табылады, сондықтан сигнал схема арқылы тақтаға, содан кейін Labview -ге өтеді. Егер бәрі дұрыс жұмыс істесе, 1 Гц сигналы суретте көрсетілген толқын пішінін және жүрек соғысы минутына 60 соққы шығаруы керек. Енді сізде ЭКГ мен жүрек соғу жиілігінің сандық мониторы жұмыс істейді.