Автоматташтырылган ЭКГ схемасы симулятору: 4 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Электрокардиограмма (ЭКГ) - пациенттин жүрөгүнүн электрдик активдүүлүгүн өлчөө үчүн колдонулган күчтүү ыкма. Бул электр потенциалдарынын уникалдуу формасы жазуучу электроддордун жайгашкан жерине жараша айырмаланат жана көптөгөн шарттарды аныктоо үчүн колдонулган. Жүрөктүн ар кандай ооруларын эрте аныктоо менен, дарыгерлер бейтаптарына алардын абалына байланыштуу көптөгөн сунуштарды бере алышат. Бул машина үч негизги компоненттен турат: приборлордун күчөткүчү, андан кийин оюк чыпкасы жана тилкелүү өтүү чыпкасы. Бул бөлүктөрдүн максаты - келген сигналдарды күчөтүү, керексиз сигналдарды алып салуу жана тиешелүү бардык биологиялык сигналдарды берүү. Пайда болгон системанын анализи электрокардиограмма, күтүлгөндөй эле, жүрөктүн шарттарын аныктоодо анын пайдалуулугун көрсөтүүчү, колдонулуучу ЭКГ сигналын чыгаруу үчүн каалаган тапшырмаларын аткарарын далилдеди.

Берилиштер:

• LTSpice программалык камсыздоо
• ЭКГ сигналдары

1 -кадам: Аспаптык күчөткүч

Приборлордун күчөткүчү, кээде кыскартылган ИНА, пациенттен байкалган төмөнкү деңгээлдеги биологиялык сигналдарды күчөтүү үчүн колдонулат. Кадимки INA үч операциялык күчөткүчтөн турат (Op Amps). Эки Оп ампери инверттелбеген конфигурацияда жана дифференциалдык конфигурациядагы акыркы Оп Ампта болушу керек. Жети резистор Op Amps менен бирге колдонулат, бизге резистордун маанилеринин өлчөмүн өзгөртүү аркылуу кирешени өзгөртүүгө мүмкүнчүлүк берет. Резисторлордон үч жуп жана бир жеке өлчөм бар.

Бул долбоор үчүн мен сигналдарды күчөтүү үчүн 1000 кирешени колдоном. Андан кийин мен каалагандай R2, R3 жана R4 маанилерин тандайм (эгерде R3 жана R4 өлчөмү эквиваленттүү болсо, эң оңой, анткени алар 1ге чейин жокко чыгарышат, эсептөөлөрдү жеңилдетет). Бул жерден мен R1дин бардык керектүү компоненттердин өлчөмдөрүнө ээ болушун чече алам.

Пайда = (1 + 2R2/R1) * (R4/R3)

Жогорудагы пайда теңдемесин жана R2 = 50kΩ жана R3 = R4 = 10kΩ маанилерин колдонуп, биз R1 = 100Ω алабыз.

Кирешенин чынында 1000 экенин текшерүү үчүн, биз.ac шыпыруу функциясы менен схеманы иштетип, платонун кайда пайда болгонун байкай алабыз. Бул учурда, бул 60 дБ. Төмөндөгү теңдемени колдонуу менен, биз дБны өлчөмсүз Vout/Vinке айландыра алабыз, ал күтүлгөндөй 1000ге жетет.

Пайда, дБ = 20*журналы (Vout/Vin)

2 -кадам: Notch Filter

Дизайн боло турган кийинки компонент - бул чыпка. Бул чыпканын компоненттеринин мааниси көбүнчө сиз чыгаргыңыз келген жыштыктан көз каранды. Бул дизайн үчүн биз медициналык приборлор тарабынан чыгарылган 60 Гц жыштыгын (fc) кесип салгыбыз келет.

Бул конструкцияда экилик тиштүү чыпка колдонулуп, каалаганын гана кесип салууну камсыз кылат жана биз 60 Гц белгисине жакын жерден каалаган биологиялык жыштыктарды кокустан өчүрбөйбүз. Компоненттин баалуулуктары ыктыярдуу резистордук баалуулуктарды тандоо аркылуу табылды, анын ичинен мен аз өтүү чыпкасы үчүн 2 кОмду (жогорку Т) жана жогорку өткөрмө чыпкасы үчүн 1кОмду (асты Т) тандадым. Төмөндөгү теңдемени колдонуу менен мен керектүү конденсатордук маанилерди чечтим.

fc = 1 / (4*pi*R*C)

Bode сюжети LTSpice сунуштаган.ac шыпыруу функциясын колдонуу менен дагы бир жолу табылды.

3 -кадам: Band Pass чыпкасы

ЭКГнын автоматташтырылган системасынын акыркы компоненти биологиялык жыштыктарды өткөрүү үчүн керек, анткени бизди кызыктырган нерсе. ЭКГнын типтүү сигналы 0,5 Гц менен 150 Гц (fc) ортосунда болот, андыктан эки фильтрди колдонсо болот; же өткөрмө чыпкасы же төмөн өтүү чыпкасы. Бул дизайнда, өткөрмө чыпкасы колдонулган, анткени ал аз өтүүгө караганда бир аз такыраак, бирок бул дагы эле иштей берет, анткени биологиялык жыштыктарда баары бир жогорку жыштыктар жок.

Топтук чыпка эки бөлүктөн турат: жогорку өткөрмө чыпкасы жана төмөн өтүү чыпкасы. Жогорку өтүү чыпкасы Op Amp чейин келет, ал эми төмөн өтүү кийин. Колдонууга мүмкүн болгон ар кандай диапазондогу чыпка конструкциялары бар экенин унутпаңыз.

fc = 1 / (2*pi*R*C)

Дагы бир жолу, башка бөлүктөрдүн керектүү баалуулуктарын табуу үчүн ээнбаш баалуулуктар көп тандалат. Акыркы чыпкада мен өзүм каалагандай резистордук маанилерди тандадым жана конденсатордун маанилерин чечтим. Кайсынысы менен баштаганыңыздын мааниси жок экенин көрсөтүү үчүн, мен азыр резистордун маанилерин чечүү үчүн конденсатордун каалоосуз маанилерин тандайм. Бул учурда, мен 1uF бир конденсатор маанисин тандап алган. Жогорудагы теңдемени колдонуп, мен тиешелүү резисторду чечүү үчүн бир убакта бир кесүү жыштыгын колдоном. Жөнөкөйлүк үчүн, мен өткөрмө чыпкасына жогорку өтүү жана төмөн өтүү бөлүктөрү үчүн бирдей конденсатордун маанисин колдоном. 0.5 Гц жогорку өтүү резисторун чечүү үчүн колдонулат жана 150 Гц чектик жыштыгы төмөн өтүү каршылыгын табуу үчүн колдонулат.

Bode сюжети дагы бир жолу схеманын дизайны туура иштегенин билүү үчүн колдонулушу мүмкүн.

4 -кадам: Толук система

Ар бир компонент өз алдынча иштөө үчүн текшерилгенден кийин, бөлүктөрдү бир системага бириктирсе болот. ЭКГнын импорттук маалыматтарын жана PWL функциясын чыңалуу булагынын генераторунда колдонуп, сиз системанын керектүү биологиялык жыштыктарды туура күчөтүүсүн жана өтүшүн камсыз кылуу үчүн симуляцияларды иштете аласыз.

Жогорку сюжеттин скриншоту.tran функциясын колдонуу менен чыгуучу маалыматтын эмнеге окшош экенинин мисалы жана астындагы сюжеттин скриншоту.ac функциясын колдонуп, тиешелүү бот сюжети.

ЭКГнын ар кандай маалыматтарын жүктөөгө болот (бул баракчага эки башка ЭКГ киргизүү файлдары кошулган) жана системаны ар кандай моделделген пациенттерде тестирлөө функциясына киргизилген.