Жөнөкөй ЭКГ схемасы жана LabVIEW жүрөктүн кагышуу программасы: 6 кадам

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

Электрокардиограмма, же андан ары ЭКГ деп аталат, бардык медициналык практикада колдонулган абдан күчтүү диагностикалык жана мониторинг системасы. ЭКГ жүрөктүн электрдик активдүүлүгүн графикалык түрдө байкоо үчүн, жүрөктүн кагышынын же электрдик сигналдын бузулушун текшерүү үчүн колдонулат.

ЭКГ көрсөткүчүнөн пациенттердин жүрөктүн кагышы QRS комплекстеринин ортосундагы убакыт аралыгы боюнча аныкталышы мүмкүн. Мындан тышкары, башка медициналык шарттар, мисалы, ST сегментинин көтөрүлүшү күтүлүп жаткан инфаркт сыяктуу аныкталышы мүмкүн. Бул сыяктуу окуу пациентке туура диагноз коюу жана дарылоо үчүн өтө маанилүү болушу мүмкүн. Р толкуну жүрөктүн дүлөйчөсүнүн жыйрылышын көрсөтүп жатат, QRS ийри - карынчанын жыйрылышы, Т толкуну - жүрөктүн реполяризациясы. Мындай жөнөкөй маалыматты билүү жүрөктүн анормалдуу иштеши үчүн пациенттерге тез диагноз коет.

Медициналык практикада колдонулган стандарттуу ЭКГда жүрөктүн ылдыйкы аймагынын тегерегиндеги жумшак жарым тегерек формада жайгаштырылган жети электрод бар. Электроддордун мындай жайгаштырылышы жазууда эң аз ызы -чууга мүмкүндүк берет жана дагы ырааттуу өлчөөлөрдү жүргүзүүгө мүмкүндүк берет. ЭКГ схемасын түзүү үчүн биз үч электродду гана колдонобуз. Оң электрод оң ички билекке, терс киргизүү электрод сол ички билекке, жерге электрод таманга туташтырылат. Бул көрсөткүчтөр жүрөктөн салыштырмалуу тактык менен кабыл алынат. Приборлордун күчөткүчүнө, аз өтмө чыпкасына жана оюк чыпкасына туташкан электроддордун мындай жайгаштырылышы менен ЭКГнын толкун формалары түзүлгөн схемадан чыгуу сигналы катары оңой айырмаланышы керек.

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

1 -кадам: Аспаптык күчөткүчтү куруңуз

1000 же 60 дБ кирешелүү көп баскычтуу приборлорду куруу үчүн төмөнкү теңдемени колдонуу керек.

Пайда = (1+2*R1/Rgain)

R1, күчөткүчтүн биринчи этабында бардык пайданы тартууга алып келет, кирешелүү резистордон тышкары, приборлордун күчөткүчүндө колдонулган бардык резисторлорго барабар. Бул 50,3 кОм болуп тандалды. Пайда резисторун эсептөө үчүн бул маани жогорудагы теңдемеге кошулат.

1000 = (1+2*50300/Rgain)

Rgain = 100.7

Бул маани эсептелгенден кийин, приборлордун күчөткүчү бул этапта көрсөтүлгөн төмөнкү схема катары түзүлүшү мүмкүн. OP/AMPлер схемада көрсөтүлгөндөй оң жана терс 15 вольтто иштеши керек. Ар бир OP/AMP үчүн айланып өтүүчү конденсаторлор OP/AMPлердин куурулуп кетишине жана кошумча ызы -чуунун алдын алуу үчүн, энергия булагынан жерге келген AC сигналын басаңдатуу үчүн, энергия менен камсыздоо менен бирге OP/AMPнин жанына жайгаштырылышы керек. сигналга. Ошондой эле, чынжырлардын чыныгы пайдасын текшерүү үчүн, оң электрод түйүнүнө синус толкуну берилиши керек жана терс электрод түйүнү жерге туташтырылышы керек. Бул чыңалуунун чокусуна 15 мВден аз болгон кирүү сигналы менен чынжырдын пайдасын так көрүүгө мүмкүндүк берет.

2 -кадам: 2nd Order Low Pass чыпкасын куруңуз

Экинчи даражадагы төмөн өтүү чыпкасы 150 Гц болгон ЭКГ сигналынын кызыгуусунан жогору болгон ызы -чууну жок кылуу үчүн колдонулган.

2 -даражадагы төмөн өтүү чыпкасы үчүн эсептөөлөрдө колдонулган K мааниси - бул киреше. Фильтрибизде эч кандай пайда көргүбүз келбегендиктен, кирешенин чыңалуусу чыгуу чыңалуусуна барабар болгон 1 деген маанини тандап алдык.

K = 1

Бул схема үчүн колдонула турган экинчи даражадагы Butterworth чыпкасы үчүн a жана b коэффициенттери төмөндө аныкталган. a = 1.414214 b = 1

Биринчиден, экинчи конденсатордун мааниси лабораторияда жана реалдуу дүйнөдө жеткиликтүү болгон салыштырмалуу чоң конденсатор болуп тандалат.

C2 = 0.1 F

Биринчи конденсаторду эсептөө үчүн аны менен экинчи конденсатордун ортосундагы төмөнкү байланыштар колдонулат. K, a жана b коэффициенттери бул маанинин кандай болорун эсептөө үчүн теңдемеге туташтырылган.

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

C1 <= (0.1*10^-6 [1.414214^2+4*1 (1-1)]/4*1

C1 <= 50 nF

Биринчи конденсатор 50 нФтан аз же барабар деп эсептелгендиктен, төмөнкү конденсатордун мааниси тандалган.

C1 = 33 nF

150 Гц кесилген жыштыгы бар бул экинчи даражадагы өткөрмө чыпкасы үчүн керектүү болгон биринчи резисторду эсептөө үчүн, төмөнкү теңдеме эсептелген конденсатордун маанилерин жана K, a жана b коэффициенттерин колдонуу менен чечилди. R1 = 2/[(чектин жыштыгы)*[aC2*sqrt ([(a^2+4b (K-1)) C2^2-4bC1C2])]

R1 = 9478 Ом

Экинчи резисторду эсептөө үчүн төмөнкү теңдеме колдонулган. Кайра кесүү жыштыгы 150 Гц жана b коэффициенти 1.

R2 = 1/[bC1C2R1 (чектин жыштыгы)^2]

R2 = 35.99 kOhm Экинчи даражадагы чыпка үчүн керектүү болгон резисторлорго жана конденсаторлорго жогоруда көрсөтүлгөн баалуулуктарды эсептеп чыккандан кийин, төмөнкү схема колдонула турган активдүү төмөн өтүү чыпкасын көрсөтүү үчүн түзүлгөн. OP/AMP диаграммада көрсөтүлгөндөй оң жана терс 15 вольтто иштейт. Айналып өтүүчү конденсаторлор энергия булактарына туташтырылган, ошондуктан булактан чыккан AC сигналынын баары OP/AMP бул сигналга куурулбашы үчүн жерге бурулат. ЭКГ схемасынын бул этабын текшерүү үчүн, кирүү сигнал түйүнү синус толкунуна туташтырылып, 1 Гцтен 200 Гцке чейин AC чыпкасы кандай иштээрин көрүү үчүн аткарылышы керек.

3 -кадам: Notch чыпкасын куруу

Ночной чыпка төмөн жыштыктагы сигналдарды өлчөө үчүн көптөгөн схемалардын өтө маанилүү бөлүгү. Төмөн жыштыктарда, 60 Гц AC ызы -чуусу өтө кеңири таралган, анткени бул Кошмо Штаттардагы имараттар аркылуу өткөн AC токунун жыштыгы. Бул 60 Гц ызы -чуу ЭКГнын өткөрмө тилкесинин ортосунда болгондуктан ыңгайсыз, бирок сигналдын калган бөлүгүн сактап калуу менен чыпкасы белгилүү бир жыштыктарды алып салат. Бул чыпка чыпкасын иштеп чыгууда, кызыгуу чекитинин тегерегинде кесилиштин курч болушун камсыз кылуу үчүн, Q сапатынын жогорку сапатына ээ болуу өтө маанилүү. Төмөндө ЭКГ схемасында колдонула турган активдүү нук чыпкасын куруу үчүн колдонулган эсептөөлөр деталдары келтирилген.

Биринчиден, кызыгуунун жыштыгы, 60 Гцти Гцтен рад/ска айландыруу керек.

жыштык = 2*pi*жыштыгы

жыштык = 376.99 рад/сек

Андан кийин, кесилген жыштыктардын өткөрүү жөндөмдүүлүгүн эсептөө керек. Бул маанилер кызыгуунун негизги жыштыгы 60 Гцтин толугу менен үзүлүшүн жана анын айланасындагы бир нече жыштыктарга бир аз таасир тийгизүүсүн камсыз кылган модада аныкталат.

Өткөрүү жөндөмү = Кесүү2-Кесүү1

Өткөрүү жөндөмдүүлүгү = 37.699 Кийинки сапат факторун аныктоо керек. Сапаттык фактор канчалык курч жана кесүү канчалык тар экенин аныктайт. Бул өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жана пайыздык жыштыгын колдонуу менен эсептелет. Q = жыштыгы/Band Width

Q = 10

Бул чыпка үчүн даяр болгон конденсатордун мааниси тандалат. Конденсатор чоң болбошу керек жана албетте өтө кичине болбошу керек.

C = 100 нФ

Бул активдүү оюк чыпкасында колдонулган биринчи резисторду эсептөө үчүн, сапат факторун, кызыгуунун жыштыгын жана тандалган конденсаторду камтыган төмөнкү байланыш колдонулган.

R1 = 1/[2QC*жыштыгы]

R1 = 1326.29 Ом

Бул чыпкада колдонулган экинчи резистор төмөнкү байланышты колдонуу менен эсептелет.

R2 = 2Q/[жыштык*C]

R2 = 530516 Ом

Бул чыпканын акыркы резистору мурунку эки резистордун маанисин колдонуу менен эсептелет. Бул эсептелген биринчи резисторго абдан окшош болот деп күтүлүүдө.

R3 = R1*R2/[R1+R2]

R3 = 1323 Ом

Бардык компоненттердин баалуулуктары жогоруда сүрөттөлгөн теңдемелердин жардамы менен эсептелгенден кийин, ЭКГ сигналын буза турган 60 Гц AC чууну так чыпкалоо үчүн төмөнкү оюк чыпкасы түзүлүшү керек. OP/AMP төмөнкү схемада көрсөтүлгөндөй оң жана терс 15 вольттон турушу керек. Айналып өтүүчү конденсаторлор OP/AMPтеги энергия булактарынан туташып турат, ошон үчүн булактан келген AC сигналынын баары OP/AMP куурулбасын камсыз кылуу үчүн жерге бурулат. синус толкунуна туташтырылышы керек жана 60 Гц сигналынын чыпкаланышын көрүү үчүн 40 Гцтен 80 Гцке чейин AC тазалоо жүргүзүлүшү керек.

4 -кадам: Жүрөктүн кагышын эсептөө үчүн LabVIEW программасын түзүңүз

LabVIEW инструменттерди иштетүү, ошондой эле маалыматтарды чогултуу үчүн пайдалуу курал. ЭКГ маалыматын чогултуу үчүн DAQ тактасы колдонулат, ал 1 кГц ылдамдыкта кирүү чыңалуусун окуйт. Бул киргизүү чыңалуусу ЭКГ жазуусун көрсөтүү үчүн колдонулган сюжетке чыгарылат. Чогултулган маалыматтар максималдуу тапкыч аркылуу өтүп, окулган максималдуу маанилерди чыгарат. Бул баалуулуктар максималдуу өндүрүштүн 98% чегинде эң жогорку чекти эсептөөгө мүмкүндүк берет. Андан кийин, маалымат чегинен чоңураак экенин аныктоо үчүн чок детектору колдонулат. Бул маалыматтар чокулар ортосундагы убакыт менен бирге жүрөктүн кагышын аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Бул жөнөкөй эсептөө DAQ тактасы тарабынан окулган киргизүү чыңалуусунан жүрөктүн кагышын так аныктайт.

5 -кадам: Тестирлөө

Сиздин схемаларды кургандан кийин, сиз аларды иштетүүгө даярсыз! Биринчиден, ар бир этап 0,05 Гцтен 200 Гцке чейинки жыштыктагы AC чыпкасы менен сыналышы керек. Киргизүү чыңалуусу 15 мВ чокусунан жогору болбошу керек, ошондуктан сигнал OP/AMP чектөөлөрү менен тосулбайт. Андан кийин, бардык микросхемаларды туташтырып, бардыгы толук иштей турганына ынануу үчүн кайрадан толук AC тазалоону жүргүзүңүз. Толук схемаңыздын чыгарылышына канааттангандан кийин, ага туташуу убактысы келди. Оң электродду оң билегиңизге, терс электродду сол билегиңизге коюңуз. Бутуңузга жерге электрод коюңуз. Толук схеманын өндүрүшүн DAQ тактаңызга туташтырыңыз жана LabVIEW программасын иштетиңиз. Сиздин ЭКГ сигналыңыз эми компьютердеги толкун формасында көрүнүшү керек. Эгерде ал жок болсо же бурмаланса, резистордун өзгөрүшүнө жараша схеманын кирешесин болжол менен 10го түшүрүп көрүңүз. Бул сигналды LabVIEW программасы тарабынан окууга мүмкүндүк бериши керек.