Qarku i thjeshtë i regjistrimit të EKG -së dhe monitori i rrahjeve të zemrës LabVIEW: 5 hapa

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

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

Një nga aspektet më themelore të kujdesit shëndetësor modern, është aftësia për të kapur një valë të zemrës duke përdorur një EKG, ose një elektrokardiogram. Kjo teknikë përdor elektroda sipërfaqësore për të matur modelet e ndryshme elektrike të emetuara nga zemra, në mënyrë që dalja të përdoret si një mjet diagnostikues për të diagnostikuar gjendjet e zemrës dhe mushkërive, siç janë format e ndryshme të takikardisë, bllokut të degëve dhe hipertrofisë. Për të diagnostikuar këto kushte, forma e valës së daljes krahasohet me një sinjal normal të EKG -së.

Për të krijuar një sistem që mund të marrë formën e valës së EKG -së, sinjali duhet së pari të amplifikohet, dhe pastaj të filtrohet në mënyrë të përshtatshme për të hequr zhurmën. Për ta bërë këtë, një qark me tre faza mund të ndërtohet duke përdorur amperë OP.

Ky udhëzues do të sigurojë informacionin e nevojshëm për të hartuar dhe pastaj ndërtuar një qark të thjeshtë të aftë për të regjistruar një sinjal EKG duke përdorur elektroda sipërfaqësore, dhe më pas filtruar atë sinjal për përpunim dhe analizë të mëtejshme. Për më tepër, ky Instructable do të përshkruajë një teknikë të përdorur për të analizuar atë sinjal në mënyrë që të krijojë një paraqitje grafike të daljes së qarkut, si dhe një metodë për llogaritjen e rrahjeve të zemrës nga dalja e qarkut të formës valore EKG.

Shënim: kur hartoni secilën fazë, sigurohuni që të kryeni spastrime AC si në mënyrë eksperimentale, ashtu edhe përmes simulimeve për të siguruar sjelljen e dëshiruar të qarkut.

Hapi 1: Dizajnoni dhe Ndërtoni Përforcuesin e Instrumentacionit

Faza e parë në këtë qark EKG është një përforcues instrumentesh, i cili përbëhet nga tre amperë OP. Dy amperët e parë OP janë hyrje të ruajtur, të cilat më pas futen në një përforcues të tretë OP i cili funksionon si një përforcues diferencial. Sinjalet nga trupi duhet të ruhen ose përndryshe dalja do të zvogëlohet pasi trupi nuk mund të sigurojë shumë rrymë. Përforcuesi diferencial po merr ndryshimin midis dy burimeve të hyrjes për të siguruar një ndryshim potencial të matshëm, ndërsa anulon njëkohësisht zhurmën e zakonshme. Kjo fazë gjithashtu ka një fitim prej 1000, duke amplifikuar mV tipike në një tension më të lexueshëm.

Fitimi i qarkut prej 1000 për amplifikatorin e instrumenteve llogaritet nga ekuacionet e paraqitura. Fitimi i fazës 1 të amplifikatorit të instrumenteve llogaritet me (2), dhe fitimi i fazës 2 të amplifikatorit të instrumenteve llogaritet me (3). K1 dhe K2 u llogaritën në mënyrë që ata të mos ndryshonin nga njëri -tjetri më shumë se një vlerë prej 15.

Për një përfitim prej 1000, K1 mund të vendoset në 40 dhe K2 mund të vendoset në 25. Vlerat e rezistencës mund të llogariten të gjitha, por ky përforcues i veçantë i instrumenteve përdori vlerat e rezistencës më poshtë:

R1 = 40 kΩ

R2 = 780 kΩ

R3 = 4 kΩ

R4 = 100 kΩ

Hapi 2: Dizajnoni dhe Ndërtoni Filtrin Notch

Faza tjetër është një filtër i nivelit për të hequr sinjalin 60 Hz që vjen nga priza e energjisë.

Në filtrin e nivelit, vlera e rezistencës së R1 llogaritet me (4), vlera e R2 me (5) dhe vlera e R3 me (6). Faktori i cilësisë së qarkut, Q, është vendosur në 8 sepse kjo jep një diferencë të arsyeshme gabimi ndërsa është realisht i saktë. Vlera Q mund të llogaritet me (7). Ekuacioni i fundit qeverisës i filtrit të nivelit përdoret për llogaritjen e gjerësisë së brezit dhe përshkruhet nga (8). Përveç faktorit të cilësisë prej 8, filtri i nivelit kishte specifikime të tjera të projektimit të pranishme. Ky filtër është krijuar që të ketë një fitim prej 1 në mënyrë që të mos ndryshojë sinjalin, ndërsa heq sinjalin 60 Hz.

Sipas atyre ekuacioneve, R1 = 11.0524 kΩ, R2 = 2.829 MΩ, R3 = 11.009 kΩ, dhe C1 = 15 nF

Hapi 3: Dizajnoni dhe Ndërtoni Filtrin e Rendit të Dytë të Butterworth Low-Pass

Faza përfundimtare, është një filtër me kalim të ulët për të hequr të gjitha sinjalet që mund të ndodhin mbi përbërësin e frekuencës më të lartë të një valë EKG, siç është zhurma WiFi dhe sinjale të tjera të ambientit që mund të shpërqendrojnë nga sinjali i interesit. Pika -3dB për këtë fazë duhet të jetë rreth ose afër 150 Hz, meqenëse diapazoni standard i sinjaleve të pranishme në një valë EKG varion nga 0.05 Hz në 150 Hz.

Kur dizajnoni filtrin Butterworth të rendit të dytë të kalimit të ulët, qarku përsëri është vendosur të ketë një fitim prej 1, i cili lejoi një dizajn më të thjeshtë të qarkut. Para se të bëni ndonjë llogaritje të mëtejshme, është e rëndësishme të theksohet se frekuenca e dëshiruar e ndërprerjes së filtrit me kalim të ulët është vendosur në 150 Hz. Iestshtë më e lehtë të fillosh duke llogaritur vlerën e kondensatorit 2, C2, pasi ekuacionet e tjera varen nga kjo vlerë. C2 mund të llogaritet me (9). Bazuar në llogaritjen e C2, C1 mund të llogaritet me (10). Në rastin e këtij filtri me kalim të ulët, koeficientët a dhe b përcaktohen ku a = 1.414214, dhe b = 1. Vlera e rezistencës së R1 llogaritet me (11), dhe vlera e rezistencës së R2 llogaritet me (12) Me

Vlerat e mëposhtme janë përdorur:

R1 = 13.842kΩ

R2 = 54.36kΩ

C1 = 38 nF

C1 = 68 nF

Hapi 4: Vendosni programin LabVIEW të përdorur për blerjen dhe analizën e të dhënave

Tjetra, programi kompjuterik LabView mund të përdoret për të krijuar një detyrë që do të krijojë një paraqitje grafike të rrahjeve të zemrës nga një sinjal EKG dhe do të llogarisë shkallën e zemrës nga i njëjti sinjal. Programi LabView e arrin këtë duke pranuar së pari një hyrje analoge nga një bord DAQ, i cili gjithashtu vepron si një konvertues analog në dixhital. Ky sinjal dixhital pastaj analizohet dhe vizatohet më tej, ku grafiku tregon paraqitjen grafike të sinjalit që futet në tabelën DAQ. Forma e valës së sinjalit analizohet duke marrë 80% të vlerave maksimale të sinjalit dixhital që pranohet, dhe më pas përdor një funksion të detektorit të pikut për të zbuluar këto majat e sinjalit. Njëkohësisht, programi merr formën e valës dhe llogarit diferencën kohore midis majave të formës së valës. Zbulimi i pikut shoqërohet me vlerat shoqëruese të 1 ose 0, ku 1 përfaqëson një kulm për të krijuar një indeks të vendndodhjes së majave, dhe ky indeks përdoret më pas në lidhje me diferencën kohore midis pikave për të llogaritur matematikisht shkallën e zemrës në rrahje në minutë (BPM). Shfaqet diagrami i bllokut që është përdorur në programin LabView.

Hapi 5: Asambleja e plotë

Pasi të keni ndërtuar të gjitha qarqet tuaja dhe programin LabVIEW dhe të siguroheni që gjithçka po funksionon siç duhet, jeni gati të regjistroni një sinjal EKG. Në foto është një skemë e mundshme e montimit të sistemit të qarkut të plotë.

Lidhni elektrodën pozitive me dorën tuaj të djathtë dhe një nga hyrjet e përforcuesit të instrumentit të rrethuar, dhe elektrodën negative me dorën tuaj të majtë dhe hyrjen tjetër të amplifikatorit të instrumenteve, siç tregohet në figurë. Rendi i hyrjes së elektrodës nuk ka rëndësi. Së fundi, vendosni një elektrodë tokësore në kyçin e këmbës dhe lidheni me tokën në qarkun tuaj. Urime, keni përfunduar të gjitha hapat e nevojshëm për regjistrimin dhe sinjalin EKG.