მარტივი ავტომატური ეკგ (1 გამაძლიერებელი, 2 ფილტრი): 7 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ელექტროკარდიოგრაფი (ეკგ) ზომავს და აჩვენებს გულის ელექტრულ აქტივობას კანზე განთავსებული სხვადასხვა ელექტროდების გამოყენებით. ეკგ შეიძლება შეიქმნას ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის, მაღალი დონის ფილტრისა და დაბალი გამავლობის ფილტრის გამოყენებით. დაბოლოს, გაფილტრული და გაძლიერებული სიგნალის ვიზუალიზაცია შესაძლებელია LabView პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით. LabView ასევე იყენებს სიგნალის შემომავალ სიხშირეს ადამიანის სუბიექტის გულისცემის გამოსათვლელად. აშენებული ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი იყო წარმატებული სხეულის მცირე სიგნალის აღებაში და მისი გაძლიერება 1 ვ -მდე, ამიტომ მისი ნახვა კომპიუტერში LabView– ის გამოყენებით შეიძლებოდა. მაღალი დონის და დაბალი გამავლობის ფილტრები წარმატებული იყო ენერგიის წყაროებიდან 60 ჰც ხმაურის შემცირებაში და სიგნალების ჩარევაში 350 ჰერცზე მაღლა. დასვენების დროს გულისცემის მაჩვენებელი იყო 75 დარტყმა წუთში, ხოლო 137 დარტყმა წუთში ხუთი წუთის ინტენსიური ვარჯიშის შემდეგ. აგებულ ეკგ -ს შეეძლო გაზომა გულისცემა რეალისტურ მნიშვნელობებში და წარმოედგინა ტიპიური ეკგ -ს ტალღის ფორმის სხვადასხვა კომპონენტი. მომავალში, ეს ეკგ შეიძლება გაუმჯობესდეს მაღალი დონის ფილტრში პასიური მნიშვნელობების შეცვლით, რათა შემცირდეს მეტი ხმაური 60 ჰერცამდე.

ნაბიჯი 1: შექმენით ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

თქვენ დაგჭირდებათ: LTSpice (ან წრიული ვიზუალიზაციის სხვა პროგრამული უზრუნველყოფა)

ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი შეიქმნა სიგნალის ზომის გასაზრდელად, ასე რომ ის ხილული იქნება და საშუალებას მისცემს ტალღის ფორმის ანალიზს.

R1 = 3.3k ohms, R2 = 33k ohms, R3 = 1k ohms, R4 = 48 ohm გამოყენებით X მიღწევა მიიღწევა. მოგება = -R4/R3 (1+R2/R1) = -47k/1k (1- (33k/3.3k)) = -1008

იმის გამო, რომ საბოლოო გამაძლიერებელში სიგნალი გადადის ინვერსიულ პინში, მოგება არის 1008. ეს დიზაინი შეიქმნა LTSpice– ში, შემდეგ სიმულაცია მოახდინა AC გაწმენდით 1 – დან 1 კჰც – მდე 100 ქულით ათწლეულში სინუსური ტალღის შეყვანისთვის AC ამპლიტუდით 1 ვ. რა

ჩვენ შევამოწმეთ, რომ ჩვენი მოგება იყო მსგავსი მიზნობრივი მოგება. გრაფიკიდან ჩვენ აღმოვაჩინეთ მოგება = 10^(60/20) = 1000, რაც საკმარისად ახლოსაა ჩვენი მიზნობრივი მოგებით 1008.

ნაბიჯი 2: შექმენით Notch ფილტრი

თქვენ დაგჭირდებათ: LTSpice (ან წრიული ვიზუალიზაციის სხვა პროგრამული უზრუნველყოფა)

მაღალი დონის ფილტრი არის დაბალი ტიპის ფილტრის კონკრეტული ტიპი, რასაც მოჰყვება მაღალი გავლის ფილტრი კონკრეტული სიხშირის აღმოსაფხვრელად. მაღალი დონის ფილტრი გამოიყენება ყველა ელექტრონული მოწყობილობის მიერ წარმოქმნილი ხმაურის აღმოსაფხვრელად, რომელიც 60 ჰც -ზეა.

პასიური მნიშვნელობები გამოითვლება: C =.1 uF (მნიშვნელობა არჩეულია) 2C =.2 uF (გამოიყენება.22 uF კონდენსატორი)

გამოყენებული იქნება AQ ფაქტორი 8: R1 = 1/(2*Q*2*pi*f*C) = 1/(2*8*2*3.14159*60*.1E-6) = 1.66 kOhm (1.8 kOhm გამოყენებული იყო) R2 = 2Q/(2*pi*f*C) = (2*8)/(60 Hz*2*3.14159*.1E-6 F) = 424 kOhm (390 kOhm + 33 kOhm = 423 kOhm იყო გამოიყენება) ძაბვის განყოფილება: Rf = R1 * R2 / (R1 + R2) = 1.8 kOhm * 423 kOhm / (1.8 kOhm + 423 kOhm) = 1.79 kOhm (1.8 kOhm იყო გამოყენებული)

ამ ფილტრის დიზაინს აქვს მოგება 1, რაც ნიშნავს რომ არ არსებობს გამაძლიერებელი თვისებები.

პასიური მნიშვნელობების ჩართვა და სიმულაცია LTSpice– ზე AC Sweep– ით და 0.1 V სინუსური ტალღის შეყვანის სიგნალით AC სიხშირით 1 kHz იწვევს მიმაგრებულ ბოდის ნაკვეთს.

დაახლოებით 60 ჰც სიხშირით, სიგნალი აღწევს თავის ყველაზე დაბალ ძაბვას. ფილტრი წარმატებულია ამოიღოს 60 ჰც ხმაური შეუმჩნეველი ძაბვის 0.01 ვ და უზრუნველყოს 1 -ის მომატება, ვინაიდან შეყვანის ძაბვა არის.1 ვ.

ნაბიჯი 3: შექმენით დაბალი გამავლობის ფილტრი

თქვენ დაგჭირდებათ: LTSpice (ან წრიული ვიზუალიზაციის სხვა პროგრამული უზრუნველყოფა)

დაბალი გამავლობის ფილტრი შეიქმნა იმისათვის, რომ ამოეღო სიგნალები ინტერესის ზღვარზე ზემოთ, რომელიც შეიცავდა ეკგ სიგნალს. ინტერესის ზღურბლს შორის იყო 0 - 350 ჰც.

კონდენსატორის მნიშვნელობა შეირჩა.1 uF. საჭირო წინააღმდეგობა გამოითვლება მაღალი სიხშირისთვის 335 Hz: C = 0.1 uF R = 1/(2pi*0.1*(10^-6)*335 Hz) = 4.75 kOhm (4.7 kOhm იყო გამოყენებული)

პასიური მნიშვნელობების ჩართვა და სიმულაცია LTSpice– ზე AC Sweep– ით და 0.1 V სინუსური ტალღის შეყვანის სიგნალით AC სიხშირით 1 kHz იწვევს მიმაგრებულ ბოდის ნაკვეთს.

ნაბიჯი 4: შექმენით წრე პურის დაფაზე

თქვენ დაგჭირდებათ: სხვადასხვა მნიშვნელობის რეზისტორები, განსხვავებული მნიშვნელობების კონდენსატორები, UA 471 ოპერატიული გამაძლიერებლები, ჯუმბერის კაბელები, პურის დაფა, დამაკავშირებელი კაბელები, კვების ბლოკი ან 9 ვ ბატარეა

ახლა, როდესაც თქვენ მოახდინეთ თქვენი მიკროსქემის სიმულაცია, დროა ავაშენოთ ის პურის დაფაზე. თუ თქვენ არ გაქვთ ზუსტი მნიშვნელობები ჩამოთვლილი, გამოიყენეთ ის რაც გაქვთ ან შეაერთეთ რეზისტორები და კონდენსატორები თქვენთვის საჭირო მნიშვნელობების შესაქმნელად. დაიმახსოვრეთ პურის დაფის ჩართვა 9 ვოლტიანი ბატარეის ან DC კვების ბლოკის გამოყენებით. თითოეულ გამაძლიერებელს სჭირდება დადებითი და უარყოფითი ძაბვის წყარო.

ნაბიჯი 5: LabView გარემოს დაყენება

თქვენ დაგჭირდებათ: LabView პროგრამული უზრუნველყოფა, კომპიუტერი

ტალღის ფორმის ჩვენებისა და გულისცემის გამოთვლის ავტომატიზაციის მიზნით, LabView იქნა გამოყენებული. LabView არის პროგრამა, რომელიც გამოიყენება მონაცემების ვიზუალიზაციისა და გასაანალიზებლად. ეკგ მიკროსქემის გამომავალი არის LabView– ის შეყვანა. მონაცემები შეყვანილია, ასახულია და გაანალიზებულია ქვემოთ მოყვანილი ბლოკ -დიაგრამის საფუძველზე.

პირველი, DAQ ასისტენტი იღებს ანალოგიურ სიგნალს წრიდან. შერჩევის ინსტრუქცია მითითებულია აქ. შერჩევის სიჩქარე იყო 1k ნიმუში წამში და ინტერვალი იყო 3k ms, შესაბამისად ტალღის ფორმის გრაფიკში ნაჩვენები დროის ინტერვალი 3 წამია. Waveform Graph– მა მიიღო მონაცემები DAQ ასისტენტისგან, შემდეგ ასახავს მას წინა პანელის ფანჯარაში. ბლოკ დიაგრამის ქვედა ნაწილი მოიცავს გულისცემის გამოთვლას. ჯერ იზომება ტალღის მაქსიმალური და მინიმალური. შემდეგ, ამპლიტუდის გაზომვები გამოიყენება იმის დასადგენად, ხდება თუ არა მწვერვალები, რომლებიც განსაზღვრულია როგორც მაქსიმალური ამპლიტუდის 95% და თუ ასეა, დროის წერტილი ჩაწერილია. როდესაც მწვერვალები გამოვლენილია, ამპლიტუდა და დროის წერტილი ინახება მასივებში. შემდეგ მწვერვალების/ წამების რაოდენობა გარდაიქმნება წუთებად და ნაჩვენებია წინა პანელზე. წინა პანელი აჩვენებს ტალღის ფორმას და დარტყმას წუთში.

წრე უკავშირდებოდა LabVIEW– ს National Instruments ADC– ის საშუალებით, როგორც ეს მოცემულია ზემოთ მოცემულ ფიგურაში. ფუნქციის გენერატორმა წარმოქმნა იმიტირებული ეკგ სიგნალი ADC– ში, რომელიც მონაცემებს გადასცემს LabView– ს გრაფიკებისა და ანალიზისათვის. გარდა ამისა, მას შემდეგ რაც BPM გამოითვალა LabVIEW– ში, რიცხვითი ინდიკატორი იქნა გამოყენებული ამ მნიშვნელობის დასაბეჭდად აპლიკაციის წინა პანელზე ტალღის ფორმის დიაგრამის გვერდით, როგორც ეს ჩანს ფიგურა 2 – ში.

ნაბიჯი 6: შეამოწმეთ წრე ფუნქციის გენერატორის გამოყენებით

თქვენ დაგჭირდებათ: მიკროსქემის დაფა, კავშირის კაბელები, კვების ბლოკი ან 9 ვ ბატარეა, National Instruments ADC, LabView Software, კომპიუტერი

LabView აპარატურის შესამოწმებლად სიმულაციური ეკგ შედიოდა წრეში და მიკროსქემის გამომავალი უკავშირდებოდა LabView– ს National Instruments ADC– ის საშუალებით. პირველი სიგნალი 20mVpp 1Hz– ზე შედიოდა წრედში გულის დასვენების დართვის სიმულაციისთვის. LabView– ის წინა პანელი ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე. P, T, U ტალღა და QRS კომპლექსი ყველა ჩანს. BMP სწორად არის გათვლილი და ნაჩვენებია რიცხვითი მაჩვენებლით. წრეში არის დაახლოებით 8 V/0.02 V = 400, რაც მსგავსია იმისა, რაც ჩვენ ვნახეთ, როდესაც წრე მიმაგრებული იყო ოსცილოსკოპზე. შედეგის სურათი LabView– ში თან ერთვის. შემდეგი, მაგალითად, ვარჯიშის დროს გულის აწევის სიმულაციისთვის, წრეში შედიოდა სიგნალი 20mVpp 2 ჰც -ზე. ტესტთან შედარებით მომატებული იყო გულისცემის დასვენების მაჩვენებელი. ტალღის ფორმის ქვემოთ ჩანს ყველა იგივე ნაწილი, როგორც ადრე, უფრო სწრაფი ტემპით. გულისცემა გამოითვლება და ნაჩვენებია რიცხვითი მაჩვენებლით და ჩვენ ვხედავთ მოსალოდნელ 120 BPM- ს.

ნაბიჯი 7: შეამოწმეთ წრე ადამიანის საგნის გამოყენებით

თქვენ დაგჭირდებათ: მიკროსქემის დაფა, კავშირის კაბელები, კვების ბლოკი ან 9 ვ ბატარეა, National Instruments ADC, LabView Software, კომპიუტერი, ელექტროდები (მინიმუმ სამი), ადამიანის საგანი

დაბოლოს, მიკროსქემის ტესტირება იყო ადამიანის სუბიექტის ეკგ -ს საშუალებით, რომელიც შედიოდა წრეში და გამოდიოდა წრეში LabView- ში. სამი ელექტროდი მოთავსებულია საგანზე რეალური სიგნალის მისაღებად. ელექტროდები დაიდო ორივე მაჯაზე და მარჯვენა ტერფზე. მარჯვენა მაჯის იყო დადებითი შეყვანის, მარცხენა მაჯის უარყოფითი და ტერფის ადგილზე. კვლავ მონაცემები შეიყვანეს LabView– ში დასამუშავებლად. ელექტროდის კონფიგურაცია თან ერთვის სურათს.

პირველი, სუბიექტის დასვენების ეკგ სიგნალი გამოჩნდა და გაანალიზდა. დასვენების დროს სუბიექტს ჰქონდა გულისცემა დაახლოებით 75 დარტყმა / წთ. შემდეგ სუბიექტი მონაწილეობდა ინტენსიურ ფიზიკურ აქტივობაში 5 წუთის განმავლობაში. საგანი ხელახლა იყო დაკავშირებული და მომატებული სიგნალი ჩაიწერა. აქტივობის შემდეგ გულისცემა დაახლოებით 137 დარტყმა იყო წუთში. ეს სიგნალი უფრო მცირე იყო და მეტი ხმაური ჰქონდა. ელექტროდები დაიდო ორივე მაჯაზე და მარჯვენა ტერფზე. მარჯვენა მაჯის იყო დადებითი შეყვანის, მარცხენა მაჯის უარყოფითი და ტერფის ადგილზე. კვლავ მონაცემები შეიყვანეს LabView– ში დასამუშავებლად.

საშუალო ადამიანს აქვს ეკგ სიგნალი დაახლოებით 1 მვ. ჩვენი მოსალოდნელი მოგება იყო დაახლოებით 1000, ამიტომ ჩვენ ველოდით გამომავალ ძაბვას 1 ვ. დასვენების დროს ჩაწერილი სურათიდან ჩანს XX, QRS კომპლექსის ამპლიტუდა უხეშად (-0.7)-(-1.6) = 0.9 ვ. ეს წარმოქმნის 10% შეცდომას. (1-0.9)/1*100 = 10% სტანდარტული ადამიანის გულისცემის მაჩვენებელი არის 60, იზომება დაახლოებით 75, ეს წარმოშობს | 60-75 |*100/60 = 25% შეცდომას. სტანდარტული ადამიანის გულისცემის მაჩვენებელი არის 120, გაზომილი იყო დაახლოებით 137, ეს წარმოშობს | 120-137 |*100/120 = 15% შეცდომას.

Გილოცავ! თქვენ უკვე შექმენით თქვენი საკუთარი ავტომატური ეკგ.