ეკგ წრე: 7 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ეკგ არის ტესტი, რომელიც ზომავს გულის ელექტრულ აქტივობას გულის რიტმისა და აქტივობის ჩაწერით. იგი მუშაობს გულიდან სიგნალების აღებითა და წაკითხვით, ელექტროკარდიოგრაფის აპარატზე მიმაგრებული ლიდერების გამოყენებით. ეს ინსტრუქცია გაჩვენებთ თუ როგორ უნდა ააწყოთ წრე, რომელიც ჩაწერს, ფილტრავს და აჩვენებს გულის ბიოელექტრულ სიგნალს. ეს არ არის სამედიცინო მოწყობილობა. ეს არის საგანმანათლებლო მიზნებისთვის მხოლოდ იმიტირებული სიგნალების გამოყენებით. თუ ამ სქემას იყენებთ ეკგ-ს რეალური გაზომვებისათვის, გთხოვთ დარწმუნდეთ, რომ წრე და ინსტრუმენტთან კავშირი იყენებს იზოლაციის სათანადო ტექნიკას.

ეს წრე შეიცავს სამ სხვადასხვა საფეხურს, რომლებიც სერიულად არის დაკავშირებული LabView პროგრამასთან. ინსტრუმენტების გამაძლიერებელში არსებული რეზისტორები გამოითვლება 975 მოგებით, რათა უზრუნველყოს, რომ მცირე სიგნალები გულიდან მაინც აიყვანოს წრედ. მაღალი დონის ფილტრი ამოიღებს 60 ჰც ხმაურს კედელში დენის განყოფილებიდან. დაბალი გამავლობის ფილტრი უზრუნველყოფს მაღალი სიხშირის ხმაურის ამოღებას წრიდან სიგნალის უკეთესი გამოვლენისთვის.

ამ ინსტრუქციის დაწყებამდე სასარგებლო იქნება გაეცნოთ uA741 ზოგადი დანიშნულების საოპერაციო გამაძლიერებელს. Op-amp– ის სხვადასხვა ქინძისთავებს აქვთ სხვადასხვა დანიშნულება და წრე არ იმუშავებს, თუ ისინი არასწორად არის დაკავშირებული. ქინძისთავების არასწორად დაკავშირება ბორბალთან არის ასევე მარტივი გზა, რომ გამოწვათ ოპერატორი და გახადოთ ის არაფუნქციური. ქვემოთ მოცემული ბმული შეიცავს სქემატურად, რომელიც გამოიყენება ამ ინსტრუქციებში op-amps– ისთვის.

სურათის წყარო:

ნაბიჯი 1: შეაგროვეთ მასალები

მასალები, რომლებიც საჭიროა ფილტრის სამივე ეტაპისთვის:

• ოსცილოსკოპი
• ფუნქციის გენერატორი
• კვების ბლოკი (+15V, -15V)
• შედუღების გარეშე დაფა
• ბანანის სხვადასხვა კაბელები და ალიგატორის სამაგრები
• ეკგ ელექტროდის სტიკერები
• სხვადასხვა ჯუმბერის მავთულები

ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი:

• 3 ოპ-ამპერი (uA741)

• რეზისტორები:

  • 1 kΩ x 3
  • 12 kΩ x 2
  • 39 kΩ x 2

მაღალი დონის ფილტრი:

• 1 Op-amp (uA741)

• რეზისტორები:

  • 1.6 kΩ x 2
  • 417 kΩ

• კონდენსატორები:

  • 100 nF x 2
  • 200 nF

დაბალი გამავლობის ფილტრი:

• 1 Op-Amp (uA741)

• რეზისტორები:

  • 23.8 kΩ
  • 43 kΩ

• კონდენსატორები:

  • 22 nF
  • 47 nF

ნაბიჯი 2: შექმენით ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ბიოლოგიური სიგნალები ხშირად მხოლოდ ძაბვებს გამოყოფენ 0,2 -დან 2 მვ -მდე [2]. ეს ძაბვები ძალიან მცირეა ოსცილოსკოპზე გასაანალიზებლად, ამიტომ ჩვენ გვჭირდება გამაძლიერებლის შექმნა.

მას შემდეგ, რაც თქვენი წრე აშენდება, შეამოწმეთ რომ ის მუშაობს სწორად Vout– ზე ძაბვის გაზომვით (ნაჩვენებია როგორც კვანძი 2 ზემოთ სურათზე). ჩვენ გამოვიყენეთ ფუნქციის გენერატორი, რომ გამოგვიგზავნოთ სინუსური ტალღა 20 mV ამპლიტუდის ძაბვით ჩვენს ინსტრუმენტულ გამაძლიერებელზე. ყველაფერი, რაც ძალიან მაღლა დგას, არ მოგცემთ იმ შედეგს, რასაც თქვენ ეძებთ, რადგან ამპ -ის ამწეები იღებდნენ მხოლოდ გარკვეულ სიმძლავრეს -15 და +15 ვ. შეადარეთ ფუნქციის გენერატორის გამომუშავება თქვენი ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის გამომუშავებას და მოძებნეთ მოგება 1000 ვ -თან ახლოს (Vout/Vin უნდა იყოს ძალიან ახლოს 1000).

რჩევა პრობლემების გადასაჭრელად: დარწმუნდით, რომ ყველა რეზისტორი არის kΩ დიაპაზონში.

[2] „მაღალი ხარისხის ელექტროკარდიოგრამა (ეკგ) სიგნალის კონდიცირება | განათლება | ანალოგური მოწყობილობები.” [ონლაინ]. ხელმისაწვდომია: https://www.analog.com/en/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html. [წვდომა: 10-დეკ -2017].]

ნაბიჯი 3: შექმენით მაღალი დონის ფილტრი

ჩვენი მაღალი დონის ფილტრი შექმნილია იმისთვის, რომ გაფილტროს სიხშირე 60 ჰერცზე. ჩვენ გვინდა გავფილტროთ 60 ჰც ჩვენი სიგნალიდან, რადგან ეს არის ელექტრული საშუალებებში ნაპოვნი ალტერნატიული დენის სიხშირე.

მაღალი დონის ფილტრის შემოწმებისას გაზომეთ პიკი მწვერვალზე თანაფარდობა შეყვანისა და გამომავალი გრაფიკებს შორის. 60 Hz– ზე, უნდა იყოს თანაფარდობა -20 dB ან უკეთესი. ეს არის იმის გამო, რომ -20 დბ -ზე, გამომავალი ძაბვა არსებითად არის 0V, რაც იმას ნიშნავს, რომ თქვენ წარმატებით გაფილტრეთ სიგნალი 60 ჰერცზე! ასევე შეამოწმეთ სიხშირეები 60 Hz– ის გარშემო, რათა დარწმუნდეთ, რომ სხვა სიხშირეები შემთხვევით არ იფილტრება.

რჩევა პრობლემების გადასაჭრელად: თუ თქვენ ვერ მიიღებთ ზუსტად -20 დბ 60 ჰერცზე, აირჩიეთ ერთი რეზისტორი და ოდნავ შეცვალეთ სანამ არ მიიღებთ სასურველ შედეგს. ჩვენ უნდა ვითამაშოთ R2 ღირებულებით, სანამ არ მივიღებთ სასურველ შედეგს.

ნაბიჯი 4: შექმენით დაბალი გამავლობის ფილტრი

ჩვენი დაბალი გამავლობის ფილტრი შეიქმნა 150 ჰც სიხშირით. ჩვენ შევარჩიეთ ეს შეწყვეტა, რადგან ეკგ -ს ყველაზე ფართო დიაგნოსტიკური დიაპაზონი არის 0.05 ჰერცი - 150 ჰერცი, ვარაუდობენ უმოძრაო და დაბალი ხმაურის გარემოს [3]. დაბალგამტარიან ფილტრს შეუძლია მოიცილოს მაღალი სიხშირის ხმაური კუნთებიდან ან სხეულის სხვა ნაწილებიდან [4].

იმისათვის, რომ შეამოწმოთ ეს წრე, რომ დარწმუნდეთ რომ ის მუშაობს სწორად, გაზომეთ Vout (ნაჩვენებია როგორც კვანძი 1 წრიულ დიაგრამაში). 150 ჰერცზე, გამომავალი სიგნალის ამპლიტუდა უნდა იყოს 0.7 -ჯერ შემავალი სიგნალის ამპლიტუდაზე. ჩვენ გამოვიყენეთ 1V შეყვანის სიგნალი, რათა შევძლოთ ადვილად დავინახოთ, რომ ჩვენი გამოსავალი უნდა იყოს 0.7 150 ჰერცზე.

რჩევები პრობლემის გადასაჭრელად: სანამ თქვენი გათიშვის სიხშირე 150 Hz– დან რამდენიმე Hz– ის ფარგლებშია, თქვენი წრე მაინც უნდა იმუშაოს. ჩვენი შეწყვეტა დასრულდა 153 ჰერცამდე. ბიოლოგიური სიგნალების დიაპაზონი ოდნავ ცვალებადია სხეულში, სანამ რამდენიმე ჰც -ზე მეტი არ ხართ გამორთული, თქვენი წრე მაინც უნდა იმუშაოს.

[3] „ეკგ ფილტრები | MEDTEQ.” [ონლაინ]. ხელმისაწვდომია: https://www.medteq.info/med/ECGFilters. [წვდომა: 10-დეკ -2017].

[4] K. L. Venkatachalam, J. E. Herbrandson, and S. J. Asirvatham, “Signals and Signal Processing for Electrophysiologist: Part I: Electrogram Acquisition”, Circ. არითმია ელექტროფიზიოლი., ტ. 4, არა 6, გვ. 965–973, 2011 წლის დეკემბერი.

ნაბიჯი 5: შექმენით LabView პროგრამა

[5] “BME 305 Design Lab Project” (2017 წლის შემოდგომა).

ეს labview ბლოკ -დიაგრამა შექმნილია პროგრამის გავლის სიგნალის გასაანალიზებლად, ეკგ -ს მწვერვალების გამოსავლენად, მწვერვალებს შორის დროის სხვაობის შესაგროვებლად და მათემატიკურად გამოსათვლელად BPM. იგი ასევე აჩვენებს ეკგ -ს ტალღის ფორმის გრაფიკს.

ნაბიჯი 6: შეაერთეთ სამივე ეტაპი

შეაერთეთ სამივე სქემა სერიულად, აპარატურის გამაძლიერებლის გამოსასვლელს შეაერთეთ მაღალი დონის ფილტრის შესასვლელთან და დაბლოკილი ფილტრის გამომავალი დაბალგამტარი ფილტრის შესასვლელთან. შეაერთეთ დაბალი გავლის ფილტრის გამომავალი DAQ ასისტენტს და დაუკავშირეთ DAQ ასისტენტი კომპიუტერს. როდესაც სქემები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, დარწმუნდით, რომ თითოეული პურის დაფის დენის ზოლები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული და მიწის ზოლები ყველა ერთსა და იმავე მიწის ტერმინალთან არის დაკავშირებული.

ინსტრუმენტული გამაძლიერებელში, მეორე op-amp უნდა იყოს დამიწებული ისე, რომ ტესტის სუბიექტთან დაკავშირებულ ორ ელექტროდსამაგრებელს შეეძლოს ერთმანეთთან დაკავშირება სხვადასხვა op amp- თან ამ ფილტრის პირველ ეტაპზე.

ნაბიჯი 7: მიიღეთ სიგნალები ადამიანის საცდელი სუბიექტისგან

თითოეულ მაჯაზე უნდა იყოს მოთავსებული ერთი ელექტროდის სტიკერი, ერთი კი ტერფზე მიწისთვის. გამოიყენეთ ალიგატორის სამაგრები მაჯის ორი ელექტროდის დასაკავშირებლად ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის და ტერფის მიწასთან დასაკავშირებლად. როდესაც მზად ხართ, დააწკაპუნეთ "გაუშვით" LabView პროგრამაზე და ნახეთ თქვენი გულისცემა და ეკგ ეკრანზე!