Simulyatsiya qilingan EKG davri: 7 qadam

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

Elektrokardiogramma - standart tekshiruvlarda ham, jiddiy kasalliklarni tashxislashda ham keng tarqalgan test. EKG deb nomlanuvchi bu qurilma yurak urishini tartibga solish uchun mas'ul bo'lgan tanadagi elektr signallarini o'lchaydi. Sinov o'tkaziladigan teriga elektrodlarni qo'llash va ko'rsatilgan EKG to'lqin shaklidagi chiqishini kuzatish orqali o'tkaziladi. Bu to'lqin shakli P to'lqinini, QRS kompleksini va T to'lqinini o'z ichiga oladi, ularning har biri fiziologik javobni ifodalaydi. Ushbu qo'llanma elektron simulyatsiya dasturida EKGni simulyatsiya qilish bosqichlaridan o'tadi.

Ta'minot:

LTSpice yoki shunga o'xshash elektron simulyator

1 -qadam: asboblar kuchaytirgichini yarating

Asbob kuchaytirgichining maqsadi - ko'pincha baland shovqin bilan o'ralgan juda kichik signalni kuchaytirish. EMGga kirish signalining kuchlanishi odatda 1 mV dan 5 mV gacha bo'ladi va bu bosqichning maqsadi bu signalni taxminan 1000 ga yaqin daromad bilan kuchaytirishdir. R1 = R2, R4 = R5 va R6 = R7:

Daromad = K1*K2, bu erda K1 = K2

K1 = 1 + (2R1/R3)

K2 = -R6/R4

Daromad 1000 ga teng, shuning uchun K1 va K2 taxminan 31,6 ga teng. Ba'zi rezistorlar o'zboshimchalik bilan tanlanishi mumkin, boshqalari esa, agar daromad tenglamasi 1000 ga teng bo'lsa, hisoblab chiqiladi. Jismoniy zanjirda elektrodlar operatsion kuchaytirgichlarga kiradi, lekin simulyatsiya uchun biri topraklansa, ikkinchisi signal berish uchun ishlatiladi. potentsial farq. Vin tugunlari keyinchalik kirish to'lqinlarini simulyatsiya qilish uchun ishlatiladi. Vout tuguni EKGning keyingi bosqichiga olib keladi. LTS1151 operatsion kuchaytirgichi tanlandi, chunki u LTSpice kutubxonasida joylashgan, CMRR darajasi yuqori va tibbiy asboblarda ishlatilgan. +15V va -15V kuchlanishli har qanday asosiy operatsion kuchaytirgich bu tizimda ishlaydi.

2 -qadam: Notch filtrini yarating

EKGning keyingi bosqichi - 60 Gts chastotada sodir bo'ladigan elektr uzatish shovqinlarini filtrlash uchun chiziqli filtr. Chiziqli filtr yakka chastotaga juda yaqin keladigan signallarning kichik diapazonini olib tashlash orqali ishlaydi. Shuning uchun, 60 Gts kesish chastotasi va kesish chastotasi tenglamasidan foydalanib, tegishli rezistorlar va kondansatkichlarni tanlash mumkin. Yuqoridagi sxemadan foydalanib, C = C1 = C2, C3 = 2*C1, R = R10 va R8 = R9 = 2*R10 ekanligini hisobga olib, kondansatör qiymatlarini o'zboshimchalik bilan tanlash mumkin (Misol tanlangan 1uF kondansatörni ko'rsatadi). Quyidagi tenglamadan foydalanib, tegishli qarshilik qiymatlarini hisoblash va bu bosqichda ishlatish mumkin:

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

Vin tuguni - bu asbob kuchaytirgichining chiqishi va Vout tuguni keyingi bosqichga olib keladi.

3 -qadam: Bandpass filtrini yarating

Tizimning oxirgi bosqichi ma'lum bir chastota diapazonidan yuqori va pastdagi shovqinlarni olib tashlash uchun faol tarmoqli o'tkazgichli filtrdan iborat. Vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan signalning boshlang'ich chizig'i 0,6 Gts dan pastda sodir bo'ladi va mushaklarning shovqinidan kelib chiqadigan EMG shovqini 100 Gts dan yuqori chastotalarda sodir bo'ladi. Shuning uchun bu raqamlar kesish chastotalari sifatida o'rnatiladi. Tarmoqli o'tish filtri past o'tish filtridan keyin yuqori o'tish filtridan iborat. Shu bilan birga, ikkala filtr ham bir xil kesish chastotasiga ega:

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

Kondensatorning ixtiyoriy qiymati sifatida 1uF va kesish chastotalari sifatida 0,6 va 100 dan foydalanib, rezistor qiymatlari filtrning tegishli qismlari uchun hisoblab chiqilgan. Vin tuguni chiziq filtrining chiqishidan kelib chiqadi va Vout tugunida to'liq tizimning simulyatsiya qilingan chiqishi o'lchanadi. Jismoniy tizimda bu chiqish EKG to'lqinlarini real vaqtda ko'rish uchun osiloskop yoki shunga o'xshash displey qurilmasiga ulanadi.

4 -qadam: asboblar kuchaytirgichini sinab ko'ring

Keyinchalik, asboblar kuchaytirgichi 1000 daromad olishini tekshirish uchun sinovdan o'tkaziladi. Buning uchun o'zboshimchalik bilan chastota va amplituda sinusoidal to'lqinni kiriting. Bu misolda EMG to'lqini va 1000 Gts chastotani ifodalash uchun 2mV tepalikdan tepalik amplitudasi ishlatilgan. O'chirish simulyatsiya dasturida asboblar kuchaytirgichini simulyatsiya qiling va kirish va chiqish to'lqin shakllarini tuzing. Kursor funktsiyasidan foydalanib, kirish va chiqish kattaliklarini yozib oling va daromadni Gain = Vout/Vin bo'yicha hisoblang. Agar bu daromad taxminan 1000 bo'lsa, bu bosqich to'g'ri ishlamoqda. Qo'shimcha statistik tahlilni ushbu bosqichda qarshilik toleranslarini hisobga olgan holda va qarshilik qiymatlarini +5% va -5% ga o'zgartirish orqali amalga oshirish mumkin, buning chiqish to'lqini va undan keyingi daromadga qanday ta'sir qilishini ko'rish mumkin.

5 -qadam: Filtr filtrini sinab ko'ring

60 gigagertsli diapazondan o'zgaruvchan tokni tozalash orqali chiziqli filtrni sinab ko'ring. Bu misolda, tozalash 1 Gts dan 200 Gts gacha bo'lgan. Olingan uchastka, Vout tugunida o'lchanganida, dB va chastotaning Gts chastotasida amplifikatsiya grafigini chiqaradi. Grafika har ikki yo'nalishda ham 60 Gts dan uzoq chastotalarda 0 dB kuchayishi bilan boshlanishi va tugashi kerak va 60 Gtsda yoki unga juda yaqin amplifikatsiyaning katta pasayishi paydo bo'lishi kerak. Bu shuni ko'rsatadiki, bu chastotada sodir bo'ladigan signallar kerakli signaldan to'g'ri olib tashlanadi. Qo'shimcha statistik tahlilni ushbu bosqichda qarshilik toleranslarini hisobga olgan holda va qarshilik va kondansatör qiymatlarini eksperimental kesish chastotasiga qanday ta'sir qilishini ko'rish uchun +5% va -5% ga o'zgartirish orqali amalga oshirish mumkin.

6 -qadam: Bandpass filtrini sinab ko'ring

Nihoyat, boshqa o'tkazgich tahlilini o'tkazish orqali tarmoqli o'tkazgich filtrini sinab ko'ring. Bu safar tarmoqli o'tishining grafik ko'rinishini ta'minlash uchun tozalash 0,6 dan kam va 100 dan katta chastotada bo'lishi kerak. Yana bir bor, sxemada ko'rsatilgan Vout tugunida o'lchash orqali tahlilni o'tkazing. Chiqish 0,6-100 Gts diapazonidan uzoqroqda amplifikatsiya manfiy bo'lgan yuqoridagi rasmga o'xshash bo'lishi kerak. Kuchaytirgich -3dB bo'lgan nuqtalar 0,6 va 100 Gts bo'lishi kerak, yoki qiymatlari mos ravishda birinchi va ikkinchi nuqtalarga yaqin. -3dB nuqtalari signal bu chastotalarda chiqish dastlabki quvvatning yarmiga teng bo'lgunga qadar susaytirilishini bildiradi. Shuning uchun -3dB nuqtalar filtrlar signallarining susayishini tahlil qilish uchun ishlatiladi. Chiqarilgan grafikdagi -3dB nuqtalar tarmoqli o'tish diapazoniga to'g'ri kelsa, sahna to'g'ri ishlamoqda.

Qo'shimcha statistik tahlilni bu bosqichda qarshilik toleranslarini hisobga olgan holda va qarshilik va kondansatör qiymatlarini +5% va -5% ga o'zgartirish orqali amalga oshirish mumkin.

7 -qadam: To'liq EKG tizimini birlashtirish

Nihoyat, har uch bosqich ham to'g'ri ishlayotgani tasdiqlanganda, EKGning uch bosqichini bir joyga qo'ying va yakuniy natijaga erishiladi. Simulyatsiya qilingan EKG to'lqini asboblarni kuchaytirgich bosqichiga kiritilishi mumkin va chiqadigan to'lqin kuchaytirilgan EKG to'lqini bo'lishi kerak.