EKQ dövrəsi: 7 addım

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

EKQ, ürəyin ritmini və fəaliyyətini qeyd edərək ürəyin elektrik fəaliyyətini ölçən bir testdir. Elektrokardioqraf aparatına bağlı olan aparatlardan istifadə edərək ürəkdən gələn siqnalları oxuyaraq işləyir. Bu Təlimat, ürəyin bioelektrik siqnalını qeyd edən, süzən və göstərən bir dövrə necə qurulacağını sizə göstərəcək. 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.

Bu dövrə, bir LabView proqramı ilə birlikdə bağlanan üç fərqli mərhələni ehtiva edir. Alət gücləndiricisindəki rezistorlar, ürəkdən gələn kiçik siqnalların dövrəni ala biləcəyini təmin etmək üçün 975 mənfəətlə hesablanmışdır. Çentik filtri, divardakı elektrik prizindən 60 Hz səs -küy çıxarır. Aşağı keçid filtri, daha yaxşı siqnal aşkarlanması üçün yüksək tezlikli səs -küyün dövrədən çıxarılmasını təmin edir.

Bu Təlimata başlamazdan əvvəl uA741 Ümumi Məqsədli Əməliyyat Gücləndiricisi ilə tanış olmaq faydalı olardı. Op-ampdəki fərqli sancaqlar fərqli məqsədlərə malikdir və səhv bağlandıqda dövrə işləməyəcək. Sancaqları çörək taxtasına səhv bağlamaq, op-ampi qızartmaq və işləməməsi üçün də asan bir yoldur. Aşağıdakı linkdə bu təlimatda op-amperlər üçün istifadə olunan sxem var.

Şəkil mənbəyi:

Addım 1: Material toplayın

Filtrin hər 3 mərhələsi üçün lazım olan materiallar:

• Osiloskop
• Funksiya generatoru
• Enerji təchizatı (+15V, -15V)
• Lehimsiz çörək taxtası
• Müxtəlif banan kabelləri və timsah klipləri
• EKQ elektrod etiketləri
• Müxtəlif keçid telləri

Alət gücləndiricisi:

• 3 Op-amper (uA741)

• Rezistorlar:

  • 1 kΩ x 3
  • 12 kΩ x 2
  • 39 kΩ x 2

Çentik Filtri:

• 1 Op-amp (uA741)

• Rezistorlar:

  • 1.6 kΩ x 2
  • 417 kΩ

• Kondansatörler:

  • 100 nF x 2
  • 200 nF

Aşağı keçid filtri:

• 1 Op-Amp (uA741)

• Rezistorlar:

  • 23.8 kΩ
  • 43 kΩ

• Kondansatörler:

  • 22 nF
  • 47 nF

Addım 2: Cihaz Gücləndiricisini yaradın

Bioloji siqnallar çox vaxt yalnız 0,2 ilə 2 mV arasında gərginlik verir [2]. Bu gərginliklər osiloskopda analiz oluna bilməyəcək qədər kiçikdir, buna görə gücləndirici qurmaq lazım idi.

Dövrünüz qurulduqdan sonra, Vout -dakı gərginliyi ölçərək düzgün işlədiyini yoxlayın (yuxarıdakı şəkildə düyün 2 olaraq göstərilir). Cihaz amplifikatorumuza 20 mV giriş amplitudlu bir sinus dalğası göndərmək üçün funksiya generatorundan istifadə etdik. Bunun çox uzağında olan bir şey, axtardığınız nəticəni verməyəcək, çünki əməliyyat amperləri yalnız müəyyən bir miqdarda -15 və +15 V gücündə idi, funksiya generatorunun çıxışını cihaz gücləndiricinizin çıxışı ilə müqayisə edin. 1000 V -ə yaxın bir qazanc axtarın (Vout/Vin 1000 -ə çox yaxın olmalıdır).

Problemlərin aradan qaldırılması üçün məsləhət: Bütün rezistorların kΩ aralığında olduğundan əmin olun.

[2] “Yüksək Performanslı Elektrokardioqram (EKQ) Siqnal Kondisioneri | Təhsil | Analoq Cihazlar.” [Onlayn]. Mövcud: https://www.analog.com/en/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html. [Erişildi: 10-Dekabr-2017].]

Addım 3: Çentik Filtri yaradın

Çentikli filtrimiz, 60 Hz -də bir tezliyi süzmək üçün hazırlanmışdır. Siqnalımızdan 60 Hz -i silmək istəyirik, çünki elektrik prizlərində olan alternativ cərəyanın tezliyi budur.

Çentik filtrini sınayarkən, giriş və çıxış qrafikləri arasındakı zirvədən zirvəyə nisbətini ölçün. 60 Hz -də -20 dB və ya daha yaxşı bir nisbət olmalıdır. Bunun səbəbi, -20 dB -də çıxış gərginliyi əsasən 0V -dir, yəni siqnalı 60 Hz -də uğurla süzdünüz! Digər tezliklərin təsadüfən süzülmədiyinə əmin olmaq üçün 60 Hz ətrafında test tezliklərini də sınayın.

Problemi həll etmək üçün ipucu: 60 Hz -20dB tam olaraq əldə edə bilmirsinizsə, bir rezistor seçin və istədiyiniz nəticəni əldə edənə qədər bir qədər dəyişdirin. İstədiyimiz nəticəni alana qədər R2 dəyəri ilə oynamalı olduq.

Addım 4: Aşağı keçid filtri yaradın

Aşağı keçid filtrimiz 150 Hz kəsmə tezliyi ilə dizayn edilmişdir. EKQ üçün ən geniş diaqnostik diapazon 0.05 Hz - 150 Hz olduğu üçün hərəkətsiz və aşağı səs -küylü bir mühit olduğu üçün bu kəsilməni seçdik [3]. Aşağı keçid filtri əzələlərdən və ya bədənin digər hissələrindən gələn yüksək tezlikli səs -küydən xilas ola bilir [4].

Bu dövrənin düzgün işlədiyini yoxlamaq üçün Voutu ölçün (dövrə diaqramında node 1 olaraq göstərilir). 150 Hz -də çıxış siqnalının amplitudu giriş siqnalının amplitüdünün 0,7 dəfə çox olmalıdır. Çıxışımızın 150 Hz -də 0.7 olması lazım olduğunu asanlıqla görmək üçün 1V giriş siqnalından istifadə etdik.

Problemlərin aradan qaldırılması üçün göstərişlər: kəsmə tezliyiniz 150 Hz -dən bir neçə Hz -ə qədər olduğu müddətdə dövrəniz hələ də işləməlidir. Bağlantımız 153 Hz idi. Bioloji siqnalların diapazonu bədəndə bir az dəyişəcək, belə ki, bir neçə Hz -dən çox olmamaq şərti ilə dövrəniz hələ də işləməlidir.

[3] “EKQ Filtrləri | MEDTEQ.” [Onlayn]. Mövcuddur: https://www.medteq.info/med/ECGFilters. [Erişildi: 10-Dekabr-2017].

[4] K. L. Venkatachalam, J. E. Herbrandson və S. J. Asirvatham, "Elektrofizyoloq üçün Siqnallar və Siqnal İşlənməsi: I hissə: Elektroqram Alınması," Circ. Aritmiya Elektrofiziol., Cild 4, yox. 6, s.965-973, Dekabr 2011.

Addım 5: LabView Proqramı yaradın

[5] "BME 305 Dizayn Laboratoriyası Layihəsi" (Payız 2017).

Bu laboratoriya baxışı blok diaqramı proqramdan keçən siqnalları təhlil etmək, EKQ zirvələrini aşkar etmək, zirvələr arasındakı vaxt fərqini toplamaq və BPM -ni riyazi hesablamaq üçün hazırlanmışdır. EKQ dalğa formasının bir qrafikini də çıxarır.

Addım 6: Üç mərhələni birləşdirin

Cihaz gücləndiricisinin çıxışını çentik filtrinin girişinə və çentik filtrinin çıxışını aşağı keçid filtrinin girişinə qoşaraq hər üç dövrəni ardıcıl olaraq bağlayın. Aşağı keçid filtrinin çıxışını DAQ köməkçisinə və DAQ köməkçisini kompüterə qoşun. Sxemləri bir yerə bağlayarkən, hər bir çörək taxtası üçün elektrik şeritlərinin bağlandığından və torpaq şeritlərinin hamısının eyni topraklama terminalına qoşulduğundan əmin olun.

Ölçmə gücləndiricisində, ikinci op-ampun əsaslandırılmaması lazımdır ki, test obyektinə bağlı olan iki elektrod ucu, filtrin birinci mərhələsində hər biri fərqli bir op ampə qoşula bilsin.

Addım 7: İnsan testi mövzusundan siqnallar alın

Hər bir biləyə bir elektrod stikeri, biri isə ayaq biləyinə yapışdırılmalıdır. Timsah kliplərindən istifadə edərək iki bilək elektrodunu alət gücləndiricisinin girişlərinə və ayaq biləyini yerə bağlayın. Hazır olduqda, LabView proqramında "Çalış" düyməsini vurun və ekranda nəbzinizi və EKQ -nizi görün!