Ndërtoni EKG tuaj!: 10 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 matjet e vërteta të EKG-së, ju lutemi sigurohuni që qarku dhe lidhjet qark-instrument të përdorin teknikat e duhura të izolimit

Rrahjet e zemrës përbëhen nga kontraktimet ritmike të rregulluara nga paraqitja spontane e depolarizimeve elektrike në miocitet kardiake (qelizat e muskujve të zemrës). Një aktivitet i tillë elektrik mund të kapet duke vendosur elektroda regjistruese jo invazive përgjatë pozicioneve të ndryshme të trupit. Edhe me një kuptim hyrës të qarkut dhe bioelektricitetit, këto sinjale mund të kapen me lehtësi relative. Në këtë Instructable ne prezantojmë një metodologji të thjeshtuar që mund të përdoret për të kapur një sinjal elektrokardiografik me pajisje praktike dhe të lira. Gjatë gjithë kohës, ne do të nxjerrim në pah konsideratat thelbësore në marrjen e sinjaleve të tilla dhe do të paraqesim teknika për analizën programore të sinjaleve.

Hapi 1: Një përmbledhje e veçorive

Pajisja që po ndërtoni do të funksionojë përmes veçorive të mëposhtme:

1. Regjistrimet e elektrodave
2. Përforcues instrumentesh
3. Filtri i nivelit
4. Filtër me kalim të ulët
5. Konvertimi analog-në-dixhital
6. Analiza e sinjalit duke përdorur LabView

Disa komponentë kryesorë që do t'ju nevojiten:

1. NI LabView
2. Bordi i marrjes së të dhënave NI (për hyrjet në LabView)
3. Furnizimi me energji DC (për fuqizimin e amplifikatorëve operacionalë)
4. Mbulesa elektrodash të lëkurës për regjistrimet e elektrodave
5. OSE një gjenerator funksionesh që mund të krijojë një sinjal të simuluar EKG

Le të fillojmë!

Hapi 2: Hartoni një filtër me kalim të ulët

Një EKG normale përmban karakteristika të identifikueshme në formën e valës së sinjalit të quajtur vala P, kompleksi QRS dhe vala T. Të gjitha tiparet e EKG do të shfaqen në intervalin e frekuencës nën 250 Hz, dhe si e tillë, është e rëndësishme të kapni vetëm tiparet e interesit kur regjistroni një EKG nga elektrodat. Një filtër me kalim të ulët me një frekuencë ndërprerëse prej 250 Hz do të sigurojë që asnjë zhurmë me frekuencë të lartë të mos kapet në sinjal

Hapi 3: Hartoni një filtër Notch

Një filtër me një frekuencë prej 60 Hz është i dobishëm për të hequr zhurmën nga çdo furnizim me energji që lidhet me regjistrimin e EKG. Frekuencat e ndërprerjes midis 56.5 Hz dhe 64 Hz do të lejojnë që sinjale me frekuenca jashtë atij diapazoni të kalojnë. Një faktor cilësor prej 8 u aplikua në filtër. U zgjodh një kapacitet prej 0.1 uF. Rezistencat eksperimentale janë zgjedhur si më poshtë: R1 = R3 = 1.5 kOhms, R2 = 502 kOhms. Këto vlera u përdorën për të ndërtuar filtrin e nivelit.

Hapi 4: Hartoni një Përforcues Instrumentacioni

Një përforcues instrumentesh me një përfitim prej 1000 V/V do të amplifikojë të gjithë sinjalet e filtruara për të lejuar lehtësinë e matjes. Përforcuesi përdor një seri përforcuesish operacionalë dhe ndahet në dy faza (majtas dhe djathtas) me fitimin përkatës K1 dhe K2. Imazhi i mësipërm shfaq një skemë të qarkut që mund të arrijë këtë rezultat dhe Figura 6 detajon llogaritjet e bëra.

Hapi 5: Lidheni të gjitha së bashku

Tre fazat e amplifikimit dhe filtrimit kombinohen në Figurën 7 më poshtë. Përforcuesi i instrumenteve përforcon hyrjen e frekuencës sinusoidale me një fitim prej 1000V/V. Tjetra, filtri i nivelit heq të gjithë frekuencën e sinjalit prej 60 Hz me një faktor cilësie 8. Së fundi, sinjali kalon përmes një filtri me kalim të ulët që zbut sinjalet përtej një frekuence prej 250 Hz. Figura e mësipërme tregon sistemin e plotë të krijuar në mënyrë eksperimentale.

Hapi 6:… dhe sigurohuni që funksionon

Nëse keni një gjenerator funksionesh, duhet të ndërtoni një kurbë të përgjigjes së frekuencës për të siguruar një përgjigje të duhur. Imazhi i mësipërm tregon sistemin e plotë dhe kurbën e përgjigjes së frekuencës që duhet të prisni. Nëse sistemi juaj duket se po funksionon, atëherë jeni gati për të kaluar në hapin tjetër: konvertimin e sinjalit analog në dixhital!

Hapi 7: (Opsionale) Vizualizoni EKG -në tuaj në Oscilloscope

EKG regjistron një sinjal me dy elektroda dhe përdor një elektrodë të tretë si tokë. Me elektrodat tuaja të regjistrimit të EKG -së, futni njërën në njërën hyrje të amplifikatorit të instrumenteve, tjetrën në hyrjen tjetër të amplimentimit të instrumenteve dhe lidhni të tretën me tokën në tabelën tuaj të bukës. Tjetra, vendosni një elektrodë në njërën dore, tjetrën në dore tjetër dhe terren në kyçin e këmbës. Ky është një konfigurim Lead 1 për një EKG. Për të vizualizuar sinjalin në oshiloskopin tuaj, përdorni një sondë oshiloskopi për të matur daljen tuaj të fazës së tretë.

Hapi 8: Fitoni të dhëna me DAQ të Instrumenteve Kombëtare

Nëse doni të analizoni sinjalin tuaj në LabView, do t'ju duhet një mënyrë për të mbledhur të dhëna analoge nga EKG -ja juaj dhe për t'i transferuar ato në kompjuter. Ka të gjitha llojet e mënyrave për të marrë të dhëna! National Instruments është një kompani e specializuar në pajisjet për marrjen e të dhënave dhe pajisjet e analizës së të dhënave. Ata janë një vend i mirë për të kërkuar mjete për të mbledhur të dhëna. Ju gjithashtu mund të blini çipin tuaj analog të lirë në konvertues dixhital dhe të përdorni një Raspberry Pi për të transmetuar sinjalin tuaj! Ky është ndoshta opsioni më i lirë. Në këtë rast, ne tashmë kishim një modul NI DAQ një NI ADC dhe LabView në shtëpi, kështu që ne qëndruam me harduerin dhe softuerin në mënyrë rigoroze National Instruments.

Hapi 9: Importoni të dhëna në LabVIEW

Gjuha vizuale e programimit LabVIEW u përdor për të analizuar të dhënat e mbledhura nga sistemi analog i amplifikimit/filtrimit. Të dhënat u mblodhën nga njësia NI DAQ me DAQ Assistant, një funksion i integruar i mbledhjes së të dhënave në LabVIEW. Duke përdorur kontrollet LabView, numri i mostrave dhe kohëzgjatja e mbledhjes së mostrës u përcaktuan në mënyrë programore. Kontrollet janë të rregullueshme me dorë, duke i lejuar përdoruesit të rregullojë me lehtësi parametrat e hyrjes. Me numrin e përgjithshëm të mostrave dhe kohëzgjatjen e kohës të njohur, u krijua një vektor kohor me secilën vlerë të indeksit që përfaqëson kohën përkatëse në secilën mostër në sinjalin e kapur.

Hapi 10: Formatoni, Analizoni dhe Jeni Përfunduar

Të dhënat nga funksioni i asistentit DAQ u shndërruan në një format të përdorshëm. Sinjali u rikrijua si një grup 1D dyshe duke konvertuar së pari llojin e të dhënave të daljes DAQ në një lloj të dhënash të formës valore dhe më pas duke u konvertuar në një palë dyshe të grupuara (X, Y). Çdo vlerë Y nga çifti (X, Y) u përzgjodh dhe u fut në një grup fillimisht të zbrazët 1D të dysheve me ndihmën e një strukture rrethore. Grupi 1D i dysheve dhe vektorit përkatës të kohës u vizatua në një grafik XY. Njëkohësisht, vlera maksimale e grupit 1D të dysheve u identifikua me një funksion identifikimi të vlerës maksimale. Gjashtë të dhjetat e vlerës maksimale u përdorën si prag për një algoritëm të zbulimit të pikut të integruar në LabView. Vlerat kulmore të grupit 1D të dysheve u identifikuan me funksionin e zbulimit të pikut. Me vendet e pikut të njohura, diferenca kohore midis secilës majë u llogarit. Ky ndryshim kohor, në njësi sekondash për majë, u shndërrua në maja në minutë. Vlera që rezultoi u konsiderua se përfaqësonte rrahjet e zemrës në rrahje në minutë.

Kjo eshte! Tani keni mbledhur dhe analizuar një sinjal EKG!