Qarku EKG: 7 hapa

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

Një EKG është një test që mat aktivitetin elektrik të zemrës duke regjistruar ritmin dhe aktivitetin e zemrës. Punon duke marrë dhe lexuar sinjale nga zemra duke përdorur kabllo që janë ngjitur në një makinë elektrokardiografike. Ky udhëzues do t'ju tregojë se si të ndërtoni një qark që regjistron, filtron dhe shfaq sinjalin bioelektrik të zemrës. 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.

Ky qark përmban tre faza të ndryshme të lidhura së bashku në seri me një program LabView. Rezistencat në amplifikatorin e instrumenteve u llogaritën me një fitim prej 975 për të siguruar që sinjalet e vogla nga zemra ende mund të merren në qark. Filtri i nivelit nxjerr zhurmën 60 Hz nga priza e energjisë në mur. Filtri me kalim të ulët siguron që zhurma me frekuencë të lartë të hiqet nga qarku për zbulimin më të mirë të sinjalit.

Para fillimit të këtij Udhëzuesi, do të ishte e dobishme të njiheni me Përforcuesin Operacional të Qëllimit të Përgjithshëm uA741. Kunjat e ndryshëm në op-amp kanë qëllime të ndryshme dhe qarku nuk do të funksionojë nëse lidhen gabimisht. Lidhja e kunjave me dërrasën e bukës në mënyrë të gabuar është gjithashtu një mënyrë e thjeshtë për të skuqur op-amp dhe për ta bërë atë jo-funksionale. Lidhja më poshtë përmban skemën e përdorur për op-amps në këtë udhëzues.

Burimi i Imazhit:

Hapi 1: Mblidhni materialet

Materialet e nevojshme për të 3 fazat e filtrit:

• Osciloskop
• Gjenerator funksionesh
• Furnizimi me energji (+15V, -15V)
• Dërrasë buke pa saldim
• Kabllo të ndryshme banane dhe kapëse aligatorësh
• Ngjitëset e elektrodave të EKG -së
• Tela të ndryshëm kërcyes

Përforcuesi i instrumenteve:

• 3 op-amps (uA741)

• Rezistentët:

  • 1 kΩ x 3
  • 12 kΩ x 2
  • 39 kΩ x 2

Filtri i nivelit:

• 1 op-amp (uA741)

• Rezistentët:

  • 1.6 kΩ x 2
  • 417 kΩ

• Kondensatorët:

  • 100 nF x 2
  • 200 nF

Filtri me kalim të ulët:

• 1 Op-Amp (uA741)

• Rezistentët:

  • 23.8 kΩ
  • 43 kΩ

• Kondensatorët:

  • 22 nF
  • 47 nF

Hapi 2: Ndërtoni Amplifikatorin e Instrumentacionit

Sinjalet biologjike shpesh prodhojnë vetëm tensione midis 0.2 dhe 2 mV [2]. Këto tensione janë shumë të vogla për tu analizuar në oshiloskop, kështu që na duhej të ndërtonim një përforcues.

Pasi të jetë ndërtuar qarku juaj, provoni që të siguroheni që ai punon siç duhet duke matur tensionin në Vout (treguar si nyja 2 në imazhin e mësipërm). Ne përdorëm gjeneratorin e funksionit për të dërguar një valë sinus me një tension amplitudë hyrës prej 20 mV në amplifikatorin tonë të instrumenteve. Çdo gjë shumë më lart se kjo nuk do t'ju japë rezultatet që po kërkoni sepse amperët op po merrnin vetëm një sasi të caktuar të fuqisë -15 dhe +15 V. Krahasoni daljen e gjeneratorit të funksionit me daljen e amplifikatorit tuaj të instrumenteve dhe shikoni për një fitim afër 1000 V. (Vout/Vin duhet të jetë shumë afër 1000).

Këshillë për zgjidhjen e problemeve: Sigurohuni që të gjithë rezistorët të jenë në intervalin kΩ.

[2] “Kondicionimi i sinjalit të Elektrokardiografisë (EKG) me Performancë të Lartë | Arsimi | Pajisjet analoge. " [Online]. Në dispozicion: https://www.analog.com/en/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html. [Qasur: 10-Dhjetor-2017].]

Hapi 3: Ndërtoni filtrin e nivelit

Filtri ynë i nivelit u krijua për të filtruar një frekuencë në 60 Hz. Ne duam të filtrojmë 60 Hz nga sinjali ynë sepse kjo është frekuenca e rrymës alternative që gjendet në prizat elektrike.

Kur testoni filtrin e nivelit, matni raportin kulmin-kulmin midis grafikëve hyrës dhe dalës. Në 60 Hz, duhet të ketë një raport prej -20 dB ose më mirë. Kjo ndodh sepse në -20 dB, voltazhi i daljes është në thelb 0V, që do të thotë se keni filtruar me sukses sinjalin në 60 Hz! Provoni frekuencat rreth 60 Hz gjithashtu për t'u siguruar që asnjë frekuencë tjetër nuk filtrohet rastësisht.

Këshillë për zgjidhjen e problemeve: Nëse nuk mund të merrni saktësisht -20dB në 60 Hz, zgjidhni një rezistencë dhe ndryshojeni pak derisa të merrni rezultatet e dëshiruara. Ne duhej të luanim me vlerën e R2 derisa të merrnim rezultatet që donim.

Hapi 4: Ndërtoni një filtër me kalim të ulët

Filtri ynë i kalimit të ulët është projektuar me një frekuencë ndërprerjeje prej 150 Hz. Ne zgjodhëm këtë ndërprerje sepse diapazoni më i gjerë diagnostikues për një EKG është 0.05 Hz - 150 Hz, duke supozuar një mjedis pa lëvizje dhe zhurmë të ulët [3]. Filtri me kalim të ulët është në gjendje të heqë qafe zhurmën me frekuencë të lartë që vjen nga muskujt ose pjesë të tjera të trupit [4].

Për të testuar këtë qark për të siguruar që ai po punon si duhet, matni Vout (treguar si nyja 1 në diagramin e qarkut). Në 150 Hz, amplituda e sinjalit dalës duhet të jetë 0.7 herë amplituda e sinjalit hyrës. Ne përdorëm një sinjal hyrës prej 1V në mënyrë që të mund të kuptonim lehtë që dalja jonë duhet të jetë 0.7 në 150 Hz.

Këshilla për zgjidhjen e problemeve: përderisa frekuenca juaj e ndërprerjes është brenda disa Hz prej 150 Hz qarku juaj duhet të funksionojë akoma. Ndërprerja jonë përfundoi në 153 Hz. Gama për sinjalet biologjike do të luhatet pak në trup, për sa kohë që nuk jeni të fikur më shumë se disa Hz, qarku juaj duhet të funksionojë akoma.

[3] “Filtrat EKG | MEDTEQ. " [Online]. Në dispozicion: https://www.medteq.info/med/ECGFilters. [Qasur: 10-Dhjetor-2017].

[4] K. L. Venkatachalam, J. E. Herbrandson dhe S. J. Asirvatham, “Sinjalet dhe Përpunimi i Sinjalit për Elektrofiziologun: Pjesa I: Blerja e Elektrogramit”, Rreth. Aritmia Elektrofiziol., Vëll. 4, jo 6, faqe 965–973, dhjetor 2011.

Hapi 5: Krijoni një program LabView

[5] "BME 305 Design Lab Project" (Vjeshtë 2017).

Ky bllok skemë labview është krijuar për të analizuar sinjalin që kalon përmes programit, për të zbuluar majat e EKG -së, për të mbledhur diferencën kohore midis majave dhe për të llogaritur matematikisht BPM. Gjithashtu nxjerr një grafik të formës valore të EKG -së.

Hapi 6: Lidhni të tria fazat

Lidhni të tre qarqet në seri duke lidhur daljen e amplifikatorit të instrumenteve me hyrjen e filtrit të nivelit dhe daljen e filtrit të nivelit me hyrjen e filtrit të kalimit të ulët. Lidhni daljen e filtrit të kalimit të ulët me ndihmësin DAQ dhe lidhni ndihmësin DAQ me kompjuterin. Kur lidhni qarqet së bashku, sigurohuni që shiritat e energjisë për secilën dërrasë të ngushtë të jenë të lidhura dhe shiritat e tokëzimit të jenë të lidhur të gjithë me të njëjtin terminal tokësor.

Në përforcuesin e instrumenteve, op-amp-i i dytë duhet të jetë i pabazuar në mënyrë që dy priza elektrodash që janë të lidhura me subjektin e provës të mund të lidhen secili me një op op të ndryshëm në fazën e parë të atij filtri.

Hapi 7: Merrni sinjale nga një subjekt testimi njerëzor

Një afishe elektrodë duhet të vendoset në çdo dore, dhe një duhet të vendoset në kyçin e këmbës për tokë. Përdorni kapësa aligatori për të lidhur dy elektroda dore në hyrjet e amplifikatorit të instrumenteve dhe kyçin e këmbës në tokë. Kur të jeni gati, klikoni "drejtuar" në programin LabView dhe shihni rrahjet e zemrës dhe EKG -në në ekran!