EKQ toplama dövrəsi: 5 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

DİQQƏT: Bu tibbi cihaz deyil. Bu yalnız simulyasiya edilmiş siqnallardan istifadə edərək təhsil məqsədləri üçündür. Bu dövrəni real EKQ ölçmələri üçün istifadə edirsinizsə, zəhmət olmasa dövrənin və dövrə-cihaz əlaqələrinin düzgün izolyasiya üsullarından istifadə etdiyinə əmin olun

Günümüzün səhiyyə sənayesində bəlkə də ən geniş yayılmış fizioloji ölçü Elektrokardioqramdır (EKQ/EKQ). Ürək dərəcəsi monitorunun ənənəvi "bip" səsini eşitmədən və ya xəstənin otağında ekranda EKQ dalğasının yuvarlandığını görmədən xəstəxana və ya təcili yardım otağından keçmək çətindir. Bəs müasir səhiyyə ilə bu qədər əlaqəli olan bu ölçü nədir?

Elektrokardioqram tez -tez ürəyin fiziki fəaliyyətini qeyd etmək üçün səhv edilir, lakin adından da göründüyü kimi əslində ürək əzələlərinin elektrik fəaliyyətinin, depolarizasiyasının və repolarizasiyasının qeydidir. Qeydə alınan dalğa formasını təhlil edərək, həkimlər ürəyin elektrik sisteminin davranışı haqqında fikir əldə edə bilirlər. EKQ məlumatlarından edilən bəzi ümumi diaqnozlar bunlardır: miokard infarktı, ağciyər emboliyası, aritmiyalar və AV blokları.

Aşağıdakı Təlimat, xəstəxanalarda olduğu kimi sadə səth elektrodları istifadə edərək EKQ toplaya bilən əsas elektrik dövrəsinin qurulması üçün istifadə olunan prosesi və prinsipləri izah edəcək.

Addım 1: Alət Gücləndiricisi dizayn edin

EKQ siqnalını qeyd etmək üçün lazım olan ilk dövrə elementi bir cihaz gücləndiricisidir. Bu gücləndiricinin iki təsiri var.

1. Qeyd elektrodları ilə dövrənin qalan hissəsi arasında elektron tampon yaradır. Bu, elektrodlardan tələb olunan cərəyanı praktik olaraq sıfıra endirir. Giriş empedansının səbəb olduğu çox az təhriflə siqnal toplanmasına icazə verilir.

2. Qeydə alınan siqnalı fərqli şəkildə gücləndirir. Bu o deməkdir ki, hər iki qeyd elektrodunda ortaq olan hər hansı bir siqnal güclənməyəcək, fərqlər isə (vacib hissələr) olacaq.

Tipik olaraq EKQ üçün səthi elektrod qeydləri milliVolt aralığında olacaq. Buna görə də, bu siqnalın bir aralığa daxil olması üçün 1000 V/V amplifikasiya (K) ilə işləyə bilərik.

Yuxarıda göstərilən gücləndiricinin idarə tənlikləri:

K1 = 1 + 2*R2 / R1, bu mərhələ 1 qazancdır

K2 = - R4/R3, bu mərhələ 2 qazancdır

Qeyd edək ki, ideal olaraq K1 və K2 təxminən bərabər olmalıdır və istənilən amplifikasiyaya nail olmaq üçün K1 * K2 = 1000

Dövrümüzdə istifadə olunan son dəyərlər…

R1 = 6.5 kOhm

R2 = 100 kOhm

R3 = 3.17 kOhm

R4 = 100 kOhm

Addım 2: Çentik filtrinin dizaynı

Çox güman ki, müasir dünyada EKQ -nin toplanmasının digər elektron cihazların yanında, hətta yerli elektrik xətlərindən elektriklə təmin olunan bir binada aparılacağı ehtimal olunur. Təəssüf ki, verilən enerjinin yüksək gərginlikli və salınan təbiəti, yaxınlığındakı praktiki olaraq hər hansı bir keçirici materialda böyük miqdarda elektrik "səs-küy" çıxaracağı deməkdir; bura EKQ toplama dövrəmizi qurmaq üçün istifadə olunan tellər və dövrə elementləri daxildir.

Bununla mübarizə aparmaq üçün, yerli enerji təchizatı tərəfindən yaranan səs -küyə bərabər olan hər hansı bir siqnal (şəbəkə zümrəsi adlanır) sadəcə süzülə bilər və əslində silinə bilər. ABŞ-da elektrik şəbəkəsi 60 Hz tezliyi ilə 110-120V təmin edir. Buna görə, 60 Hz tezliyi olan hər hansı bir siqnal komponentini süzməliyik. Xoşbəxtlikdən, bu daha əvvəl dəfələrlə edildi və yalnız bir çentik filtrinin dizaynını tələb edir (yuxarıdakı şəkil).

Bu filtri tənzimləyən tənliklər…

R1 = 1 / (2 * Q * w * C)

R2 = (2 * Q) / (w * C)

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

Q = w / B

burada wc2 yüksək kəsilmə tezliyi, w2 aşağı kəsmə tezliyi, w rad/saniyədə kəsmə tezliyi və Q keyfiyyət faktoru

Qeyd edək ki, C sərbəst seçilə bilən bir dəyərdir. Dövrümüzdə aşağıdakı dəyərlər istifadə edildi:

R1 = 1.65 kOhm

R2 = 424.5 kOhm

Q = 8

w = 120 * pi rad/san

Addım 3: Aşağı keçid filtri

EKQ siqnalları təxminən 0 - 150Hz tezliyə malikdir. Bu diapazondan daha yüksək tezliyə malik olan şeylərdən gələn siqnala daha çox səs -küyün qoşulmasının qarşısını almaq üçün, EKQ siqnalının yalnız dövrədən keçməsinə icazə vermək üçün 150 Hz kəsikli ikinci dərəcəli aşağı keçidli ButterWorth filtri tətbiq edildi. Əvvəlki komponentlər kimi hazır olan bir kondansatör dəyərini dərhal seçmək əvəzinə, aşağıda göstərilən düstura əsasən ilk kondansatör dəyəri C2 seçildi. Bu dəyərdən, bütün digər komponent dəyərləri hesablana bilər və sonra qazanc yenidən 1V/V -də saxlanılarkən dövrə əlavə edilə bilər.

C2 ≈ 10/fc uf, burada fc kəsilmə tezliyidir (bu halda 150 Hz).

Sonra, qalan dəyərlər bu addımdakı ikinci şəkil olaraq daxil edilən cədvəldə göstərildiyi kimi hesablana bilər.

Yuxarıdakı sxemdə yerləşdirilmək üçün istifadə olunan son dəyərlər:

C2 = 66 nF

C1 = 33 nF

R1 = 22.47 kOhm

R2 = 22.56 kOhm

Addım 4: LabVIEW Hazırlanması

EKQ kolleksiyasının bu bölməsi üçün tələb olunan yeganə materiallar, LabVIEW-in 64 bitlik bir nüsxəsi və tək giriş modulu olan Milli Alətlərin Siqnal Kondisioner lövhəsi () ilə təchiz olunmuş Windows kompüteridir. LabVIEW -dəki funksional blok diaqramı aşağıdakı şəkildə qurulmalıdır. Boş bir Funksional Blok Şeması açaraq başlayın.

Bir DAQ köməkçisi bloku daxil edin və parametrləri aşağıdakılara uyğunlaşdırın:

Ölçmə: Analog → Gərginlik

Rejim: RSE

Nümunə götürmə: Davamlı Nümunə götürmə

Toplanan nümunələr: 2500

Nümunə götürmə sürəti: 1000 / san

Toplanan dalğa formasını dalğa şəkli qrafikinə çıxarın. Əlavə olaraq, mövcud dalğa məlumatlarının maksimum dəyərini hesablayın. Maksimum dalğa dəyərini.8 kimi bir dəyərlə vuraraq zirvəni aşkar etmək üçün bir eşik yaradın, bu dəyər siqnaldakı səs -küy səviyyəsinə görə tənzimlənə bilər. "Peak Detection" funksiyası üçün data olaraq əvvəlki addımın məhsulunu eşik və xam gərginlik dizisi olaraq verin. Sonra, pik aşkarlama massivinin "Yer" çıxışını götürün və birinci və ikinci dəyərləri çıxarın. Bu, ilk sıradakı iki zirvənin indeks dəyərlərindəki fərqi təmsil edir. Bu daha sonra dəyəri nümunə nisbətinə bölməklə vaxt fərqinə çevrilə bilər, məsələn bu halda 1000 /san. Nəhayət, bu dəyərin tərsini (Hz verərək) götürün və 60 -a vuraraq dəqiqədə BPM -də nəbz vuruşunu əldə edin. Bunun üçün son blok diaqramı bu addımın başlıq şəklinə bənzəməlidir.

Addım 5: Tam Sistem İnteqrasiyası

İndi bütün komponentlər fərdi olaraq qurulduğundan, ticarət mərkəzini bir araya gətirməyin vaxtı gəldi. Bu, yalnız bir hissənin çıxışını aşağıdakı seqmentin girişinə bağlamaqla edilə bilər. Mərhələlər bu Təlimatda göstərildiyi kimi eyni şəkildə bağlanmalıdır. Son mərhələ olan ButterWorth filtri üçün onun girişi siqnal kondisioner lövhəsinin giriş modulundakı iki qurğudan birinə bağlanmalıdır. Bu moduldan gələn digər qurğular, dövrə ümumi zəminə bağlanmalıdır.

Cihaz gücləndiricisi üçün onun iki ucunun hər biri EKQ/EKG elektroduna bağlanmalıdır. Bu, iki timsah klipinin istifadəsi ilə asanlıqla edilir. Sonra, hər biləyə bir elektrod qoyun. Dövrün bütün seqmentlərinin bağlı olduğunu və LabVIEW VI -nın işlədiyini və sistemin LabVIEW pəncərəsində dalğa şəkli qrafikini çıxarmasını təmin edin.

Çıxış bu addımda verilən ikinci görüntüyə bənzəməlidir. Bənzər deyilsə, dövrənizin dəyərlərinin tənzimlənməsi lazım ola bilər. Ümumi problemlərdən biri, çentik filtrinin birbaşa 60 Hz -də mərkəzləşdirilməməsi və bir qədər yüksək/aşağı ola bilməsidir. Bu filtr üçün bir bode sahəsi yaratmaqla yoxlanıla bilər. İdeal olaraq, çentik filtrinin 60 Hz -də ən az 20 dB zəifləməsi olacaq. Yerli enerjinizin 60 Hz -də təchiz olunduğunu yoxlamaq da faydalı ola bilər. Bəzi bölgələrdə 50 Hz AC təchizatı olması qeyri -adi deyil, bu, çentik filtrinin bu dəyər ətrafında mərkəzləşdirilməsini tələb edir.