Qarku i Mbledhjes së EKG: 5 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

SH NOTNIM: Kjo nuk është një pajisje mjekësore. Kjo është për qëllime edukative vetëm duke përdorur sinjale të simuluara. Nëse përdorni këtë qark për matjet e vërteta të EKG-së, ju lutemi sigurohuni që qarku dhe lidhjet qark-instrument të përdorin teknikat e duhura të izolimit

Ndoshta matja më e përhapur fiziologjike në industrinë e sotme të kujdesit shëndetësor është Elektrokardiogrami (EKG/EKG). Hardshtë e vështirë të kalosh nëpër një spital ose dhomë urgjence pa dëgjuar "bip" -in tradicional të një monitori të rrahjeve të zemrës ose të mos shikosh formën e valës së EKG -së që vërtitet në ekran në dhomën e një pacienti. Por, cila është kjo matje që është lidhur aq shumë me kujdesin shëndetësor modern?

Elektrokardiografia shpesh gabohet për regjistrimin e aktivitetit fizik të zemrës, megjithatë, siç sugjeron emri, në fakt është një regjistrim i aktivitetit elektrik, depolarizimi dhe repolarizimi, i muskujve të zemrës. Duke analizuar formën e valës së regjistruar, mjekët janë në gjendje të fitojnë një pasqyrë në sjelljen e sistemit elektrik të zemrës. Disa diagnoza të zakonshme të bëra nga të dhënat e EKG -së përfshijnë: infarkt miokardi, emboli pulmonare, aritmi dhe blloqe AV.

Udhëzuesi i mëposhtëm do të përshkruajë procesin dhe parimet e përdorura për të ndërtuar një qark elektrik bazë që është i aftë të mbledhë një EKG me përdorimin e elektrodave të thjeshta sipërfaqësore siç bëhet në spitale.

Hapi 1: Hartoni një Përforcues Instrumentacioni

Elementi i parë i qarkut i kërkuar për të regjistruar sinjalin EKG është një përforcues instrumentesh. Ky përforcues ka dy efekte.

1. Krijon një tampon elektronik midis elektrodave të regjistrimit dhe pjesës tjetër të qarkut. Kjo zvogëlon tërheqjen e kërkuar të rrymës nga elektrodat në praktikisht zero. Lejimi i mbledhjes së sinjalit me shtrembërim shumë të vogël të shkaktuar nga rezistenca e hyrjes.

2. Përmirëson në mënyrë diferenciale sinjalin e regjistruar. Kjo do të thotë që çdo sinjal i zakonshëm në të dy elektrodat e regjistrimit nuk do të amplifikohet, ndërsa ndryshimet (pjesët e rëndësishme) do të jenë.

Zakonisht regjistrimet e elektrodave sipërfaqësore për një EKG do të jenë në intervalin milliVolt. Prandaj, për të marrë këtë sinjal në një gamë mund të punojmë me një amplifikim (K) prej 1000 V/V do të jetë i përshtatshëm.

Ekuacionet qeverisëse për amplifikatorin e ilustruar më sipër janë:

K1 = 1 + 2*R2 / R1, ky është fitimi i fazës 1

K2 = - R4/R3, ky është fitimi i fazës 2

Vini re se në mënyrë ideale, K1 dhe K2 duhet të jenë afërsisht të barabartë dhe për të arritur amplifikimin e dëshiruar K1 * K2 = 1000

Vlerat përfundimtare të përdorura në qarkun tonë ishin….

R1 = 6.5 kOhm

R2 = 100 kOhm

R3 = 3.17 kOhm

R4 = 100 kOhm

Hapi 2: Hartimi i një filtri të nivelit

Ka të ngjarë në botën moderne që mbledhja e EKG -së të bëhet pranë disa pajisjeve të tjera elektronike, apo edhe vetëm në një ndërtesë e cila furnizohet me energji elektrike nga linjat e energjisë lokale. Fatkeqësisht, natyra e tensionit të lartë dhe lëkundëse e fuqisë së dhënë do të thotë se do të prodhojë një sasi të madhe të "zhurmës" elektrike në praktikisht çdo material përcjellës që është pranë tij; kjo përfshin telat dhe elementët e qarkut të përdorur për të ndërtuar qarkun tonë të grumbullimit të EKG -së.

Për të luftuar këtë, çdo sinjal me një frekuencë të barabartë me atë të zhurmës së gjeneruar nga furnizimi me energji lokale (i quajtur zhurma kryesore) thjesht mund të filtrohet dhe të hiqet në thelb. Në Shtetet e Bashkuara, rrjeti elektrik furnizon 110-120V me një frekuencë prej 60 Hz. Prandaj, ne duhet të filtrojmë çdo komponent sinjali me një frekuencë prej 60 Hz. Për fat të mirë, kjo është bërë shumë herë më parë dhe thjesht kërkon hartimin e një filtri të nivelit (foto më sipër).

Ekuacionet që qeverisin këtë filtër janë….

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

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

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

Q = w / B

ku wc2 është frekuenca e lartë e ndërprerjes, w2 frekuenca e ulët e ndërprerjes, w frekuenca e ndërprerjes në rad/sek dhe Q një faktor cilësie

Vini re se C është një vlerë që mund të zgjidhet lirshëm. Vlerat e mëposhtme të përdorura në qarkun tonë ishin:

R1 = 1.65 kOhm

R2 = 424.5 kOhm

P = 8

w = 120 * pi rad/sek

Hapi 3: Filtri me kalim të ulët

Sinjalet EKG kanë një frekuencë prej 0-150 Hz. Për të parandaluar bashkimin e më shumë zhurmës mbi sinjalin nga gjërat me frekuencë më të lartë se ky diapazon, u zbatua një filtër i ulët i kalimit të ulët ButterWorth me një ndërprerje prej 150Hz në mënyrë që të lejojë vetëm kalimin e sinjalit EKG nëpër qark. Në vend që të zgjidhni menjëherë një vlerë të kondensatorit të disponueshëm, si përbërësit e mëparshëm, vlera e parë e kondensatorit, C2, u zgjodh bazuar në formulën e gjetur më poshtë. Nga ajo vlerë, të gjitha vlerat e tjera të komponentit mund të llogariten dhe pastaj të shtohen në qark duke e mbajtur fitimin përsëri në 1V/V.

C2 ≈ 10/fc uf, ku fc është frekuenca e ndërprerjes (150 Hz për këtë rast).

Pastaj, vlerat e mbetura mund të llogariten siç tregohet në tabelën e përfshirë si imazhi i dytë në këtë hap.

Vlerat përfundimtare të përdorura për t'u vendosur në skemën e mësipërme janë:

C2 = 66 nF

C1 = 33 nF

R1 = 22.47 kOhm

R2 = 22.56 kOhm

Hapi 4: Përgatitja e LabVIEW

Materialet e vetme të kërkuara për këtë pjesë të koleksionit të EKG-së është një kompjuter Windows i pajisur me një kopje 64-bit të LabVIEW dhe një Bordi Kushtëzues i Sinjalit të Instrumenteve Kombëtare () me një modul të vetëm hyrës. Bllok -diagrami funksional brenda LabVIEW duhet të ndërtohet në mënyrën e mëposhtme. Filloni duke hapur një diagram të zbrazët të bllokut funksional.

Vendosni një bllok të Asistentit DAQ dhe rregulloni cilësimet në sa vijon:

Matja: Analog → Tensioni

Mënyra: RSE

Marrja e mostrave: Kampionimi i vazhdueshëm

Mostrat e mbledhura: 2500

Shkalla e marrjes së mostrave: 1000 / sek

Nxjerrni formën e valës së mbledhur në një grafik të formës valore. Për më tepër, llogarisni vlerën maksimale të të dhënave aktuale të formës së valës. Shumëzoni vlerën maksimale të valës me një vlerë të tillë si.8 për të krijuar një prag për zbulimin e pikut, kjo vlerë mund të rregullohet bazuar në nivelin e zhurmës brenda sinjalit. Ushqeni produktin e hapit të mëparshëm si prag dhe grupin e tensionit të papërpunuar si të dhëna për funksionin "Zbulimi i pikut". Tjetra, merrni daljen "Vendndodhja" e grupit të zbulimit të pikut dhe zbritni vlerat e para dhe të dyta. Kjo paraqet ndryshimin në vlerat e indeksit të dy majave në grupin fillestar. Kjo pastaj mund të shndërrohet në një diferencë kohore duke e ndarë vlerën me normën e mostrës, për rastin shembull kjo është 1000 /sek. Së fundi, merrni të kundërtën e kësaj vlere (duke dhënë Hz) dhe shumëzoni me 60 për të marrë rrahjet e zemrës në rrahje në minutë BPM. Bllok -diagrami përfundimtar për këtë duhet të ngjajë me figurën e kokës për këtë hap.

Hapi 5: Integrimi i plotë i sistemit

Tani që të gjithë përbërësit janë ndërtuar individualisht, është koha për të bashkuar qendrën tregtare. Kjo mund të bëhet thjesht duke lidhur lidhjen e daljes së një pjese në hyrjen e segmentit të mëposhtëm. Fazat duhet të lidhen në të njëjtën mënyrë siç shfaqen në këtë Udhëzues. Për fazën e fundit, filtrin ButterWorth, hyrja e tij duhet të jetë e bashkangjitur në njërën nga dy prizat në modulin e hyrjes të bordit të kondicionimit të sinjalit. Plumbi tjetër nga ky modul duhet t'i bashkëngjitet qarqeve në terrenin e përbashkët.

Për përforcuesin e instrumenteve, dy prizat e tij duhet të lidhen secila me një elektrodë EKG/EKG. Kjo bëhet lehtë me përdorimin e dy kapëseve të aligatorit. Pastaj, vendosni një elektrodë në çdo dore. Sigurohuni që të gjitha segmentet e qarkut janë të lidhura dhe që LabVIEW VI po funksionon dhe sistemi duhet të nxjerrë një grafik të formës valore në dritaren LabVIEW.

Dalja duhet të duket e ngjashme me imazhin e dytë të dhënë në këtë hap. Nëse nuk është e ngjashme, vlerat e qarkut tuaj mund të kenë nevojë të rregullohen. Një çështje e zakonshme është se filtri i nivelit nuk do të jetë i përqendruar drejtpërdrejt në 60 Hz dhe mund të jetë paksa i lartë/i ulët. Kjo mund të testohet duke krijuar një komplot bode për filtrin. Në mënyrë ideale, filtri i nivelit do të ketë të paktën 20 dB zbutje në 60 Hz. Gjithashtu mund të jetë e dobishme të kontrolloni që energjia juaj lokale furnizohet me 60 Hz. Nuk është e pazakontë që disa zona të kenë furnizime AC 50 Hz, kjo do të kërkonte përqendrimin e filtrit të nivelit rreth kësaj vlere.