Si të ndërtoni një EKG dhe një monitor dixhital të rrahjeve të zemrës: 6 hapa

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

Një elektrokardiogram (EKG) mat aktivitetin elektrik të rrahjeve të zemrës për të treguar se sa shpejt zemra po rrah, si dhe ritmin e saj. Ekziston një impuls elektrik, i njohur gjithashtu si valë, që udhëton nëpër zemër për ta bërë muskulin e zemrës të pompojë gjakun me çdo rrahje. Atria e djathtë dhe e majtë krijojnë valën e parë P, dhe barkushet e poshtme të djathtë dhe të majtë bëjnë kompleksin QRS. Vala përfundimtare T është nga rimëkëmbja elektrike në një gjendje pushimi. Mjekët përdorin sinjale EKG për të diagnostikuar gjendjet e zemrës, kështu që është e rëndësishme të merrni imazhe të qarta.

Qëllimi i këtij udhëzuesi është marrja dhe filtrimi i një sinjali të elektrokardiogramit (EKG) duke kombinuar një përforcues instrumentesh, filtër të nivelit dhe filtër me kalim të ulët në një qark. Pastaj sinjalet do të kalojnë përmes një konvertuesi A/D në LabView për të prodhuar një grafik në kohë reale dhe rrahje zemre në BPM.

"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."

Hapi 1: Hartoni një Përforcues Instrumentacioni

Për të ndërtuar një përforcues instrumentesh, na duhen 3 amper op dhe 4 rezistorë të ndryshëm. Një përforcues instrumentesh rrit fitimin e valës së daljes. Për këtë dizajn, ne synuam një fitim prej 1000V për të marrë një sinjal të mirë. Përdorni ekuacionet e mëposhtme për të llogaritur rezistorët e duhur ku K1 dhe K2 janë fitimi.

Faza 1: K1 = 1 + (2R2/R1)

Faza 2: K2 = -(R4/R3)

Për këtë dizajn, u përdorën R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω.

Hapi 2: Hartoni një filtër të nivelit

Së dyti, ne duhet të ndërtojmë një filtër të nivelit duke përdorur një amplifikator op, rezistorë dhe kondensatorë. Qëllimi i këtij komponenti është të filtrojë zhurmën në 60 Hz. Ne duam të filtrojmë saktësisht në 60 Hz, kështu që gjithçka nën dhe mbi këtë frekuencë do të kalojë, por amplituda e formës së valës do të jetë më e ulët në 60 Hz. Për të përcaktuar parametrat e filtrit, ne përdorëm një fitim prej 1 dhe një faktor cilësor prej 8. Përdorni ekuacionet më poshtë për të llogaritur vlerat e përshtatshme të rezistencës. Q është faktori i cilësisë, w = 2*pi*f, f është frekuenca qendrore (Hz), B është gjerësia e brezit (rad/sek), dhe wc1 dhe wc2 janë frekuencat e ndërprerjes (rad/sek).

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

Q = w/B

B = wc2 - wc1

Hapi 3: Hartoni një filtër me kalim të ulët

Qëllimi i këtij komponenti është të filtrojë frekuencat mbi një frekuencë të caktuar ndërprerjeje (wc), në thelb duke mos i lejuar ato të kalojnë. Ne vendosëm të filtrojmë në frekuencën 250 Hz në mënyrë që të shmangim prerjen shumë pranë frekuencës mesatare të përdorur për të matur një sinjal EKG (150 Hz). Për të llogaritur vlerat që do të përdorim për këtë komponent, ne do të përdorim ekuacionet e mëposhtme:

C1 <= C2 (a^2 + 4b (k-1)) / 4b

C2 = 10/frekuenca e ndërprerjes (Hz)

R1 = 2 / (wc (a*C2 + (a^2 + 4b (k -1) C2^2 - 4b*C1*C2)^(1/2))

R2 = 1 / (b*C1*C2*R1*wc^2)

Ne do ta vendosim fitimin si 1, kështu që R3 bëhet një qark i hapur (pa rezistencë) dhe R4 bëhet një qark i shkurtër (vetëm një tel).

Hapi 4: Testoni qarkun

Një spastrim AC kryhet për secilin komponent për të përcaktuar efikasitetin e filtrit. Fshirja AC mat madhësinë e përbërësit në frekuenca të ndryshme. Ju prisni të shihni forma të ndryshme në varësi të përbërësit. Rëndësia e spastrimit AC është të siguroheni që qarku të funksionojë siç duhet pasi të jetë ndërtuar. Për të kryer këtë test në laborator, thjesht regjistroni Vout/Vin në një sërë frekuencash. Për amplifikatorin e instrumenteve ne testuam nga 50 në 1000 Hz për të marrë një gamë të gjerë. Për filtrin e nivelit, ne testuam nga 10 në 90 Hz për të marrë një ide të mirë se si komponenti reagon rreth 60 Hz. Për filtrin e kalimit të ulët, ne testuam nga 50 në 500 Hz për të kuptuar se si reagon qarku kur është menduar të kalojë dhe kur është menduar të ndalet.

Hapi 5: Qarku EKG në LabView

Tjetra, ju doni të krijoni një diagram bllok në LabView që simulon një sinjal EKG përmes një konvertuesi A/D dhe më pas vizaton sinjalin në kompjuter. Ne filluam duke vendosur parametrat e sinjalit tonë të bordit DAQ duke përcaktuar se çfarë norme mesatare të zemrës prisnim; ne zgjodhëm 60 rrahje në minutë. Pastaj duke përdorur një frekuencë prej 1 kHz, ne ishim në gjendje të përcaktonim se na duhej të shfaqnim afërsisht 3 sekonda për të marrë 2-3 maja EKG në komplotin e formës së valës. Ne shfaqëm 4 sekonda për të siguruar që kapim majat e mjaftueshme të EKG -së. Bllok -diagrami do të lexojë sinjalin në hyrje dhe do të përdorë zbulimin e pikut për të përcaktuar se sa shpesh ndodh një rrahje e plotë e zemrës.

Hapi 6: EKG dhe Ritmi i Zemrës

Duke përdorur kodin nga bllok diagrami, EKG do të shfaqet në kutinë e formës së valës dhe rrahjet në minutë do të shfaqen pranë tij. Tani keni një monitor të rrahjeve të zemrës që punon! Për ta sfiduar veten edhe më shumë, provoni të përdorni qarkun tuaj dhe elektrodat për të shfaqur rrahjet tuaja të zemrës në kohë reale!