Avtomatlashtirilgan EKG elektron simulyatori: 4 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:22

Elektrokardiogramma (EKG) - bemorning yuragining elektr faolligini o'lchash uchun ishlatiladigan kuchli usul. Bu elektr potentsiallarining o'ziga xos shakli qayd etuvchi elektrodlarning joylashishiga qarab farq qiladi va ko'p holatlarni aniqlash uchun ishlatilgan. Har xil yurak kasalliklarini erta aniqlash bilan shifokorlar o'z bemorlariga ularning ahvoliga tegishli ko'plab tavsiyalar berishlari mumkin. Bu mashina uchta asosiy komponentdan tashkil topgan: asboblar kuchaytirgichi, keyin chiziqli filtr va tarmoqli o'tish filtri. Bu qismlarning maqsadi - kiruvchi signallarni kuchaytirish, kiruvchi signallarni olib tashlash va barcha tegishli biologik signallarni uzatish. Olingan tizimning tahlili shuni ko'rsatdiki, elektrokardiogramma, kutilganidek, EKG signalini ishlab chiqarish uchun kerakli vazifalarni bajaradi, bu yurak xastaliklarini aniqlashda foydaliligini ko'rsatadi.

Ta'minot:

• LTSpice dasturi
• EKG signallari fayllari

1 -qadam: asboblar kuchaytirgichi

Instrumental kuchaytirgich, ba'zida qisqartirilgan INA, bemordan kuzatilayotgan past darajadagi, biologik signallarni kuchaytirish uchun ishlatiladi. Odatda INA uchta operatsion kuchaytirgichdan (Op Amps) iborat. Ikkita Op Amper teskari konfiguratsiyada va oxirgi Op Amperi differentsial konfiguratsiyada bo'lishi kerak. Etti rezistor Op kuchaytirgichlari bilan birgalikda rezistorlarning o'lchamlarini o'zgartirish orqali daromadni o'zgartirish imkonini beradi. Rezistorlardan uchta juftlik va bitta alohida o'lcham mavjud.

Ushbu loyiha uchun signallarni kuchaytirish uchun 1000 daromaddan foydalanaman. Men o'zboshimchalik bilan R2, R3 va R4 qiymatlarini tanlayman (agar R3 va R4 o'lchamlari ekvivalent bo'lsa, eng osoni, chunki ular 1 hisobini bekor qilib, hisob -kitoblarni osonlashtiradi). Bu erdan men R1 ning barcha kerakli komponent o'lchamlariga ega bo'lishini hal qila olaman.

Daromad = (1 + 2R2/R1) * (R4/R3)

Yuqoridagi daromad tenglamasi va R2 = 50kΩ va R3 = R4 = 10kΩ qiymatlari yordamida biz R1 = 100Ω ni olamiz.

Daromadning aslida 1000 ekanligini tekshirish uchun biz.ac supurish funktsiyasi bilan sxemani ishga tushirishimiz va platoning qaerda paydo bo'lishini kuzatishimiz mumkin. Bunday holda, bu 60 dB ni tashkil qiladi. Quyidagi tenglamadan foydalanib, biz JBni o'lchamsiz Vout/Vin ga aylantira olamiz, u kutilganidek 1000 ga teng.

Daromad, dB = 20*log (Vout/Vin)

2 -qadam: Nish filtri

Dizayn qilinadigan keyingi komponent - bu filtr filtri. Ushbu filtr uchun komponentlarning qiymati ko'p jihatdan siz qaysi chastotani ajratmoqchi ekanligingizga bog'liq. Ushbu dizayn uchun biz tibbiy asboblar tomonidan chiqarilgan 60 Gts chastotasini (fc) kesib tashlamoqchimiz.

Bu dizaynda faqat kerakli kesilganini va biz 60 Gts belgisiga yaqin bo'lgan tasodifiy biologik chastotalarni susaytirmasligimizni ta'minlash uchun ikkita dizaynli ikkita filtrli filtr ishlatiladi. Komponent qiymatlari o'zboshimchalik bilan qarshilik qiymatlarini tanlash orqali topildi, ulardan men past o'tish filtri uchun 2kΩ (yuqori T) va yuqori o'tish filtri uchun 1kΩ (pastki T) dan foydalanishni tanladim. Quyidagi tenglamadan foydalanib, men kerakli kondansatör qiymatlarini topdim.

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

Bode uchastkasi LTSpice taklif qiladigan.ac tozalash funktsiyasi yordamida yana topildi.

3 -qadam: tarmoqli o'tish filtri

Avtomatlashtirilgan EKG tizimining yakuniy komponenti biologik chastotalarni o'tkazish uchun kerak, chunki bizni qiziqtiradigan narsa. EKGning odatda signali 0,5 Gts va 150 Gts (fc) oralig'ida sodir bo'ladi, shuning uchun ikkita filtrdan foydalanish mumkin; yoki tarmoqli o'tish filtri yoki past o'tish filtri. Ushbu dizaynda tarmoqli o'tish filtri ishlatilgan, chunki u past tezlikdan ko'ra aniqroq, lekin u hali ham ishlaydi, chunki biologik chastotalarda umuman yuqori chastotalar yo'q.

Tarmoqli o'tish filtri ikki qismdan iborat: yuqori o'tish filtri va past o'tish filtri. Yuqori o'tish filtri Op Amp -dan oldin keladi va past o'tish - keyin. Shuni yodda tutingki, turli xil tarmoqli o'tkazgichli filtrlar ishlatilishi mumkin.

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

Boshqa qismlarning kerakli qiymatlarini topish uchun yana bir bor o'zboshimchalik bilan qiymatlar tanlanadi. Oxirgi filtrda men o'zboshimchalik bilan qarshilik qiymatlarini tanladim va kondansatör qiymatlari uchun hal qildim. Qaysi biri bilan boshlashingiz muhim emasligini ko'rsatish uchun men qarshilik qiymatlarini hal qilish uchun o'zboshimchalik bilan kondansatör qiymatlarini tanlayman. Bunday holda, men 1uF kondansatör qiymatini tanladim. Yuqoridagi tenglamadan foydalanib, tegishli rezistorni hal qilish uchun bir vaqtning o'zida bitta kesish chastotasidan foydalanaman. Oddiylik uchun men yuqori o'tkazuvchanlik va past o'tish qismlari uchun bir xil kondansatör qiymatidan foydalanaman. 0,5 gigagertsli yuqori o'tkazuvchanlik qarshiligini hal qilish uchun ishlatiladi va past chastotali rezistorni topish uchun 150 gts chastotali chastota ishlatiladi.

Bode sxemasi sxemaning mos ishlaganligini tekshirish uchun yana ishlatilishi mumkin.

4 -qadam: to'liq tizim

Har bir komponent mustaqil ishlashini tekshirgandan so'ng, uning qismlarini bitta tizimga birlashtirish mumkin. Import qilingan EKG ma'lumotlari va kuchlanish manbai generatoridagi PWL funktsiyasidan foydalanib, tizim kerakli biologik chastotalarni to'g'ri kuchaytirishi va o'tishini ta'minlash uchun simulyatsiyalarni ishga tushirishingiz mumkin.

Skrinshotning yuqori qismi - bu.tran funktsiyasidan foydalangan holda chiqish ma'lumotlari qanday ko'rinishga ega ekanligining namunasidir va pastki qismidagi skrinshot -.ac funktsiyasidan foydalangan holda tegishli tugmachadir.

Har xil kirish EKG ma'lumotlarini yuklab olish mumkin (bu sahifaga ikki xil EKG kirish fayllari qo'shilgan) va tizimni turli modelli bemorlarda sinab ko'rish funktsiyasiga kiritiladi.