EKG yig'ish davri: 5 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Ogohlantirish: bu tibbiy asbob emas. Bu faqat simulyatsiya qilingan signallardan foydalangan holda ta'lim maqsadlari uchun. Agar bu sxemani haqiqiy EKG o'lchovlari uchun ishlatayotgan bo'lsangiz, iltimos, kontaktlarning zanglashiga olib kelishini va kontaktlarning zanglashiga olib kelishi uchun to'g'ri izolyatsiya usullaridan foydalanilganligiga ishonch hosil qiling

Ehtimol, hozirgi sog'liqni saqlash sohasida eng keng tarqalgan fiziologik o'lchov bu elektrokardiogramma (EKG/EKG). Yurak urishi tezligi monitorining an'anaviy "ovozli signalini" eshitmay turib yoki bemor xonasida EKG to'lqin shaklini ko'rmay turib, shifoxona yoki tez tibbiy yordam xonasidan o'tish qiyin. Ammo, zamonaviy sog'liqni saqlash bilan bog'liq bo'lgan bu o'lchov nima?

Elektrokardiogramma ko'pincha yurakning jismoniy faolligini qayd etish bilan adashadi, lekin nomidan ko'rinib turibdiki, bu aslida yurak mushaklarining elektr faolligi, depolarizatsiya va repolarizatsiya. Qabul qilingan to'lqin shaklini tahlil qilib, shifokorlar yurakning elektr tizimining xatti -harakatlari to'g'risida tushuncha olishlari mumkin. EKG ma'lumotlari asosida o'tkaziladigan ba'zi umumiy tashxislarga quyidagilar kiradi: miokard infarkti, o'pka emboliyasi, aritmiya va AV bloklari.

Quyidagi yo'riqnomada shifoxonalarda bo'lgani kabi oddiy sirt elektrodlari yordamida EKGni yig'ishga qodir bo'lgan asosiy elektr zanjirini qurishda ishlatiladigan jarayon va tamoyillar bayon qilinadi.

1 -qadam: asboblar kuchaytirgichini loyihalash

EKG signalini yozish uchun zarur bo'lgan birinchi elektron element - bu asbob kuchaytirgichi. Bu kuchaytirgich ikkita ta'sirga ega.

1. Yozuvchi elektrodlar va sxemaning qolgan qismi o'rtasida elektron bufer hosil qiladi. Bu elektrodlardan kerakli oqimni deyarli nolga tushiradi. Kirish empedansidan kelib chiqqan juda kam buzilish bilan signal yig'ishga ruxsat berish.

2. Bu yozilgan signalni differentsial ravishda kuchaytiradi. Bu shuni anglatadiki, ikkala elektrodda ham uchraydigan signal kuchaymaydi, farqlar esa (muhim qismlar) bo'ladi.

Odatda EKG uchun sirt elektrodlari yozuvlari milliVolt oralig'ida bo'ladi. Shuning uchun, bu signalni diapazonga etkazish uchun biz 1000 V/V kuchaytirgich (K) bilan ishlay olamiz.

Yuqorida ko'rsatilgan kuchaytirgichning boshqaruv tenglamalari:

K1 = 1 + 2*R2 / R1, bu 1 -bosqich daromad

K2 = - R4/R3, bu 2 -bosqich daromad

E'tibor bering, ideal holda K1 va K2 taxminan teng bo'lishi kerak va kerakli kuchlanishga erishish uchun K1 * K2 = 1000

Bizning davrimizda ishlatilgan yakuniy qiymatlar … edi.

R1 = 6,5 kOm

R2 = 100 kOm

R3 = 3.17 kOm

R4 = 100 kOm

2 -qadam: Filtrni loyihalash

Ehtimol, zamonaviy dunyoda EKGni yig'ish boshqa elektron qurilmalar yonida yoki hatto mahalliy elektr uzatish liniyalaridan elektr ta'minlangan binoda amalga oshiriladi. Afsuski, berilgan kuchlanishning yuqori voltli va tebranuvchi tabiati, uning yonidagi deyarli har qanday o'tkazuvchi materialda katta miqdordagi elektr "shovqinini" chiqaradi; bu bizning EKG yig'ish sxemasini qurish uchun ishlatiladigan simlar va elektron elementlarini o'z ichiga oladi.

Bunga qarshi kurashish uchun mahalliy elektr ta'minoti (tarmoq shovqini deb ataladi) tomonidan ishlab chiqarilgan shovqin chastotasiga teng bo'lgan har qanday signalni filtrdan o'tkazish va asosan olib tashlash mumkin. AQShda elektr tarmog'i 60 Gts chastotali 110-120V quvvat beradi. Shuning uchun, biz 60 Gts chastotali har qanday signal komponentini filtrlashimiz kerak. Yaxshiyamki, bu oldin ham ko'p marotaba qilingan va shunchaki filtrli filtrni loyihalashni talab qiladi (yuqoridagi rasmda).

Bu filtrni boshqaruvchi tenglamalar….

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

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

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

Q = w / B.

bu erda wc2 - yuqori chegara chastotasi, w2 past chegara chastotasi, w rad/sekda kesish chastotasi va Q sifat omili

E'tibor bering, C - erkin tanlanishi mumkin bo'lgan qiymat. Bizning davrimizda quyidagi qiymatlar ishlatilgan:

R1 = 1.65 kOm

R2 = 424,5 kOm

Q = 8

w = 120 * pi rad/sek

3-qadam: past o'tkazgichli filtr

EKG signallari taxminan 0 - 150 Gts chastotaga ega. Bu diapazondan yuqori chastotali narsalarning signaliga ko'proq shovqin qo'shilishining oldini olish uchun, EKG signalining faqat elektron orqali o'tishiga ruxsat berish uchun, 150 Gts chastotali ikkinchi darajali past o'tkazgichli ButterWorth filtri ishga tushirildi. Zudlik bilan oldingi komponentlar singari, tayyor kondansatkich qiymatini tanlash o'rniga, quyida keltirilgan formuladan kelib chiqib, birinchi kondansatör qiymati C2 tanlandi. Ushbu qiymatdan boshqa barcha komponentlar qiymatlari hisoblab chiqilishi mumkin, so'ngra daromad yana 1V/V darajasida saqlanib, kontaktlarning zanglashiga qo'shilishi mumkin.

C2 ≈ 10/fc uf, bu erda fc - kesish chastotasi (bu holat uchun 150 Gts).

Keyin qolgan qiymatlarni ushbu bosqichdagi ikkinchi rasm sifatida kiritilgan jadvalda ko'rsatilgandek hisoblash mumkin.

Yuqoridagi sxemada joylashtiriladigan yakuniy qiymatlar:

C2 = 66 nF

C1 = 33 nF

R1 = 22,47 kOm

R2 = 22,56 kOm

4 -qadam: LabVIEWga tayyorgarlik

EKG kollektsiyasining ushbu bo'limi uchun zarur bo'lgan yagona material-bu bitta kirish moduli bo'lgan LabVIEW 64-bitli nusxasi va National Instruments Signal Conditioning Board () bilan jihozlangan Windows kompyuteri. LabVIEW ichidagi funktsional blok -diagramma quyidagi tarzda tuzilishi kerak. Bo'sh funktsional blok diagrammasini ochish bilan boshlang.

DAQ Assistant blokini joylashtiring va sozlamalarni quyidagicha sozlang:

O'lchov: analog → kuchlanish

Tartib: RSE

Namuna olish: doimiy namuna olish

To'plangan namunalar: 2500

Namuna olish tezligi: 1000 / sek

To'plangan to'lqin shaklini to'lqin shakli grafigiga chiqaring. Bundan tashqari, joriy to'lqin shakli ma'lumotlarining maksimal qiymatini hisoblang. To'lqinning maksimal qiymatini.8 kabi qiymatga ko'paytirib, tepalikni aniqlash chegarasini hosil qiling, bu qiymat signal ichidagi shovqin darajasiga qarab sozlanishi mumkin. O'tgan bosqichdagi mahsulotni chegara sifatida va "Cho'qqini aniqlash" funktsiyasining ma'lumoti sifatida xom kuchlanish massasini kiriting. Keyin, tepalikni aniqlash massivining "Manzil" chiqishini oling va birinchi va ikkinchi qiymatlarni olib tashlang. Bu boshlang'ich massivdagi ikkita cho'qqining indeks qiymatlaridagi farqni ifodalaydi. Bu qiymatni namuna tezligiga bo'lish orqali vaqt farqiga aylantirilishi mumkin, misol uchun bu 1000 /sek. Nihoyat, bu qiymatning teskarisini oling (Gts berib) va yurak urish tezligini daqiqada BPM olish uchun 60 ga ko'paytiring. Buning yakuniy blok -diagrammasi ushbu qadam uchun sarlavha rasmiga o'xshash bo'lishi kerak.

5-qadam: to'liq tizim integratsiyasi

Endi barcha komponentlar yakka tartibda qurilgan bo'lsa, savdo markazini birlashtirish vaqti keldi. Buni faqat bitta bo'limning chiqishini keyingi segmentning kirishiga ulash orqali amalga oshirish mumkin. Bosqichlar ushbu yo'riqnomada ko'rsatilgan tartibda o'tkazilishi kerak. Oxirgi bosqich - ButterWorth filtri uchun uning kiritilishi signal konditsioner kartasining kirish modulidagi ikkita simdan biriga ulanishi kerak. Ushbu modulning boshqa simlari umumiy zanjirlarga ulanishi kerak.

Ko'rsatkich kuchaytirgichi uchun uning ikkita simini EKG/EKG elektrodiga ulash lozim. Bu ikkita alligator qisqichi yordamida osonlik bilan amalga oshiriladi. Keyin, har bir bilagiga bitta elektrod qo'ying. O'chirishning barcha segmentlari ulanganligiga va LabVIEW VI ishlayotganiga va tizim LabVIEW oynasida to'lqin shaklidagi grafik chiqarilishiga ishonch hosil qiling.

Chiqish bu bosqichda berilgan ikkinchi rasmga o'xshash bo'lishi kerak. Agar u o'xshash bo'lmasa, sizning kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin. Umumiy muammolardan biri shundaki, chiziq filtri to'g'ridan -to'g'ri 60 Gts chastotada joylashtirilmaydi va bir oz yuqori/pastgacha bo'lishi mumkin. Buni filtr uchun tugma chizig'ini yaratish orqali tekshirish mumkin. Ideal holda, chiziq filtri 60 Gts chastotada kamida 20 dB susayishiga ega bo'ladi. Mahalliy quvvat 60 Gts chastotasida ta'minlanganligini tekshirish ham foydali bo'lishi mumkin. Ba'zi hududlarda 50 gigagertsli o'zgaruvchan tok manbaiga ega bo'lish kamdan -kam uchraydi, bu chiziqli filtrni shu qiymat atrofida markazlashtirishni talab qiladi.