მარტივი ეკგ ჩაწერის სქემა და LabVIEW გულისცემის მონიტორი: 5 ნაბიჯი

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

ეს არ არის სამედიცინო მოწყობილობა. ეს არის საგანმანათლებლო მიზნებისთვის მხოლოდ იმიტირებული სიგნალების გამოყენებით. თუ ამ სქემას იყენებთ ეკგ-ს რეალური გაზომვებისთვის, გთხოვთ დარწმუნდეთ, რომ წრე და ჩართვა-ინსტრუმენტთან კავშირი იყენებს სათანადო იზოლაციის ტექნიკას

თანამედროვე ჯანდაცვის ერთ -ერთი ფუნდამენტური ასპექტია გულის ტალღის გადაღების უნარი ეკგ -ს, ან ელექტროკარდიოგრამის გამოყენებით. ეს ტექნიკა იყენებს ზედაპირულ ელექტროდებს, რათა გაზომოთ გულიდან გამოსული სხვადასხვა ელექტრული შაბლონები, ასე რომ გამომავალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სადიაგნოსტიკო საშუალება გულისა და ფილტვების მდგომარეობების დასადგენად, როგორიცაა ტაქიკარდიის სხვადასხვა ფორმები, ტოტების ბლოკადა და ჰიპერტროფია. ამ მდგომარეობების დასადგენად, გამომავალი ტალღის ფორმა შედარებულია ჩვეულებრივ ეკგ სიგნალთან.

სისტემის შესაქმნელად, რომელსაც შეუძლია მიიღოს ეკგ -ს ტალღის ფორმა, სიგნალი ჯერ უნდა გაძლიერდეს, შემდეგ კი სათანადოდ გაფილტრული იქნას ხმაურის მოსაშორებლად. ამისათვის, სამსაფეხურიანი წრე შეიძლება აშენდეს OP გამაძლიერებლების გამოყენებით.

ეს ინსტრუქცია მოგაწვდით საჭირო ინფორმაციას, რათა შეიმუშაოთ და შემდეგ ააწყოთ მარტივი წრე, რომელსაც შეუძლია ეკგ სიგნალის ჩაწერა ზედაპირული ელექტროდების გამოყენებით, შემდეგ კი ამ სიგნალის გაფილტვრა შემდგომი დამუშავებისა და ანალიზისათვის. გარდა ამისა, ეს ინსტრუქცია ასახავს ერთ ტექნიკას, რომელიც გამოიყენება ამ სიგნალის გასაანალიზებლად, რათა შეიქმნას მიკროსქემის გამომავალი გრაფიკული წარმოდგენა, ასევე მეთოდი გულისცემის გამოსათვლელად ეკგ -ის ტალღოვანი წრედის გამომავალიდან.

შენიშვნა: თითოეული ეტაპის შემუშავებისას, დარწმუნდით, რომ შეასრულეთ AC გაწმენდა როგორც ექსპერიმენტულად, ასევე სიმულაციების საშუალებით, რათა უზრუნველყოთ სასურველი წრიული ქცევა.

ნაბიჯი 1: შეიმუშავეთ და შექმენით ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ეკგ -ს წრეში პირველი ეტაპი არის ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი, რომელიც შედგება სამი OP ამპერისგან. პირველი ორი OP გამაძლიერებელი არის ბუფერული შეყვანა, რომელიც შემდეგ იკვებება მესამე OP გამაძლიერებლით, რომელიც მუშაობს როგორც დიფერენციალური გამაძლიერებელი. სხეულიდან მიღებული სიგნალები უნდა იყოს ბუფერული, წინააღმდეგ შემთხვევაში გამოსავალი შემცირდება, რადგან სხეული ვერ უზრუნველყოფს დიდ დენს. დიფერენციალური გამაძლიერებელი იღებს განსხვავებას ორ შეყვანის წყაროს შორის, რათა უზრუნველყოს გაზომვადი პოტენციური განსხვავება, ხოლო ერთდროულად გააუქმოს საერთო ხმაური. ამ საფეხურს ასევე აქვს მომატება 1000, რაც აძლიერებს ტიპიურ მვ -ს უფრო წაკითხულ ძაბვას.

წრიული მომატება 1000 ინსტრუმენტული გამაძლიერებლისთვის გამოითვლება ნაჩვენები განტოლებებით. ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის 1 სტადიის მომატება გამოითვლება (2) -ით, ხოლო ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის 2 ეტაპის მომატება გამოითვლება (3) -ით. K1 და K2 გამოითვლება ისე, რომ ისინი არ განსხვავდებოდნენ ერთმანეთისგან 15 -ზე მეტი ღირებულებით.

1000 – ით სარგებლობისთვის, K1 შეიძლება დაყენდეს 40 – ზე და K2 შეიძლება იყოს 25 – ზე. რეზისტორის მნიშვნელობები შეიძლება გამოითვალოს, მაგრამ ამ კონკრეტული ინსტრუმენტის გამაძლიერებელმა გამოიყენა რეზისტორის მნიშვნელობები ქვემოთ:

R1 = 40 kΩ

R2 = 780 kΩ

R3 = 4 kΩ

R4 = 100 kΩ

ნაბიჯი 2: შეიმუშავეთ და შექმენით მაღალი დონის ფილტრი

მომდევნო ეტაპი არის მაღალი დონის ფილტრი, რომ ამოიღოს 60 Hz სიგნალი, რომელიც მოდის კვების ბლოკიდან.

მაღალი დონის ფილტრში, R1- ის რეზისტორის მნიშვნელობა გამოითვლება (4) -ით, R2- ის მნიშვნელობა (5 -ით), ხოლო R3- ის მნიშვნელობა (6 -ით). მიკროსქემის ხარისხის კოეფიციენტი, Q, არის 8, რადგან ეს იძლევა ცდომილების გონივრულ ზღვარს, ხოლო რეალისტურად ზუსტი. Q მნიშვნელობა შეიძლება გამოითვალოს (7) -ით. ბოლო დონის ფილტრის განტოლება გამოიყენება გამტარუნარიანობის გამოსათვლელად და აღწერილია (8) -ით. 8 -ის ხარისხის ფაქტორის გარდა, მაღალი დონის ფილტრს ჰქონდა დიზაინის სხვა მახასიათებლები. ეს ფილტრი შექმნილია იმისთვის, რომ მოიმატოს 1 ისე, რომ არ შეცვალოს სიგნალი, ხოლო ის შლის 60 Hz სიგნალს.

ამ განტოლების მიხედვით, R1 = 11.0524 kΩ, R2 = 2.829 MΩ, R3 = 11.009 kΩ და C1 = 15 nF

ნაბიჯი 3: შეიმუშავეთ და შექმენით მე -2 რიგის ბათერვორტის დაბალი გამავლობის ფილტრი

დასკვნითი ეტაპი არის დაბალი გამავლობის ფილტრი, რომ ამოიღოს ყველა სიგნალი, რომელიც შეიძლება მოხდეს ეკგ-ს ტალღის ყველაზე მაღალი სიხშირის კომპონენტის ზემოთ, როგორიცაა WiFi ხმაური და სხვა სიგნალები, რომლებმაც შეიძლება გადაიტანონ ინტერესის სიგნალი. ამ ეტაპისთვის -3dB წერტილი უნდა იყოს დაახლოებით 150 Hz– ის მახლობლად, რადგან ეკგ ტალღაში არსებული სიგნალების სტანდარტული დიაპაზონი მერყეობს 0.05 Hz– დან 150 Hz– მდე.

დაბალგამტარი მეორე რიგის ბუტერვორტის ფილტრის შემუშავებისას, წრედ კვლავ დაყენებულია 1-ის მომატება, რაც უფრო მარტივი სქემის დიზაინის საშუალებას იძლევა. ნებისმიერი შემდგომი გამოთვლის დაწყებამდე მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ დაბალი გამტარი ფილტრის სასურველი შეწყვეტის სიხშირე არის 150 ჰც. ყველაზე იოლია კონდენსატორის 2, C2 მნიშვნელობის გამოთვლა, რადგან სხვა განტოლებები დამოკიდებულია ამ მნიშვნელობაზე. C2 შეიძლება გამოითვალოს (9) -ით. C2– ის გაანგარიშებიდან გამომდინარე, C1 შეიძლება გამოითვალოს (10) –ით. ამ დაბალი გავლის ფილტრის შემთხვევაში, a და b კოეფიციენტები განისაზღვრება, სადაც a = 1.414214 და b = 1. R1- ის რეზისტორის მნიშვნელობა გამოითვლება (11) -ით, ხოლო R2- ის რეზისტორის მნიშვნელობა გამოითვლება (12) რა

გამოყენებულია შემდეგი მნიშვნელობები:

R1 = 13.842kΩ

R2 = 54.36kΩ

C1 = 38 nF

C1 = 68 nF

ნაბიჯი 4: დააყენეთ LabVIEW პროგრამა, რომელიც გამოიყენება მონაცემთა მოპოვებისა და ანალიზისათვის

შემდეგი, კომპიუტერული პროგრამა LabView შეიძლება გამოყენებულ იქნას ისეთი ამოცანის შესაქმნელად, რომელიც შექმნის ეკგ სიგნალიდან გულისცემის გრაფიკულ გამოსახულებას და გამოთვლის გულისცემას იმავე სიგნალიდან. LabView პროგრამა ამას ახორციელებს, პირველ რიგში იღებს DAQ დაფის ანალოგურ შეყვანას, რომელიც ასევე მოქმედებს როგორც ანალოგი ციფრულ გადამყვანად. ეს ციფრული სიგნალი შემდგომ გაანალიზებულია და ნახატი, სადაც ნაკვეთი გვიჩვენებს სიგნალის გრაფიკულ წარმოდგენას DAQ დაფაზე. სიგნალის ტალღის ფორმა გაანალიზებულია ციფრული სიგნალის მაქსიმალური მნიშვნელობების 80% -ით და შემდეგ იყენებს პიკის დეტექტორის ფუნქციას სიგნალის ამ მწვერვალების დასადგენად. პარალელურად, პროგრამა იღებს ტალღის ფორმას და ითვლის დროის სხვაობას ტალღის ფორმის მწვერვალებს შორის. პიკის გამოვლენა თან ახლავს 1 ან 0 მნიშვნელობებს, სადაც 1 წარმოადგენს მწვერვალს მწვერვალების ადგილმდებარეობის ინდექსის შესაქმნელად და ეს ინდექსი შემდეგ გამოიყენება მწვერვალებს შორის დროის სხვაობასთან ერთად გულისცემის მათემატიკურად გამოსათვლელად დარტყმა წუთში (BPM). ნაჩვენებია ბლოკ -დიაგრამა, რომელიც გამოიყენებოდა LabView პროგრამაში.

ნაბიჯი 5: სრული შეკრება

მას შემდეგ რაც შექმენით თქვენი ყველა სქემა და LabVIEW პროგრამა და დარწმუნდით, რომ ყველაფერი მუშაობს გამართულად, თქვენ მზად ხართ ეკგ სიგნალის ჩაწერაზე. სურათზე არის სრული სქემის სისტემის შეკრების შესაძლო სქემა.

შეაერთეთ პოზიტიური ელექტროდი თქვენს მარჯვენა მაჯასთან და ერთ -ერთი წრიული ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის შესასვლელთან, ხოლო უარყოფითი ელექტროდი მარცხენა მაჯაზე და სხვა ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის შეყვანა სურათზე. ელექტროდის შეყვანის რიგი არ აქვს მნიშვნელობა. დაბოლოს, მიამაგრეთ დამცავი ელექტროდი თქვენს ტერფზე და დაუკავშირდით მიწას თქვენს წრედში. გილოცავთ, თქვენ დაასრულეთ ყველა ნაბიჯი, რომელიც აუცილებელია ეკგ სიგნალის ჩაწერისთვის.