ЭКГ чогултуу схемасы: 5 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

ЭСКЕРТҮҮ: Бул медициналык аппарат эмес. Бул симуляцияланган сигналдарды колдонуу менен билим берүү максатында. Эгерде бул схеманы чыныгы ЭКГ өлчөө үчүн колдонуп жатсаңыз, чынжыр менен прибордун туташуулары туура изоляциялоо ыкмаларын колдонуп жатканына ишениңиз

Балким, азыркы саламаттыкты сактоо тармагында эң кеңири таралган физиологиялык өлчөө - бул ЭКГ/ЭКГ. Жүрөктүн кагышын текшерүүчү салттуу "бип" үнүн укпай туруп же бейтаптын бөлмөсүндө ЭКГ толкунунун түрүн көрбөй туруп, оорукана же тез жардам бөлмөсүнөн өтүү кыйын. Бирок, заманбап саламаттыкты сактоо менен ушунчалык байланыштуу болгон бул өлчөө деген эмне?

Электрокардиограмма көбүнчө жүрөктүн физикалык активдүүлүгүн жазуу үчүн жаңылат, бирок, аты айтып тургандай, бул чындыгында жүрөктүн булчуңдарынын электрдик активдүүлүгүн, деполяризациясын жана реполяризациясын жазуу. Жазылган толкун формасын талдоо менен, дарыгерлер жүрөктүн электр системасынын жүрүм -туруму жөнүндө түшүнүк ала алышат. ЭКГ маалыматтарынын негизинде жасалган кээ бир жалпы диагноздорго төмөнкүлөр кирет: миокарддын инфаркты, өпкө эмболиясы, аритмия жана AV блокадалары.

Төмөнкү Нускамада ооруканаларда жасалган сыяктуу эле жөнөкөй беттик электроддорду колдонуу менен ЭКГ чогултууга жөндөмдүү болгон негизги электр схемасын куруу үчүн колдонулган процесс жана принциптер баяндалат.

1 -кадам: Аспаптык күчөткүчтү иштеп чыгуу

ЭКГ сигналын жазуу үчүн керектүү биринчи райондук элемент инструменталдык күчөткүч болуп саналат. Бул күчөткүч эки эффектке ээ.

1. Бул жазуучу электроддор менен схеманын калган бөлүгүнүн ортосунда электрондук буферди түзөт. Бул электроддордон керектүү токту дээрлик нөлгө чейин азайтат. Кириш импедансынан улам өтө аз бурмалоо менен сигнал чогултууга уруксат берүү.

2. Бул дифференциалдуу түрдө жазылган сигналды күчөтөт. Бул эки жазуу электродунда кездешкен кандайдыр бир сигнал күчөтүлбөйт, ал эми айырмачылыктар (маанилүү бөлүктөр) болот дегенди билдирет.

Адатта ЭКГ үчүн жер үстүндөгү электрод жазуулары миллиВольт диапазонунда болот. Ошондуктан, бул сигналды диапазонго алуу үчүн биз 1000 В/В күчөткүч (K) менен иштей алабыз.

Жогоруда көрсөтүлгөн күчөткүч үчүн башкаруучу теңдемелер:

K1 = 1 + 2*R2 / R1, бул 1 -этаптын пайдасы

K2 = - R4/R3, бул 2 -этаптын пайдасы

Идеалында, K1 жана K2 болжол менен бирдей болушу керек жана каалаган күчөтүүгө жетүү үчүн K1 * K2 = 1000

Биздин схемада колдонулган акыркы баалуулуктар….

R1 = 6,5 кОм

R2 = 100 кОм

R3 = 3.17 кОм

R4 = 100 кОм

2 -кадам: Notch чыпкасын иштеп чыгуу

Кыязы, азыркы дүйнөдө ЭКГны чогултуу башка электрондук түзүлүштөрдүн жанында, ал тургай, жергиликтүү электр чубалгыларынан электр энергиясы менен камсыздалган имаратта жасалышы мүмкүн. Тилекке каршы, берилген кубаттуулуктун жогорку вольттуу жана термелүүчү мүнөзү, анын жанында турган дээрлик бардык өткөргүч материалда чоң көлөмдөгү электрдик "ызы-чууну" пайда кыларын билдирет; бул биздин ЭКГ чогултуу схемасын куруу үчүн колдонулган зымдарды жана схема элементтерин камтыйт.

Муну менен күрөшүү үчүн, жергиликтүү электр менен камсыздоонун ызы -чуусуна барабар болгон жыштыкка ээ болгон ар кандай сигналды (магистралдык үн деп аталат) жөн эле чыпкалап, негизинен алып салса болот. Америка Кошмо Штаттарында, электр тармагы 60 Гц жыштыгы менен 110-120В берет. Ошондуктан, биз 60 Гц жыштыгы бар сигналдык компоненттерди чыпкалашыбыз керек. Бактыга жараша, бул буга чейин көп жолу жасалган жана жөн эле чыпканын дизайнын талап кылат (жогорудагы сүрөттө).

Бул чыпканы жөнгө салуучу теңдемелер….

R1 = 1 / (2 * Q * w * C)

R2 = (2 * Q) / (w * C)

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

Q = w / B

мында wc2 - жогорку кесилиш жыштыгы, w2 төмөнкү чектик жыштык, w рад/сек менен кесүү жыштыгы жана Q сапаттык фактор

Көңүл буруңуз, C - бул эркин тандала турган баалуулук. Биздин схемада колдонулган төмөнкү баалуулуктар:

R1 = 1.65 кОм

R2 = 424,5 кОм

Q = 8

w = 120 * pi рад/сек

3-кадам: Low-Pass чыпкасы

ЭКГ сигналдары болжол менен 0-150 Гц жыштыкка ээ. Бул диапазонго караганда жогорку жыштыктагы нерселерге сигналдын кошулушуна көбүрөөк ызы -чууну алдын алуу үчүн, ЭКГ сигналынын чынжыр аркылуу өтүшүнө уруксат берүү үчүн 150 Гц чеги бар экинчи даражадагы аз өтмө ButterWorth чыпкасы ишке ашырылды. Дароо эле бар болгон конденсатордун баасын тандап алуунун ордуна, мурунку компоненттер сыяктуу, биринчи конденсатордун баасы C2 төмөндөгү формуланын негизинде тандалды. Ошол нарктан баштап, бардык башка компоненттердин баалуулуктарын эсептеп, андан кийин кирешени 1V/Vга чейин сактап, схемага кошсо болот.

C2 ≈ 10/fc uf, мында fc - чектин жыштыгы (бул учурда 150 Гц).

Андан кийин, калган баалуулуктарды бул кадамдын экинчи сүрөтү катары киргизилген таблицада көрсөтүлгөндөй эсептесе болот.

Жогорудагы схемада жайгаштыруу үчүн колдонулган акыркы баалуулуктар:

C2 = 66 nF

C1 = 33 nF

R1 = 22.47 кОм

R2 = 22.56 кОм

4 -кадам: LabVIEW даярдоо

ЭКГ чогултуунун бул бөлүмү үчүн керектүү болгон материалдар-бул LabVIEWтин 64-биттик көчүрмөсү менен жабдылган Windows компьютери жана National Instruments Signal Conditioning Board () бир киргизүү модулу менен. LabVIEW ичиндеги функционалдык блок -схема андан кийин төмөнкүдөй түзүлүшү керек. Бош Функционалдык Блок Диаграммасын ачуу менен баштаңыз.

DAQ жардамчысынын блогун киргизиңиз жана орнотууларды төмөнкүлөргө тууралаңыз:

Өлчөө: Аналогдук → Чыңалуу

Режим: RSE

Үлгүлөө: Үзгүлтүксүз тандоо

Чогултулган үлгүлөр: 2500

Тандоо ылдамдыгы: 1000 / сек

Чогулган толкун формасын толкун формасынын графигине чыгарыңыз. Кошумча катары, учурдагы толкун маалыматтарынын максималдуу маанисин эсептөө. Толкундун максималдуу маанисин.8 сыяктуу мааниге көбөйтүп, чокуну аныктоо үчүн босогону түзүңүз, бул маанини сигналдын ичиндеги ызы -чуунун деңгээлине жараша жөнгө салууга болот. Мурунку кадамдын продуктусун босого катары жана чыңалуу чыңалуу массивин "Чокуну аныктоо" функциясынын маалыматы катары берүү. Андан кийин, чокуну аныктоо массивинин "Жайгашкан жер" чыгарылышын алып, биринчи жана экинчи баалуулуктарды алып салыңыз. Бул баштапкы массивдеги эки чокунун индекстик маанилериндеги айырманы билдирет. Муну баалуулукту ылдамдыктын ылдамдыгына бөлүү менен убакыттын айырмасына айландырса болот, мисалы үчүн бул 1000 /сек. Акыр -аягы, бул маанини тескерисинче алыңыз (Гц берүү) жана 60ка көбөйтүп, жүрөктүн кагышын минутасына BPM согушу менен алыңыз. Бул үчүн акыркы блок -диаграмма бул кадамдын баш сүрөтүнө окшош болушу керек.

5-кадам: Толук системалык интеграция

Эми бардык компоненттер жекече курулгандыктан, соода борборун бириктирүү мезгили келди. Муну бир бөлүмдүн чыгарылышын кийинки сегменттин киришине туташтыруу аркылуу жасаса болот. Этаптар ушул Нускамада көрсөтүлгөндөй тартипте өткөрүлүшү керек. Акыркы этапта, ButterWorth чыпкасы, анын кириши сигналды кондиционерлөө тактасынын киргизүү модулундагы эки коргошундун бирине тиркелиши керек. Бул модулдан башка коргошун микросхемалардын жалпы жерине тиркелиши керек.

Аспаптык күчөткүч үчүн анын эки коргошун ар бири ЭКГ/ЭКГ электродуна тиркелиши керек. Бул оңой эле эки аллигатор клиптин жардамы менен жасалат. Андан кийин, ар бир билекке бир электрод коюңуз. Райондун бардык сегменттери туташкандыгын жана LabVIEW VI иштеп жаткандыгын жана системанын LabVIEW терезесинде толкун формасынын графигин чыгарышы керектигин текшериңиз.

Чыгаруу бул кадамда каралган экинчи сүрөткө окшош болушу керек. Эгерде ал окшош болбосо, сиздин схемаңыздын маанилерин тууралоо керек болушу мүмкүн. Жалпы көйгөйлөрдүн бири - бул фильтр 60 Гцте түздөн -түз борборлоштурулбайт жана бир аз жогору/төмөн болушу мүмкүн. Муну фильтр үчүн бот участогун түзүү аркылуу текшерсе болот. Идеалында, оюк чыпкасы 60 Гцте 20 дБ өчүрүүгө ээ болот. Жергиликтүү кубаттуулугуңуз 60 Гцте камсыз кылынганын текшерүү пайдалуу болушу мүмкүн. Кээ бир аймактарда 50 Гц АСтин болушу кадимки нерсе эмес, бул чыңалуу чыпкасын ушул мааниге айландырууну талап кылат.