ეკგ და გულისცემის მონიტორი: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

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.

ერთ -ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი დიაგნოსტიკური ინსტრუმენტი, რომელიც გამოიყენება ამ მდგომარეობების გამოვლენისათვის არის ელექტროკარდიოგრაფია (ეკგ). ელექტროკარდიოგრაფი მუშაობს ელექტრული იმპულსის მიკვლევით თქვენს გულში და გადასცემს მას მანქანას [1]. სიგნალი მიიღება სხეულზე განთავსებული ელექტროდებისგან. ელექტროდების განთავსება გადამწყვეტია ფიზიოლოგიური სიგნალების ასაღებად, ვინაიდან ისინი მუშაობენ სხეულის მასშტაბით პოტენციალის განსხვავების ჩაწერით. ელექტროდების სტანდარტული განთავსებაა Einthoven სამკუთხედის გამოყენება. ეს არის ადგილი, სადაც ერთი ელექტროდი მოთავსებულია მარჯვენა მკლავზე, მარცხენა მკლავზე და მარცხენა ფეხიზე. მარცხენა ფეხი მოქმედებს როგორც ელექტროდების საფუძველი და ის იძენს სიხშირის ხმაურს სხეულში. მარჯვენა მკლავს აქვს უარყოფითი ელექტროდი, ხოლო მარცხენა პოზიტიური ელექტროდი, რათა გამოთვალოს პოტენციური განსხვავება მკერდზე და შესაბამისად ამოიღოს ელექტრული ენერგია გულიდან [2]. ამ პროექტის მიზანი იყო ისეთი მოწყობილობის შექმნა, რომელსაც წარმატებით შეეძლება ეკგ სიგნალი და ნათლად აწარმოებს სიგნალს ხმაურის გარეშე და გულისცემის გაზომვის დამატებით.

ნაბიჯი 1: მასალები და ინსტრუმენტები

• სხვადასხვა რეზისტორები და კონდენსატორები
• პურის დაფა
• ფუნქციის გენერატორი
• ოსცილოსკოპი
• DC კვების წყარო
• ოპ-ამპერები
• დაინსტალირებული კომპიუტერი LABView– ით
• BNC კაბელები
• DAQ ასისტენტი

ნაბიჯი 2: შექმენით ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ბიოელექტრული სიგნალის ადეკვატურად გასაძლიერებლად, ორსაფეხურიანი ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის საერთო მოგება უნდა იყოს 1000. თითოეული საფეხური მრავლდება საერთო სარგებლის მისაღებად და ქვემოთ მოცემულია ქვემოთ მოცემული განტოლებები ინდივიდუალური საფეხურების გამოსათვლელად.

ეტაპი 1 მოგება: K1 = 1+2*R2/R1 ეტაპი 2 მოგება: K2 = -R4/R3

ზემოაღნიშნული განტოლების გამოყენებით, ჩვენ მიერ გამოყენებული რეზისტორის მნიშვნელობები იყო R1 = 10kΩ, R2 = 150kΩ, R3 = 10kΩ და R4 = 33kΩ. იმისათვის, რომ უზრუნველყოთ, რომ ეს ღირებულებები მოგცემთ სასურველ გამომუშავებას, შეგიძლიათ მისი სიმულაცია ინტერნეტით ან შეგიძლიათ შეამოწმოთ იგი ოსცილოსკოპის გამოყენებით ფიზიკური გამაძლიერებლის აგების შემდეგ.

შერჩეული რეზისტორებისა და გამაძლიერებლების შეხამების შემდეგ, თქვენ დაგჭირდებათ op-amps- ის დატენვა 15V DC DC დენის წყაროსგან. შემდეგი, დააკავშირეთ ფუნქციის გენერატორი ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის შესასვლელთან და ოსცილოსკოპი გამომავალთან.

ზემოთ მოყვანილი ფოტო გვიჩვენებს, რომ დასრულებული ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი გამოიყურება როგორც დაფაზე. იმის შესამოწმებლად, რომ ის მუშაობს გამართულად, დააყენეთ ფუნქციის გენერატორი, რომ წარმოქმნას სინუსური ტალღა 1 კჰც სიხშირით, რომლის მწვერვალია 20 მვ. ოსცილოსკოპზე გამაძლიერებელიდან გამოსასვლელი უნდა იყოს 20 ვ -მდე ამპლიტუდის პიკიდან, ვინაიდან თუ ის სწორად მუშაობს, არის 1000 -ის მომატება.

ნაბიჯი 3: შექმენით მაღალი დონის ფილტრი

ელექტროგადამცემი ხაზის ხმაურის გამო, ფილტრი საჭირო იყო ხმაურის გასანეიტრალებლად 60 ჰც -ზე, რაც არის ელექტროგადამცემი ხაზის ხმაური შეერთებულ შტატებში. გამოყენებული იყო მაღალი დონის ფილტრი, რადგან ის ახდენს სპეციფიკურ სიხშირეს. შემდეგი განტოლებები იქნა გამოყენებული რეზისტორის მნიშვნელობების გამოსათვლელად. 8 -ის თვისებრივი ფაქტორი (Q) კარგად მუშაობდა და კონდენსატორის მნიშვნელობები 0.1uF შეირჩა მშენებლობის სიმარტივისათვის. სიხშირე განტოლებებში (გამოსახულია როგორც w) არის მაღალი სიხშირე 60Hz გამრავლებული 2π.

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

R3 = (R1*R2)/(R1+R2)

ზემოაღნიშნული განტოლების გამოყენებით, ჩვენ მიერ გამოყენებული რეზისტორის მნიშვნელობები იყო R1 = 1.5kΩ, R2 = 470kΩ და R3 = 1.5kΩ. იმისათვის, რომ უზრუნველყოთ, რომ ეს ღირებულებები მოგცემთ სასურველ გამომუშავებას, შეგიძლიათ მისი სიმულაცია ინტერნეტით ან შეგიძლიათ შეამოწმოთ იგი ოსცილოსკოპის გამოყენებით ფიზიკური გამაძლიერებლის აგების შემდეგ.

ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, თუ როგორ გამოიყურება დასრულებული დონის ფილტრი პურის დაფაზე. ოპ-ამპერების დაყენება იგივეა, რაც აპარატურის გამაძლიერებელი და ფუნქციის გენერატორი ახლა უნდა განისაზღვროს, რომ წარმოქმნას სინუსური ტალღა 1 კჰც სიხშირეზე, პიკი ამპიტუალობის პიკიდან 1 ვ. თუ თქვენ ასრულებთ AC Sweep– ს, თქვენ უნდა შეგეძლოთ შეამოწმოთ, რომ სიხშირეები დაახლოებით 60 Hz გაფილტრულია.

ნაბიჯი 4: შექმენით დაბალი გამავლობის ფილტრი

მაღალი სიხშირის ხმაურის გაფილტვრის მიზნით, რომელიც არ არის დაკავშირებული ეკგ-სთან, შეიქმნა დაბალი გამავლობის ფილტრი, რომლის სიხშირეა 150 ჰც.

R1 = 2/(w [aC2+sqrt (a2+4b (K-1)) C2^2-4b*C1*C2)

R2 = 1/(b*C1*C2*R1*w^2)

R3 = K (R1+R2)/(K-1)

C1 <= C2 [a^2+4b (K-1)]/4b

R4 = K (R1+R2)

ზემოაღნიშნული განტოლების გამოყენებით, ჩვენ მიერ გამოყენებული რეზისტორის მნიშვნელობები იყო R1 = 12kΩ, R2 = 135kΩ, C1 = 0.01 µF და C2 = 0.068 µF. R3 და R4 მნიშვნელობები დასრულდა ნულოვანი მას შემდეგ, რაც ჩვენ გვინდოდა ფილტრის მომატება, K, იყოს ნულის ტოლი, ამიტომ ჩვენ ფიზიკურ პარამეტრებში რეზისტორების ნაცვლად ვიყენებდით მავთულს. იმისათვის, რომ უზრუნველყოთ, რომ ეს ღირებულებები მოგცემთ სასურველ გამომუშავებას, შეგიძლიათ მისი სიმულაცია ინტერნეტით ან შეგიძლიათ შეამოწმოთ იგი ოსცილოსკოპის გამოყენებით ფიზიკური გამაძლიერებლის აგების შემდეგ.

ფიზიკური ფილტრის ასაშენებლად, შეაერთეთ არჩეული რეზისტორები და კონდენსატორები op-amp– თან, როგორც ეს მოცემულია სქემატურ რეჟიმში. ჩართეთ op-amp და შეაერთეთ ფუნქციის გენერატორი და ოსცილოსკოპი ისე, როგორც აღწერილია წინა ნაბიჯებში. დააყენეთ ფუნქციის გენერატორი, რომ შექმნას სინუსური ტალღა 150 Hz– ზე და პიკი-მწვერვალზე ამპლიტუდით დაახლოებით 1 V. ვინაიდან 150 Hz უნდა იყოს შეწყვეტის სიხშირე, თუ ფილტრი სწორად მუშაობს, სიდიდე ამ სიხშირით უნდა იყოს 3 დბ. ეს გეტყვით თუ არა ფილტრი სწორად დაყენებული.

ნაბიჯი 5: შეაერთეთ ყველა კომპონენტი ერთად

თითოეული კომპონენტის შექმნისა და მათი ცალკე შესამოწმებლად, ყველა მათგანი შეიძლება იყოს სერიულად დაკავშირებული. შეაერთეთ ფუნქციის გენერატორი ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის შესასვლელთან, შემდეგ კი გამოაერთეთ მისი გამომავალი მაღალი დონის ფილტრის შესასვლელთან. გააკეთეთ ეს კიდევ ერთხელ, მაღალი დონის ფილტრის გამომავალი დაბალგამტარი ფილტრის შესასვლელთან დაკავშირებით. დაბალგამტარი ფილტრის გამომავალი უნდა იყოს დაკავშირებული ოსცილოსკოპთან.

ნაბიჯი 6: დააყენეთ LabVIEW

ეკგ -ს გულისცემის ტალღის ფორმა აღბეჭდილია DAQ ასისტენტისა და LabView- ის გამოყენებით. DAQ ასისტენტი იძენს ანალოგიურ სიგნალებს და განსაზღვრავს შერჩევის პარამეტრებს. შეაერთეთ DAQ თანაშემწე ფუნქციის გენერატორთან, რომელიც გამოაქვს გულის სიგნალი და კომპიუტერს LabView– ით. დააყენეთ LabView ზემოთ ნაჩვენები სქემის მიხედვით. DAQ ასისტენტი შემოაქვს გულის ტალღას ფუნქციის გენერატორისგან. დაამატეთ ტალღის ფორმის გრაფიკი თქვენს LabView კონფიგურაციაში, ასევე გრაფიკის სანახავად. გამოიყენეთ რიცხვითი ოპერატორები მაქსიმალური მნიშვნელობის ზღურბლის დასადგენად. სქემატურად ნაჩვენებია 80%. მწვერვალის ანალიზი ასევე უნდა იქნას გამოყენებული მწვერვალების ადგილმდებარეობის მოსაძებნად და დროის ცვლილებასთან დასაკავშირებლად. გაამრავლეთ პიკის სიხშირე 60 -ით, რათა გამოითვალოთ დარტყმები წუთში და ეს რიცხვი გამოვიდა გრაფიკის გვერდით.

ნაბიჯი 7: ახლა შეგიძლიათ ჩაწეროთ ეკგ

[1]”ელექტროკარდიოგრაფია - ტეხასის გულის ინსტიტუტის გულის საინფორმაციო ცენტრი.” [ონლაინ]. ხელმისაწვდომია: https://www.texasheart.org/HIC/Topics/Diag/diekg.cfm. [წვდომა: 09-დეკ -2017].

[2]”ელექტროკარდიოგრამა, პოლარობა და ეინთჰოვენის სამკუთხედი - სტუდენტი ფიზიოლოგი.” [ონლაინ]. ხელმისაწვდომია: https://thephysiologist.org/study-materials/the-ecg-leads-polarity-and-einthovens-triangle/. [წვდომა: 10-დეკ -2017].