ეკგ მონიტორი: 8 ნაბიჯი

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

შენიშვნა: 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.

ელექტროკარდიოგრაფია არის პაციენტის გულის მიერ წარმოქმნილი ელექტრული სიგნალების ჩაწერის პროცესი გულის აქტივობის შესახებ ინფორმაციის მისაღებად. იმისათვის, რომ ელექტრული სიგნალი ეფექტურად დაიჭიროს, ის უნდა იყოს გაფილტრული და გაძლიერებული ელექტრული კომპონენტების საშუალებით. ინფორმაცია ასევე უნდა წარედგინოს მომხმარებელს მკაფიოდ და ეფექტურად.

შემდეგი ინსტრუქცია ასახავს თუ როგორ უნდა ავაშენოთ გამაძლიერებელი/ფილტრაციის სქემა, ასევე მომხმარებლის ინტერფეისი. იგი მოიცავს ინსტრუმენტების გამაძლიერებლის, მაღალი დონის ფილტრის, დაბალი გამავლობის ფილტრის შექმნას და მომხმარებლის ინტერფეისს LabVIEW– ში.

პროცესის პირველი ნაბიჯი არის ანალოგური წრის მოთხოვნების განსაზღვრა. მოთხოვნების განსაზღვრის შემდეგ მიიღება გადაწყვეტილება იმის შესახებ, თუ რა ძირითადი კომპონენტები შეადგენენ წრეს. მოგვიანებით, უფრო მცირე დეტალები განიხილება ამ ძირითადი კომპონენტების მახასიათებლებთან დაკავშირებით, და ბოლოს სქემის დიზაინის ფაზა მთავრდება წრეში თითოეული რეზისტორისა და კონდენსატორის ზუსტი მნიშვნელობების განსაზღვრით.

ნაბიჯი 1: მოთხოვნებისა და ძირითადი კომპონენტების განსაზღვრა

მიკროსქემის ამოცანაა გააძლიეროს პაციენტის მიერ წარმოქმნილი ეკგ სიგნალი და გაფილტროს ყველა დაკავშირებული ხმაური. ნედლი სიგნალი შედგება რთული ტალღის ფორმისგან, რომლის მაქსიმალური ამპლიტუდაა დაახლოებით 2 მვ და სიხშირის კომპონენტები 100 Hz– დან 250 Hz– მდე QRS კომპლექსში. ეს არის სიგნალი გასაძლიერებლად და ჩაწერისთვის.

იმ ინტერესის სიგნალის გარდა, ხმაური წარმოიქმნება რამდენიმე წყაროდან. ელექტრომომარაგება წარმოქმნის 60 ჰერც ხმაურს და პაციენტის მოძრაობა წარმოქმნის არტეფაქტებს 1 ჰც -ზე ნაკლები დიაპაზონში. უფრო მაღალი სიხშირის ხმაური შემოდის ფონის გამოსხივებისა და ტელეკომუნიკაციის სიგნალებისგან, როგორიცაა მობილური ტელეფონები და უკაბელო ინტერნეტი. ხმაურის ეს კოლექცია არის სიგნალი ფილტრაციისთვის.

წრემ ჯერ უნდა გააძლიეროს ნედლი სიგნალი. შემდეგ მან უნდა გაფილტროს 60 ჰერცი ხმაური და ნებისმიერი სხვა ხმაური 160 ჰერცზე მეტი. დაბალი სიხშირის ხმაურის გაფილტვრა, რომელიც დაკავშირებულია პაციენტის მოძრაობასთან, არასაჭიროდ ითვლება, რადგან პაციენტს შეიძლება უბრალოდ მიეცეს ინსტრუქცია, რომ გაჩერდეს.

იმის გამო, რომ სიგნალი იზომება როგორც პოტენციალის სხვაობა პაციენტზე მდებარე ორ ელექტროდს შორის, გაძლიერება მიიღწევა ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის გამოყენებით. ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მარტივი განსხვავების გამაძლიერებელი, მაგრამ ინსტრუმენტების გამაძლიერებლები ხშირად უკეთესად ასრულებენ ხმაურის უარყოფასა და ტოლერანტობას. 60 Hz გაფილტვრა მიიღწევა მაღალი დონის ფილტრის გამოყენებით, ხოლო დანარჩენი მაღალი სიხშირის ფილტრაცია მიიღწევა დაბალი გამავლობის ფილტრის გამოყენებით. ეს სამი ელემენტი ქმნის მთელ ანალოგიურ წრეს.

სქემის სამი ელემენტის ცოდნით, უფრო მცირე დეტალები შეიძლება განისაზღვროს კომპონენტების მიღწევების, შეწყვეტის სიხშირეების და გამტარუნარიანობის შესახებ.

ინსტრუმენტის გამაძლიერებელი დაყენდება 670-მდე. ეს არის საკმაოდ დიდი იმისათვის, რომ ჩაწეროს მცირე ეკგ სიგნალი, მაგრამ ასევე საკმარისად მცირეა იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ოპ-ამპერები იქცევიან თავიანთ ხაზოვან დიაპაზონში, როდესაც მიკროსქემს 20 მვ-მდე სიგნალებით ახორციელებენ. არის მინიმალური ზოგიერთი ფუნქციის გენერატორზე.

მაღალი დონის ფილტრი იქნება ორიენტირებული 60 ჰერცზე.

დაბალგამტარ ფილტრს ექნება შეწყვეტის სიხშირე 160 ჰც. ამან მაინც უნდა დაიჭიროს QRS კომპლექსის უმრავლესობა და უარყოს მაღალი სიხშირის ფონური ხმაური.

ნაბიჯი 2: ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ზემოთ მოყვანილი სქემები აღწერს ინსტრუმენტების გამაძლიერებელს.

გამაძლიერებელს აქვს ორი ეტაპი. პირველი ეტაპი შედგება ორი ოპ-ამპერისგან ზემოთ გამოსახულებების მარცხენა მხარეს, ხოლო მეორე ეტაპი შედგება ერთი ოპ – ამპერისგან მარჯვნივ. თითოეული მათგანის მოგება შეიძლება მორგებული იყოს როგორც სასურველია, მაგრამ ჩვენ გადავწყვიტეთ ავაშენოთ ის 670 ვ/ვ მოგებით. ამის მიღწევა შესაძლებელია შემდეგი წინააღმდეგობის მნიშვნელობებით:

R1: 100 Ohms

R2: 3300 Ohms

R3: 100 Ohms

R4: 1000 Ohms

ნაბიჯი 3: მაღალი დონის ფილტრი

ზემოთ მოყვანილი სქემები აღწერს მაღალი დონის ფილტრს. ეს არის აქტიური ფილტრი, ასე რომ ჩვენ შეგვიძლია ავირჩიოთ სიგნალის გაძლიერება ან შესუსტება, თუ ჩვენ გვსურს, მაგრამ ჩვენ უკვე მივაღწიეთ ყველა საჭირო გამაძლიერებელს, ამიტომ ჩვენ ვირჩევთ ერთის მომატებას ამ ოპ-ამპერისთვის. ცენტრის სიხშირე უნდა იყოს 60 Hz და ხარისხის ფაქტორი უნდა იყოს 8. ეს მიღწეულია შემდეგი კომპონენტის მნიშვნელობებით:

R1: 503 Ohms

R2: 128612 Ohms

R3: 503 Ohms

C: 0.33 მიკროფარდი

ნაბიჯი 4: დაბალი გამავლობის ფილტრი

ისევ და ისევ, ეს არის აქტიური ფილტრი, ასე რომ ჩვენ შეგვიძლია ავირჩიოთ ნებისმიერი მოგება, რაც გვსურს, მაგრამ ჩვენ ვირჩევთ 1. ეს მიიღწევა R4- ის მოკლე ჩართვად გადაქცევით და R3 ღია წრედ. დანარჩენი, ისევე როგორც სხვა კომპონენტები, მიიღწევა ჩვენი ადრე განსაზღვრული მოთხოვნების გამოყენებით სქემების მარეგულირებელ განტოლებებთან ინდივიდუალური ელემენტის მნიშვნელობების მისაღებად:

R1: 12056 Ohms

R2: 19873.6 Ohms

C1: 0.047 მიკროფარდი

C2: 0.1 მიკროფარდი

ნაბიჯი 5: შეიმუშავეთ სრული წრე ვირტუალურად

ვირტუალური მიკროსქემის შემქმნელი პროგრამული უზრუნველყოფის სქემის შემუშავება, როგორიცაა PSPICE, შეიძლება ძალიან გამოსადეგი აღმოჩნდეს შეცდომების აღმოსაჩენად და გეგმების გამყარებაში, სანამ გადახვალ რეალურ ანალოგურ მიკროსქემის წარმოებაზე. ამ მომენტში, თქვენ შეგიძლიათ დაიჭიროთ მიკროსქემის გადახვევა იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ყველაფერი გეგმის მიხედვით იქცევა.

ნაბიჯი 6: შექმენით სრული წრე

წრე შეიძლება აშენდეს ისე, როგორც მოგწონთ, მაგრამ ამ შემთხვევისთვის შეირჩა პურის დაფა.

პურის დაფაზე შეკრება რეკომენდირებულია, რადგან ის უფრო ადვილია, ვიდრე შედუღება, მაგრამ შედუღება უფრო მეტ გამძლეობას მისცემს. ასევე რეკომენდებულია დენის წყაროს პარალელურად 0,1 მიკროფარადის შემოვლითი კონდენსატორის მიწაზე განთავსება, რადგან ეს ხელს შეუწყობს მუდმივი ენერგიისგან არასასურველი გადახრების აღმოფხვრას.

ნაბიჯი 7: LabVIEW მომხმარებლის ინტერფეისი

LabVIEW ინტერფეისი არის ანალოგიური სიგნალებიდან ეკგ სიგნალის ვიზუალურ და რიცხვით გამოსახულებაზე გადაყვანის საშუალება, რომლის ინტერპრეტაციაც მომხმარებლისთვის ადვილია. DAQ დაფა გამოიყენება სიგნალის ანალოგიიდან ციფრულზე გადასაყვანად, ხოლო მონაცემები იმპორტირებულია LabVIEW– ში.

პროგრამული უზრუნველყოფა არის ობიექტზე დაფუძნებული პროგრამა, რომელიც ეხმარება მონაცემთა დამუშავებას და ინტერფეისის შექმნას. მონაცემები ჯერ ვიზუალურად არის წარმოდგენილი გრაფიკით, შემდეგ კი ხდება სიგნალის გარკვეული დამუშავება, რათა დადგინდეს გულისცემის სიხშირე ისე, რომ მისი ჩვენება მოხდეს გრაფიკის გვერდით.

გულისცემის სიხშირის დასადგენად, თქვენ უნდა გამოავლინოთ გულისცემა. ამის მიღწევა შესაძლებელია Lab VIEW– ის პიკის გამოვლენის ობიექტის საშუალებით. ობიექტი ადგენს მიღებულ მონაცემთა მასივის მწვერვალების მაჩვენებლებს, რომლებიც შემდგომში შეიძლება გამოყენებულ იქნას გამოთვლებში, რათა დადგინდეს დრო, რომელიც გადის გულისცემებს შორის.

იმის გამო, რომ LabVIEW დეტალები იქნება სრულიად განსხვავებული ინსტრუქციით, ჩვენ დეტალებს სხვა წყაროს დავუტოვებთ. პროგრამის ზუსტი მუშაობა ჩანს ზემოთ წარმოდგენილ ბლოკ დიაგრამაში.

ნაბიჯი 8: LabVIEW საბოლოო მომხმარებლის ინტერფეისი

საბოლოო მომხმარებლის ინტერფეისი აჩვენებს გაძლიერებულ, გაფილტრულ, გარდაქმნილ და დამუშავებულ სიგნალს გულის სიხშირესთან ერთად წუთში