Oson avtomatlashtirilgan EKG (1 ta kuchaytirgich, 2 ta filtr): 7 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Elektrokardiogramma (EKG) terining turli elektrodlari yordamida yurakning elektr faolligini o'lchaydi va ko'rsatadi. EKGni asboblar kuchaytirgichi, chiziqli filtr va past o'tkazgichli filtr yordamida yaratish mumkin. Nihoyat, filtrlangan va kuchaytirilgan signalni LabView dasturi yordamida ko'rish mumkin. LabView shuningdek, odamning yurak urishini hisoblash uchun keladigan signal chastotasidan foydalanadi. Qurilgan asboblar kuchaytirgichi tananing kichik signalini qabul qilib, uni 1 V ga kuchaytirdi, shuning uchun uni LabView yordamida kompyuterda ko'rish mumkin edi. Chiziq va past o'tish filtrlari quvvat manbalaridan 60 Gts shovqinni va 350 Gts dan yuqori signallarga xalaqit berishda muvaffaqiyat qozondi. Dam olish holatidagi yurak urish tezligi 75 zarba, besh daqiqali kuchli mashqdan so'ng 137 zarba / min. Qurilgan EKG yurak urishini real qiymatlarda o'lchab, EKG to'lqin shaklining turli komponentlarini ingl. Kelgusida, bu EKGni 60 Gts atrofida ko'proq shovqinni kamaytirish uchun chiziq filtridagi passiv qiymatlarni o'zgartirish orqali yaxshilash mumkin.

1 -qadam: asboblar kuchaytirgichini yarating

Sizga kerak bo'ladi: LTSpice (yoki boshqa elektron vizualizatsiya dasturi)

Asboblar kuchaytirgichi signal hajmini oshirish uchun yaratilgan, shuning uchun u ko'rinadigan bo'ladi va to'lqin shaklini tahlil qilishga imkon beradi.

R1 = 3,3k ohm, R2 = 33k ohm, R3 = 1k ohm, R4 = 48 ohm yordamida X ga erishiladi. Daromad = -R4/R3 (1+R2/R1) = -47k/1k (1- (33k/3.3k)) = -1008

Chunki oxirgi operatsion kuchaytirgichda signal inverting piniga o'tadi, daromad 1008 bo'ladi. Bu dizayn LTSpice -da yaratilgan, so'ngra AC amplitudasi 1V bo'lgan sinus to'lqinli kirish uchun har o'n yilda 100 ball bilan 1 dan 1 kHz gacha bo'lgan AC simulyatsiyasi bilan simulyatsiya qilingan..

Bizning daromadimiz xuddi shunday maqsadli daromad ekanligini tekshirdik. Grafikdan biz Gain = 10^(60/20) = 1000 ni topdik, bu bizning maqsadimiz 1008 ga yaqin.

2 -qadam: Notch filtrini yarating

Sizga kerak bo'ladi: LTSpice (yoki boshqa elektron vizualizatsiya dasturi)

Chiziqli filtr - bu ma'lum bir chastotani yo'q qilish uchun past o'tish filtrining o'ziga xos turi va undan keyin yuqori o'tish filtri. 60 Gts chastotali barcha elektron qurilmalar chiqaradigan shovqinni yo'q qilish uchun chiziqli filtr ishlatiladi.

Passiv qiymatlar hisoblab chiqilgan: C =.1 uF (qiymat tanlangan) 2C =.2 uF (ishlatilgan.22 uF kondansatör)

AQ 8 faktori ishlatiladi: R1 = 1/(2*Q*2*pi*f*C) = 1/(2*8*2*3.14159*60*.1E-6) = 1.66 kOm (1,8 kOm ishlatilgan) R2 = 2Q/(2*pi*f*C) = (2*8)/(60 Gts*2*3.14159*.1E-6 F) = 424 kOm (390 kOm + 33 kOhm = 423 kOm edi ishlatilgan) Voltaj bo'linishi: Rf = R1 * R2 / (R1 + R2) = 1,8 kOm * 423 kOm / (1,8 kOm + 423 kOm) = 1,79 kOm (1,8 kOm ishlatilgan)

Ushbu filtr dizayni 1 ga ega, ya'ni kuchaytiruvchi xususiyatlar yo'q.

Passiv qiymatlarni ulash va LTSpice -ni AC -ni tozalash va 1 kHz chastotali 0,1 V sinus to'lqinli kirish signali bilan simulyatsiya qilish biriktirilgan tugma chizig'iga olib keladi.

Taxminan 60 Gts chastotada signal eng past kuchlanishga etadi. Filtr 60 Gts shovqinni 0,01 V sezilmaydigan kuchlanishga olib keladi va 1 kuchlanishni ta'minlaydi, chunki kirish voltaji.1 V.

3 -qadam: past o'tish filtrini yarating

Sizga kerak bo'ladi: LTSpice (yoki boshqa elektron vizualizatsiya dasturi)

EKG signalini o'z ichiga oladigan qiziqish chegarasidan yuqori signallarni olib tashlash uchun past o'tish filtri yaratilgan. Qiziqish chegarasi 0 - 350 Gts orasida edi.

Kondensator qiymati.1 uF bo'lishi uchun tanlangan. Kerakli qarshilik 335 Gts yuqori kesish chastotasi uchun hisoblanadi: C = 0,1 uF R = 1/(2pi*0,1*(10^-6)*335 Gts) = 4,75 kOm (4,7 kOm ishlatilgan)

Passiv qiymatlarni ulash va LTSpice -ni AC -ni tozalash va 1 kHz chastotali 0,1 V sinus to'lqinli kirish signali bilan simulyatsiya qilish biriktirilgan tugma chizig'iga olib keladi.

4 -qadam: Elektron jadvalda sxemani yarating

Sizga kerak bo'ladi: har xil qiymatdagi rezistorlar, har xil qiymatdagi kondansatörler, UA 471 operatsion kuchaytirgichlari, o'tish kabellari, non paneli, ulanish kabellari, quvvat manbai yoki 9 V batareya.

Endi siz o'zingizning simulyatsiyangizni taqlid qildingiz, uni non taxtasida qurish vaqti keldi. Agar sizda aniq qiymatlar ro'yxatga olinmagan bo'lsa, sizda mavjud bo'lgan narsalardan foydalaning yoki kerakli qiymatlarni yaratish uchun rezistorlar va kondansatkichlarni birlashtiring. Non paneli 9 voltli batareya yoki doimiy quvvat manbaidan foydalanishni unutmang. Har bir operatsion kuchaytirgichga ijobiy va salbiy kuchlanish manbai kerak.

5 -qadam: LabView muhitini o'rnating

Sizga kerak bo'ladi: LabView dasturi, kompyuter

To'lqin shaklini ko'rsatishni avtomatlashtirish va yurak urish tezligini hisoblash uchun LabView ishlatilgan. LabView - bu ma'lumotlarni vizualizatsiya qilish va tahlil qilish uchun mo'ljallangan dastur. EKG sxemasining chiqishi LabView uchun kirishdir. Ma'lumotlar quyida keltirilgan blok -diagramma asosida kiritiladi, chiziladi va tahlil qilinadi.

Birinchidan, DAQ yordamchisi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan analog signalni qabul qiladi. Namuna olish bo'yicha ko'rsatmalar bu erda o'rnatiladi. Namuna olish tezligi sekundiga 1k namunadir va interval 3k ms edi, shuning uchun to'lqin shakli grafigida ko'rilgan vaqt oralig'i 3 soniya. To'lqin shakli grafigi DAQ yordamchisidan ma'lumotlarni oldi, keyin uni old panel oynasida tasvirlaydi. Blok diagrammaning pastki qismi yurak urish tezligini hisoblashni o'z ichiga oladi. Avval to'lqinning maksimal va minimal o'lchanadi. Keyin, bu amplitudali o'lchovlar maksimal amplitudaning 95% deb belgilanadigan cho'qqilar paydo bo'layotganini aniqlash uchun ishlatiladi va agar shunday bo'lsa, vaqt nuqtasi qayd etiladi. Cho'qqilar aniqlangandan so'ng, amplituda va vaqt nuqtasi massivlarda saqlanadi. Keyin tepaliklar/ soniyalar soni daqiqalarga aylantiriladi va old panelda ko'rsatiladi. Old panelda to'lqin shakli va daqiqada urish tezligi ko'rsatilgan.

Tarmoq LabVIEW -ga National Instruments ADC orqali yuqoridagi rasmda ko'rsatilgandek ulangan. Simulyatsiya qilingan EKG signalini ishlab chiqaruvchi generator ADC -ga kiritildi, u ma'lumotlarni grafik va tahlil qilish uchun LabView -ga o'tkazdi. Bundan tashqari, LabVIEW -da BPM hisoblagandan so'ng, 2 -rasmda ko'rinib turganidek, to'lqin shakli grafigi yonida dasturning old panelidagi bu qiymatni chop etish uchun raqamli indikator ishlatilgan.

6 -qadam: Funktsiya generatori yordamida sinov davri

Sizga quyidagilar kerak bo'ladi: taxtadagi elektron, ulanish kabellari, quvvat manbai yoki 9 V batareya, National Instruments ADC, LabView Software, kompyuter

LabView asboblarini sinab ko'rish uchun simulyatsiya qilingan EKG sxemaga kiritildi va elektron chiqishi National Instruments ADC orqali LabView -ga ulandi. Birinchisi, 1 Gts chastotada 20 mV / s tezlikdagi signal yurak urishining simulyatsiyasini simulyatsiya qilish uchun kiritildi. LabView old paneli quyidagi rasmda ko'rsatilgan. P, T, U to'lqin va QRS kompleksi ko'rinadi. BMP to'g'ri hisoblangan va raqamli ko'rsatkichda ko'rsatiladi. Tarmoq orqali 8 V/0,02 V = 400 ga yaqin daromad bor, bu sxema osiloskopga ulanganda ko'rganimizga o'xshaydi. LabView -da natija tasviri ilova qilingan. Keyinchalik, yurak urish tezligini simulyatsiya qilish uchun, masalan, jismoniy mashqlar paytida, zanjirga 2 gigagertsli 20 mV / s tezlikdagi signal kiritildi. Dam olishda yurak urish tezligi bilan solishtirganda yutuq bor edi. Ko'rinib turibdiki, to'lqin shakli avvalgisiga o'xshash qismlarga ega. Yurak urishi hisoblab chiqiladi va raqamli indikatorda ko'rsatiladi va biz kutayotgan 120 BPM ni ko'ramiz.

7 -qadam: Inson mavzusidan foydalangan holda sinov davri

Sizga quyidagilar kerak bo'ladi: non panelidagi aloqa sxemasi, ulanish kabellari, quvvat manbai yoki 9 V batareya, National Instruments ADC, LabView Software, kompyuter, elektrodlar (kamida uchta), inson mavzusi

Oxir -oqibat, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kontaktlar va chiqishlar LabView -ga kiradigan EKG o'tkaziladigan odam bilan o'tkazildi. Haqiqiy signalni olish uchun ob'ektga uchta elektrod qo'yildi. Elektrodlar ikkala bilagiga va o'ng to'pig'iga qo'yilgan. O'ng bilakka ijobiy kirish, chap bilagiga manfiy va to'pig'ini silliq qilib qo'yishdi. Ma'lumotlar qayta ishlash uchun LabView -ga kiritildi, elektrod konfiguratsiyasi rasm sifatida biriktirilgan.

Birinchidan, bemorning dam olayotgan EKG signali ko'rsatildi va tahlil qilindi. Dam olganda, mavzu yurak urish tezligi taxminan 75 zarba / min. Keyin sub'ekt 5 daqiqa davomida kuchli jismoniy faollikda ishtirok etdi. Mavzu qayta ulandi va ko'tarilgan signal yozildi. Harakatdan keyin yurak urish tezligi taxminan 137 zarba edi. Bu signal kichikroq va shovqin ko'proq edi. Elektrodlar ikkala bilagiga va o'ng to'pig'iga qo'yilgan. O'ng bilakka ijobiy kirish, chap bilagiga manfiy va to'pig'ini silliq qilib qo'yishdi. Ma'lumotlar qayta ishlash uchun LabView -ga kiritildi.

O'rtacha odamda taxminan 1 mV EKG signal mavjud. Bizning kutilgan daromadimiz taxminan 1000 edi, shuning uchun biz chiqish voltajining 1V bo'lishini kutardik. XX rasmda ko'rilgan dam olish holatidan QRS kompleksining amplitudasi taxminan (-0.7)-(-1.6) = 0.9 V ga teng. Bu 10% xatolikka olib keladi. (1-0.9)/1*100 = 10% Oddiy odamning yurak urish tezligi 60, o'lchov 75 ga yaqin, bu esa | 60-75 |*100/60 = 25% xato qiladi. Oddiy odamning yurak urish tezligi 120 ga teng, o'lchovi 137 ga yaqin, bu esa 120-137 |*100/120 = 15% xatolikka olib keladi.

Tabriklaymiz! Endi siz o'zingizning avtomatlashtirilgan EKGingizni qurdingiz.