შექმენით საკუთარი ეკგ!: 10 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 გაზომვებისათვის, გთხოვთ დარწმუნდეთ, რომ წრე და ინსტრუმენტთან კავშირი იყენებს იზოლაციის სათანადო ტექნიკას

გულისცემა შედგება რიტმული შეკუმშვებისგან, რომლებიც რეგულირდება ელექტრული დეპოლარიზაციის სპონტანური წარმოდგენით გულის მიოციტებში (გულის კუნთის უჯრედები). ასეთი ელექტრული აქტივობის დაფიქსირება შესაძლებელია სხეულის სხვადასხვა პოზიციის გასწვრივ არაინვაზიური ჩაწერის ელექტროდების განთავსებით. მიკროსქემის და ბიოელექტრული ენერგიის შესავალი გაგების შემთხვევაშიც კი, ეს სიგნალები შედარებით მარტივად შეიძლება იქნას აღბეჭდილი. ამ ინსტრუქციებში ჩვენ შემოვიღებთ გამარტივებულ მეთოდოლოგიას, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტროკარდიოგრაფიული სიგნალის გადასაღებად პრაქტიკული და იაფი აღჭურვილობით. მთელი პერიოდის განმავლობაში, ჩვენ გამოვყოფთ არსებით მოსაზრებებს ამგვარი სიგნალების შეძენისას და წარმოვადგენთ პროგრამულ სიგნალის ანალიზის ტექნიკას.

ნაბიჯი 1: მახასიათებლების მიმოხილვა

მოწყობილობა, რომელსაც თქვენ აშენებთ, იმუშავებს შემდეგი მახასიათებლებით:

1. ელექტროდის ჩანაწერები
2. ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი
3. მაღალი დონის ფილტრი
4. დაბალი გამავლობის ფილტრი
5. ანალოგური ციფრული გარდაქმნა
6. სიგნალის ანალიზი LabView– ის გამოყენებით

რამდენიმე ძირითადი კომპონენტი დაგჭირდებათ:

1. NI LabView
2. NI მონაცემთა მოპოვების დაფა (LabView– ში შეყვანისთვის)
3. DC კვების ბლოკი (საოპერაციო გამაძლიერებლებისათვის)
4. კანის ელექტროდის ბალიშები ელექტროდის ჩანაწერებისათვის
5. ან ფუნქციის გენერატორი, რომელსაც შეუძლია შექმნას სიმულაციური ეკგ სიგნალი

Დავიწყოთ!

ნაბიჯი 2: შეიმუშავეთ დაბალი გამავლობის ფილტრი

ნორმალური ეკგ შეიცავს იდენტიფიცირებად მახასიათებლებს სიგნალის ტალღის ფორმაში, რომელსაც ეწოდება P ტალღა, QRS კომპლექსი და T ტალღა. ეკგ -ს ყველა მახასიათებელი გამოჩნდება სიხშირის დიაპაზონში 250 ჰც -ზე ქვემოთ და, როგორც ასეთი, მნიშვნელოვანია ელექტროდების ეკგ -ის ჩაწერისას მხოლოდ ინტერესის მახასიათებლების დაჭერა. დაბალი გამტარობის ფილტრი 250 ჰც სიხშირით, უზრუნველყოფს სიგნალში მაღალი სიხშირის ხმაურის არ ჩაწერას

ნაბიჯი 3: შეიმუშავეთ მაღალი დონის ფილტრი

მაღალი დონის ფილტრი 60 ჰც სიხშირით სასარგებლოა ეკგ ჩაწერასთან დაკავშირებული ნებისმიერი დენის წყაროსგან ხმაურის ამოსაღებად. 56.5 Hz– დან 64 Hz– მდე სიხშირეები საშუალებას მისცემს სიგნალებს ამ დიაპაზონის გარეთ სიხშირეებით გაიაროს. ხარისხის ფაქტორი 8 იქნა გამოყენებული ფილტრზე. არჩეულია ტევადობა 0.1 uF. ექსპერიმენტული რეზისტორები შეირჩა შემდეგნაირად: R1 = R3 = 1.5 kOhms, R2 = 502 kOhms. ეს მნიშვნელობები გამოყენებულია მაღალი დონის ფილტრის შესაქმნელად.

ნაბიჯი 4: შეიმუშავეთ ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი 1000 ვ/ვ მომატებით გააძლიერებს ყველა გაფილტრულ სიგნალს გაზომვის გასაადვილებლად. გამაძლიერებელი იყენებს რიგი ოპერატიული გამაძლიერებლებს და იყოფა ორ ეტაპად (მარცხნივ და მარჯვნივ) შესაბამისი მომატებით K1 და K2. ზემოთ მოყვანილი სურათი აჩვენებს სქემის სქემატურ სქემას, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს ამ შედეგს და ფიგურა 6 დეტალურად აღწერს გამოთვლებს.

ნაბიჯი 5: შეაერთეთ ეს ყველაფერი ერთად

გაძლიერების და გაფილტვრის სამი ეტაპი გაერთიანებულია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში 7. ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი აძლიერებს სინუსოიდული სიხშირის შეყვანას 1000V/V– ის მომატებით. შემდეგი, მაღალი დონის ფილტრი ხსნის სიგნალის სიხშირეს 60 Hz ხარისხის ხარისხით 8. საბოლოოდ, სიგნალი გადის დაბალი გავლის ფილტრში, რომელიც ამცირებს სიგნალებს 250 Hz სიხშირის მიღმა. ზემოთ მოყვანილი ფიგურა აჩვენებს ექსპერიმენტულად შექმნილ სრულ სისტემას.

ნაბიჯი 6:… და დარწმუნდით რომ მუშაობს

თუ თქვენ გაქვთ ფუნქციის გენერატორი, თქვენ უნდა ააშენოთ სიხშირის რეაგირების მრუდი, რათა უზრუნველყოთ შესაბამისი პასუხი. ზემოთ მოყვანილი სურათი აჩვენებს სრულ სისტემას და სიხშირის რეაგირების მრუდს, რომელსაც უნდა ელოდოთ. თუ თქვენი სისტემა მუშაობს, მაშინ მზად ხართ გადავიდეთ შემდეგ საფეხურზე: ანალოგური სიგნალის ციფრულზე გადაყვანა!

ნაბიჯი 7: (სურვილისამებრ) წარმოიდგინეთ თქვენი ეკგ ოსცილოსკოპზე

ეკგ იწერს სიგნალს ორი ელექტროდით და იყენებს მესამე ელექტროდს როგორც დასაბამი. ეკგ -ს ჩაწერის ელექტროდებით, ჩადეთ ერთი ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის ერთ შესასვლელში, მეორე მეორე ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის შესასვლელში და მესამე დააკავშირეთ მიწასთან თქვენს დაფაზე. შემდეგი, მოათავსეთ ერთი ელექტროდი ერთ მაჯაზე, მეორე მეორე მაჯაზე და მიწა თქვენს ტერფზე. ეს არის წამყვანი 1 კონფიგურაცია ეკგ -სთვის. თქვენი ოსცილოსკოპის სიგნალის ვიზუალიზაციისთვის გამოიყენეთ ოსცილოსკოპის ზონდი თქვენი მესამე სტადიის გამოსასვლელად.

ნაბიჯი 8: შეიძინეთ მონაცემები ეროვნული ინსტრუმენტების DAQ– ით

თუ გსურთ გაანალიზოთ თქვენი სიგნალი LabView– ში, თქვენ დაგჭირდებათ რაიმე გზა შეაგროვოთ ანალოგიური მონაცემები თქვენი ეკგ – დან და გადაიტანოთ იგი კომპიუტერში. მონაცემთა მოპოვების ყველა გზა არსებობს! National Instruments არის კომპანია, რომელიც სპეციალიზირებულია მონაცემთა მოპოვების მოწყობილობებსა და მონაცემთა ანალიზის მოწყობილობებში. ისინი კარგი ადგილია მონაცემთა შეგროვების ინსტრუმენტების მოსაძებნად. თქვენ ასევე შეგიძლიათ შეიძინოთ თქვენი საკუთარი იაფი ანალოგი ციფრული კონვერტორის ჩიპი და გამოიყენოთ Raspberry Pi სიგნალის გადასაცემად! ეს ალბათ იაფი ვარიანტია. ამ შემთხვევაში, ჩვენ უკვე გვქონდა NI DAQ მოდული NI ADC და LabView სახლში, ამიტომ ჩვენ დავრჩებოდით მკაცრად National Instruments აპარატურასა და პროგრამულ უზრუნველყოფას.

ნაბიჯი 9: მონაცემების იმპორტი LabVIEW– ში

ვიზუალური პროგრამირების ენა LabVIEW გამოიყენებოდა ანალოგური გამაძლიერებელი/გაფილტვრის სისტემიდან შეგროვებული მონაცემების გასაანალიზებლად. მონაცემები შეგროვდა NI DAQ განყოფილებიდან DAQ ასისტენტით, ჩამონტაჟებული მონაცემთა შეგროვების ფუნქცია LabVIEW– ში. LabView კონტროლის გამოყენებით, ნიმუშების რაოდენობა და ნიმუშის შეგროვების ხანგრძლივობა პროგრამულად იყო განსაზღვრული. კონტროლი არის ხელით რეგულირებადი, რაც მომხმარებელს საშუალებას აძლევს მარტივად დაარეგულიროს შეყვანის პარამეტრები. ნიმუშების საერთო რაოდენობისა და დროის ხანგრძლივობის ცნობილია, შეიქმნა დროის ვექტორი თითოეული ინდექსის მნიშვნელობით, რომელიც წარმოადგენს შესაბამის დროს თითოეულ ნიმუშზე აღებულ სიგნალში.

ნაბიჯი 10: ფორმატირება, ანალიზი და თქვენ დასრულებული ხართ

DAQ ასისტენტის ფუნქციის მონაცემები გარდაიქმნა გამოსაყენებელ ფორმატში. სიგნალი ხელახლა შეიქმნა ორმაგთა 1D მასივის მიერ, ჯერ DAQ გამომავალი მონაცემების ტიპად გადაკეთდა ტალღის ფორმის მონაცემთა ტიპად და შემდეგ გადაკეთდა ორმაგი (X, Y) კლასტერული წყვილი. თითოეული Y მნიშვნელობა (X, Y) წყვილიდან შეირჩა და ჩასმულია ორმაგთა თავდაპირველად ცარიელ 1D მასივში მარყუჟის სტრუქტურის დახმარებით. ორმაგი და შესაბამისი დროის ვექტორის 1D მასივი ნაჩვენებია XY გრაფიკზე. პარალელურად, ორმაგი 1D მასივის მაქსიმალური მნიშვნელობა გამოვლინდა მაქსიმალური მნიშვნელობის იდენტიფიკაციის ფუნქციით. მაქსიმალური მნიშვნელობის ექვსი მეათედი გამოყენებული იყო როგორც LabView– ში ჩაშენებული პიკის გამოვლენის ალგორითმის ბარიერი. ორმაგთა 1D მასივის პიკური მნიშვნელობები გამოვლინდა პიკის გამოვლენის ფუნქციით. როდესაც ცნობილია მწვერვალის ადგილმდებარეობა, გამოითვლება დროის განსხვავება თითოეულ მწვერვალს შორის. ეს დროის სხვაობა, წამში ერთ მწვერვალზე, გარდაიქმნა მწვერვალებად წუთში. მიღებული მნიშვნელობა ითვლებოდა, რომ ასახავს გულისცემას წუთში.

Ის არის! თქვენ ახლა შეაგროვეთ და გაანალიზეთ ეკგ სიგნალი!