ეკგ და გულისცემის ციფრული მონიტორი: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

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

ელექტროკარდიოგრაფია, ან ეკგ, არის ძალიან ძველი მეთოდი გულის ჯანმრთელობის საზომი და გასაანალიზებლად. ეკგ -დან წაკითხული სიგნალი შეიძლება მიუთითებდეს ჯანსაღ გულზე ან მთელ რიგ პრობლემებზე. საიმედო და ზუსტი დიზაინი მნიშვნელოვანია, რადგან თუ ეკგ -ს სიგნალი აჩვენებს დეფორმირებულ ტალღის ფორმას ან არასწორი გულისცემას, ადამიანს შეიძლება არასწორი დიაგნოზის დასმა. მიზანი არის ეკგ – ს სქემის შემუშავება, რომელსაც შეუძლია ეკგ სიგნალის მოპოვება, გაძლიერება და გაფილტვრა. შემდეგ გადააქციეთ ეს სიგნალი A/D გადამყვანის საშუალებით Labview– ში, რათა მიიღოთ რეალურ დროში გრაფიკი და გულისცემა ეკგ სიგნალის BPM– ში. გამომავალი ტალღის ფორმა უნდა გამოიყურებოდეს ამ სურათზე.

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

ნაბიჯი 1: სქემის დიზაინი

სქემას უნდა შეეძლოს ეკგ სიგნალის მოპოვება და გაძლიერება. ამისათვის ჩვენ გავაერთიანებთ სამ აქტიურ ფილტრს; ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი, მეორე რიგის ბათერვორტის დაბალი გამავლობის ფილტრი და მაღალი დონის ფილტრი. ამ სქემების დიზაინი ჩანს სურათებში. ჩვენ წავალთ მათ სათითაოდ, შემდეგ კი ერთად ვათავსებთ მათ, რათა დაასრულონ სრული წრე.

ნაბიჯი 2: ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის მომატება უნდა იყოს 1000 ვ/ვ, კარგი სიგნალის მისაღებად. ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის საშუალებით გაძლიერება ხდება ორ ეტაპად. პირველი ეტაპი შედგება ორი ოპ ამპერისგან მარცხნივ და რეზისტორი R1 და R2 და გამაძლიერებელი მეორე ეტაპი შედგება ოპ გამაძლიერებლისგან მარჯვნივ და რეზისტორების R3 და R4. მოგება (გაძლიერება) 1 და 2 სტადიისთვის მოცემულია განტოლებაში (1) და (2).

ეტაპი 1 მოგება: K1 = 1 + (2R2/R1) (1)

ეტაპი 2 მოგება: K2 = R4/R3 (2)

მნიშვნელოვანი შენიშვნა სქემებში მოგების შესახებ არის გამრავლებადი; მაგალითად. ფიგურა 2 -ში მთლიანი წრის მოგება არის K1*K2. ეს განტოლებები წარმოქმნის სქემატურ მაჩვენებლებს. ამ ფილტრისთვის საჭირო მასალებია სამი LM741 op amps, სამი 1k ohm რეზისტორი, ორი 24.7 კომის რეზისტორი და ორი 20 კომის რეზისტორი.

ნაბიჯი 3: მაღალი დონის ფილტრი

მომდევნო ეტაპი არის Notch Filter, რომელიც ამოიღებს ხმაურს 60 ჰერცზე. ეს სიხშირე უნდა შემცირდეს, რადგან ელექტროგადამცემი ხაზის ჩარევის გამო 60 ჰც -ზე ბევრი დამატებითი ხმაურია, მაგრამ ეკგ -ს სიგნალიდან ის არაფერს გამოიღებს. მიკროსქემში გამოყენებული კომპონენტების ღირებულებები ემყარება სიხშირეს, რომლის გაფილტვრა გსურთ, ამ შემთხვევაში 60 ჰც (377 რადი/წმ). კომპონენტის განტოლებები შემდეგია

R1 = 1/ (6032*C)

R2 = 16 / (377*C)

R3 = (R1R2)/ (R1 + R2)

ამისათვის საჭირო მასალები იყო ერთი LM741 ოპ ამპერი, სამი რეზისტორი 1658 ოჰმ მნიშვნელობით, 424.4 კომი და 1651 ომი და 3 კონდენსატორი, ორი 100 nF– ზე და ერთი 200 nF– ზე.

ნაბიჯი 4: დაბალი გამავლობის ფილტრი

დასკვნითი ეტაპი არის მეორე რიგის ბათერვორტის დაბალი გამავლობის ფილტრი, რომლის სიხშირეა 250 ჰერცი. ეს არის შეწყვეტის სიხშირე, რადგან ეკგ სიგნალი მხოლოდ მერყეობს მაქსიმუმ 250 ჰერცამდე. ფილტრში კომპონენტების ღირებულებების განტოლებები განისაზღვრება შემდეგ განტოლებებში:

R1 = 2/ (1571 (1.4C2 + დალაგება (1.4^2 * C2^2 - 4C1C2))))

R2 = 1 / (1571*C1*C2*R1)

C1 <(C2 *1.4^2) / 4

ამ ფილტრისთვის საჭირო მასალები იყო ერთი LM741 ოპ ამპერი, ორი რეზისტორი 15.3 კომი და 25.6 კომი და ორი კონდენსატორი 47 nF და 22 nF.

მას შემდეგ, რაც სამივე ეტაპი შეიქმნა და აშენდა, საბოლოო წრე უნდა გამოიყურებოდეს ფოტოზე.

ნაბიჯი 5: წრის შემოწმება

წრის აგების შემდეგ, საჭიროა მისი შემოწმება, რათა უზრუნველყოს მისი გამართული მუშაობა. AC გაწმენდა უნდა განხორციელდეს თითოეულ ფილტრზე გულის შეყვანის სიგნალის გამოყენებით ძაბვის გენერატორისგან 1 ჰც -ით. სიდიდის პასუხი dB– ში უნდა გამოიყურებოდეს სურათებზე. თუ AC გაწმენდის შედეგები სწორია, წრე დასრულებულია და მზად არის გამოსაყენებლად. თუ პასუხები არ არის სწორი, მიკროსქემის გამართვაა საჭირო. დაიწყეთ ყველა კავშირისა და კვების ენერგიის შემოწმებით, რათა დარწმუნდეთ, რომ ყველაფერს აქვს კარგი კავშირი. თუ ეს არ გადაჭრის პრობლემას, გამოიყენეთ ფილტრების კომპონენტების განტოლებები, რათა შეცვალოთ რეზისტენტებისა და კონდენსატორების მნიშვნელობები საჭიროებისამებრ, სანამ გამომავალი არ იქნება იქ, სადაც უნდა იყოს.

ნაბიჯი 6: შექმენით VUI Labview– ში

Labview არის ციფრული მონაცემების მოპოვების პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც საშუალებას აძლევს მომხმარებელს შეიმუშაოს VUI, ანუ ვირტუალური მომხმარებლის ინტერფეისი. DAQ დაფა არის A/D გადამყვანი, რომელსაც შეუძლია ეკგ სიგნალის გარდაქმნა და გადაცემა Labview- ში. ამ პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით, ეკგ სიგნალი შეიძლება იყოს გამოსახული ამპლიტუდასა და დროის გრაფიკზე, რათა ნათლად წაიკითხოს სიგნალი და შემდეგ გადაიყვანოს სიგნალი გულისცემაში BPM- ში. პირველი რაც საჭიროა ამისათვის არის DAQ დაფა, რომელიც იძენს მონაცემებს და გარდაქმნის მას ციფრულ სიგნალად, რომ გაგზავნოს Labview კომპიუტერში. პირველი, რაც უნდა დაემატოს Labview დიზაინს, იყო DAQ ასისტენტი, რომელიც იღებს სიგნალს DAQ დაფიდან და განსაზღვრავს შერჩევის პარამეტრებს. შემდეგი ნაბიჯი არის ტალღის გრაფის დაკავშირება DAQ ასისტენტის VUI დიზაინზე, რომელიც ასახავს ეკგ სიგნალს, რომელიც აჩვენებს ეკგ ტალღის ფორმას. ახლა, როდესაც ტალღის ფორმის დიაგრამა დასრულებულია, მონაცემები ასევე უნდა გარდაიქმნას, რათა წარმოქმნას გულისცემის რიცხვითი გამომუშავება. ამ გაანგარიშების პირველი ნაბიჯი იყო ეკგ მონაცემების მაქსიმუმის პოვნა VUI– ში DAQ მონაცემების გამომავალთან მაქსიმალური/წთ ელემენტის დაკავშირებით, შემდეგ კი ამ ელემენტის სხვა ელემენტზე სახელწოდებით პიკის გამოვლენა და იმ ელემენტზე, რომელიც იპოვის დროის ცვლილება dt. პიკის გამოვლენის ელემენტს ასევე სჭირდებოდა ბარიერი max/min– დან, რომელიც გამოითვლება max min– ის ელემენტის მაქსიმუმის აღებით და მისი გამრავლებით.8 – ით, მაქსიმალური მნიშვნელობის 80% –ის საპოვნელად, შემდეგ შეყვანილი პიკის გამოვლენის ელემენტში. ეს ბარიერი საშუალებას აძლევდა პიკის აღმოჩენის ელემენტს ეპოვა R ტალღის მაქსიმუმი და ადგილი, სადაც მაქსიმალური მოხდა სიგნალის სხვა მწვერვალების იგნორირებისას. მწვერვალების ადგილმდებარეობა შემდეგ გაიგზავნა ინდექსის მასივის ელემენტზე, რომელიც დამატებულია VUI– ზე. ინდექსის მასივის ელემენტი შეიქმნა მასივში შესანახად და ინდექსი იწყება 0 – დან, შემდეგ კი სხვა იწყება ინდექსით 1. შემდეგ, ესენი ერთმანეთისგან გამოაკლდება, რათა იპოვოს განსხვავება ორი პიკის მდებარეობისა, რომელიც შეესაბამება რიცხვს თითოეულ მწვერვალს შორის ქულები. თითოეულ წერტილს შორის დროის სხვაობაზე გამრავლებული პუნქტების რაოდენობა უზრუნველყოფს დროს, რომელიც საჭიროა თითოეული დარტყმის გაჩენისთვის. ეს მიიღწევა dt ელემენტიდან გამომავალი გამრავლებით და ორი მასივის გამოკლებიდან. ეს რიცხვი შემდეგ იყოფა 60 -ზე, რათა იპოვოს დარტყმები წუთში და შემდეგ გამოვიდა VUI- ზე რიცხვითი მაჩვენებელი ელემენტის გამოყენებით. VVI დიზაინის დაყენება Labview– ში ნაჩვენებია ფიგურაში.

ნაბიჯი 7: ყველაფერი ერთად ააწყვეთ

მას შემდეგ რაც VUI დასრულდება Labview– ზე, საბოლოო ნაბიჯი არის ჩართვა ჩართვა DAQ დაფაზე, ასე რომ სიგნალი გადის წრეში, დაფაზე, შემდეგ Labview– ზე. თუ ყველაფერი სწორად მუშაობს, 1 Hz სიგნალმა უნდა წარმოქმნას ფიგურაში ნაჩვენები ტალღის ფორმა და გულისცემა 60 დარტყმა წუთში. ახლა თქვენ გაქვთ ეკგ და გულისცემის ციფრული მონიტორი.