Monitoruesi EKG: 8 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.

Elektrokardiografia është procesi i regjistrimit të sinjaleve elektrike të krijuara nga zemra e një pacienti për të marrë informacion në lidhje me aktivitetin e zemrës. Në mënyrë që sinjali elektrik të kapet në mënyrë efektive, ai duhet të filtrohet dhe amplifikohet përmes përbërësve elektrikë. Informacioni gjithashtu duhet t'i paraqitet një përdoruesi në një mënyrë të qartë dhe efektive.

Instruksioni i mëposhtëm përshkruan se si të ndërtoni qarkun e amplifikimit/filtrimit, si dhe një ndërfaqe të përdoruesit. Ai përfshin ndërtimin e një përforcuesi të instrumenteve, një filtër të nivelit, një filtër me kalim të ulët dhe një ndërfaqe përdoruesi në LabVIEW.

Hapi i parë në proces është përcaktimi i kërkesave të qarkut analog. Pas përcaktimit të kërkesave, merren vendime se cilat përbërës kryesorë do të përbëjnë qarkun. Më vonë, detaje më të vogla janë adresuar në lidhje me karakteristikat e këtyre përbërësve kryesorë, dhe më në fund faza e projektimit të qarkut përfundohet duke përcaktuar vlerat e sakta të çdo rezistence dhe kondensatori në qark.

Hapi 1: Përcaktimi i Kërkesave dhe Komponentëve Primarë

Puna e qarkut është të amplifikojë sinjalin EKG të gjeneruar nga pacienti dhe të filtrojë të gjithë zhurmën e lidhur. Sinjali i papërpunuar përbëhet nga një formë vale komplekse me një amplitudë maksimale prej afërsisht 2 mV dhe përbërës të frekuencës në intervalin 100 Hz deri 250 Hz në kompleksin QRS. Ky është sinjali që duhet përforcuar dhe regjistruar.

Mbi atë sinjal interesi, zhurma prodhohet nga disa burime. Furnizimet me energji gjenerojnë zhurmë 60 Hz dhe lëvizja e pacientit prodhon objekte në rangun më të vogël se 1 Hz. Më shumë zhurmë me frekuencë të lartë futet nga rrezatimi në sfond dhe sinjalet e telekomunikacionit, siç janë telefonat celularë dhe interneti pa tel. Ky koleksion i zhurmës është sinjali që duhet filtruar.

Qarku duhet së pari të amplifikojë sinjalin e papërpunuar. Pastaj duhet të filtrojë zhurmën 60 Hz, dhe çdo zhurmë tjetër mbi 160 Hz. Filtrimi i zhurmës me frekuencë të ulët që lidhet me lëvizjen e pacientit konsiderohet i panevojshëm, pasi pacienti thjesht mund të udhëzohet të qëndrojë i qetë.

Për shkak se sinjali matet si diferenca në potencialin midis dy elektrodave të vendosura tek pacienti, amplifikimi arrihet përmes përdorimit të një amplifikuesi të instrumenteve. Mund të përdoret gjithashtu një përforcues i thjeshtë ndryshimi, por amperët e instrumenteve shpesh performojnë më mirë në lidhje me refuzimin dhe tolerancat e zhurmës. Filtrimi 60 Hz arrihet duke përdorur një filtër të nivelit, dhe pjesa tjetër e filtrimit me frekuencë të lartë arrihet duke përdorur një filtër me kalim të ulët. Këta tre elementë përbëjnë të gjithë qarkun analog.

Duke ditur tre elementët e qarkut, detaje më të vogla mund të përcaktohen në lidhje me fitimet, frekuencat e ndërprerjes dhe gjerësinë e brezit të përbërësve.

Përforcuesi i instrumenteve do të vendoset në një fitim prej 670. Ky është mjaft i madh për të regjistruar një sinjal të vogël EKG, por edhe mjaft i vogël për të siguruar që op-amps të sillen brenda intervalit të tyre linear kur testojnë qarkun me sinjale afër 20 mV, si është minimumi në disa gjeneratorë funksionesh.

Filtri i nivelit do të përqendrohet në 60 Hz.

Filtri i kalimit të ulët do të ketë një frekuencë ndërprerjeje prej 160 Hz. Kjo ende duhet të kapë shumicën e kompleksit QRS dhe të refuzojë zhurmën e sfondit me frekuencë të lartë.

Hapi 2: Përforcuesi i instrumenteve

Skemat e mësipërme përshkruajnë përforcuesin e instrumenteve.

Përforcuesi ka dy faza. Faza e parë përbëhet nga dy op-amps në të majtë të imazheve të mësipërme, dhe faza e dytë përbëhet nga op-amp i vetëm në të djathtë. Fitimi i secilës prej këtyre mund të modulohet sipas dëshirës, por ne kemi vendosur ta ndërtojmë atë me një fitim prej 670 V/V. Kjo mund të arrihet me vlerat e mëposhtme të rezistencës:

R1: 100 Ohms

R2: 3300 Ohms

R3: 100 Ohms

R4: 1000 Ohms

Hapi 3: Filtri i nivelit

Skemat e mësipërme përshkruajnë filtrin e nivelit. Ky është një filtër aktiv, kështu që ne mund të zgjedhim ta bëjmë atë të amplifikojë ose të dobësojë një sinjal nëse dëshirojmë, por ne tashmë kemi arritur të gjithë amplifikimin e nevojshëm, kështu që ne zgjedhim një përfitim prej një për këtë op-amp. Frekuenca e Qendrës duhet të jetë 60 Hz dhe faktori i cilësisë duhet të jetë 8. Kjo mund të arrihet me vlerat e mëposhtme të komponentit:

R1: 503 Ohms

R2: 128612 Ohms

R3: 503 Ohm

C: 0.33 mikroFarad

Hapi 4: Filtri me kalim të ulët

Përsëri, ky është një filtër aktiv, kështu që ne mund të zgjedhim çdo fitim që duam, por ne do të zgjedhim 1. Kjo arrihet duke e kthyer R4 më lart në një qark të shkurtër, dhe R3 në një qark të hapur. Pjesa tjetër, si me përbërësit e tjerë, arrihet duke përdorur kërkesat tona të përcaktuara më parë në kombinim me ekuacionet që qeverisin qarqet për të marrë vlerat e elementeve individuale:

R1: 12056 Ohms

R2: 19873.6 Ohms

C1: 0.047 mikroFarada

C2: 0.1 mikroFarad

Hapi 5: Hartoni një qark të plotë virtualisht

Hartimi i një qarku në një softuer të ndërtimit të një qarku virtual si PSPICE mund të jetë shumë i dobishëm në kapjen e gabimeve dhe forcimin e planeve para se të kaloni në fabrikimin e qarkut real analog. Në këtë pikë, mund të kapni spastrimet AC të qarkut për të siguruar që gjithçka sillet sipas planit.

Hapi 6: Ndërtoni qark të plotë

Qarku mund të ndërtohet në çfarëdo mënyre që ju pëlqen, por një tabelë buke u zgjodh për këtë rast.

Rekomandohet montimi në një dërrasë buke sepse është më e lehtë sesa bashkimi, por bashkimi do të jepte më shumë qëndrueshmëri. Rekomandohet gjithashtu vendosja e një kondensatori të anashkalimit 0.1 microFarad në tokë paralelisht me burimin e energjisë, pasi kjo ndihmon në eliminimin e devijimeve të padëshiruara nga fuqia konstante.

Hapi 7: Ndërfaqja e përdoruesit LabVIEW

Ndërfaqja e përdoruesit LabVIEW është një mjet për shndërrimin nga sinjalet analoge në paraqitje vizuale dhe numerike të sinjalit të EKG -së që janë të lehta për t'u interpretuar nga një përdorues. Një bord DAQ përdoret për të kthyer sinjalin nga analog në dixhital, dhe të dhënat importohen në LabVIEW.

Softueri është një program i bazuar në objekte që ndihmon në përpunimin e të dhënave dhe krijimin e ndërfaqes. Të dhënat së pari paraqiten vizualisht nga grafiku, dhe më pas kryhet një përpunim i sinjalit në mënyrë që të përcaktohet frekuenca e rrahjeve të zemrës në mënyrë që të shfaqet pranë grafikut.

Për të përcaktuar frekuencën e rrahjeve të zemrës, duhet të zbuloni rrahjet e zemrës. Kjo mund të arrihet me objektin e zbulimit të pikut të Lab VIEW. Objekti nxjerr indekset e majave në grupin e të dhënave të marra, të cilat më pas mund të përdoren në llogaritjet për të përcaktuar kohën që kalon midis rrahjeve të zemrës.

Për shkak se detajet e LabVIEW do të ishin krejtësisht të ndryshme të udhëzueshme, ne do t'i lëmë detajet një burimi tjetër. Punimet e sakta të programit mund të shihen në bllok -diagramin e paraqitur më sipër.

Hapi 8: Ndërfaqja përfundimtare e përdoruesit LabVIEW

Ndërfaqja përfundimtare e përdoruesit shfaq një sinjal të përforcuar, filtruar, konvertuar dhe përpunuar së bashku me leximin e frekuencës së zemrës në rrahje në minutë