Sadə EKQ Dövrü və LabVIEW Nəbz Proqramı: 6 Addım

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

Elektrokardioqram və ya daha sonra EKQ olaraq adlandırılan, bütün tibbi praktikalarda istifadə edilən son dərəcə güclü bir diaqnostika və izləmə sistemidir. EKQ ürək fəaliyyətini qrafik olaraq müşahidə etmək üçün istifadə olunur, ürək dərəcəsində və ya elektrik siqnalında anormallıqları yoxlayır.

EKQ göstəricisindən xəstələrin ürək dərəcəsi QRS kompleksləri arasındakı vaxt aralığına görə təyin edilə bilər. Əlavə olaraq, ST seqmentinin yüksəlməsi ilə gözləyən infarkt kimi digər tibbi şərtlər də təsbit edilə bilər. Bu cür oxunuşlar xəstənin düzgün diaqnozu və müalicəsi üçün çox əhəmiyyətli ola bilər. P dalğası ürək atriyumunun daralmasını, QRS əyrisi ventrikulyar daralmanı və T dalğası ürəyin repolarizasiyasını göstərir. Bu kimi sadə məlumatları bilmək, anormal ürək funksiyası xəstələrinə tez diaqnoz qoya bilər.

Tibbi praktikada istifadə olunan standart bir EKQ, ürəyin aşağı bölgəsi ətrafında yumşaq yarımdairəvi bir şəkildə yerləşdirilmiş yeddi elektroddan ibarətdir. Elektrodların bu yerləşdirilməsi qeyd edərkən minimal səs -küyə imkan verir və eyni zamanda daha ardıcıl ölçülərə imkan verir. Yaranan EKQ dövrəsi məqsədimiz üçün yalnız üç elektrod istifadə edəcəyik. Müsbət giriş elektrodu sağ daxili biləyə, mənfi giriş elektrodu sol daxili biləyə, yer elektrodu isə ayaq biləyinə bağlanacaq. Bu, oxunuşların ürəkdən nisbi dəqiqliklə alınmasına imkan verəcəkdir. Bir alət gücləndiricisinə, aşağı keçid filtrinə və bir çentik filtrinə bağlı elektrodların bu yerləşdirilməsi ilə EKQ dalğa formaları yaradılan dövrədən bir çıxış siqnalı olaraq asanlıqla fərqlənməlidir.

QEYD: 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

Addım 1: Alət Gücləndiricisini qurun

1000 və ya 60 dB qazanclı çox mərhələli bir cihaz qurmaq üçün aşağıdakı tənlik tətbiq olunmalıdır.

Qazanc = (1+2*R1/Qazan)

R1, müəyyən mənada bütün qazancın gücləndiricinin birinci mərhələsində iştirak etməsinə səbəb olacaq qazanc müqavimətindən başqa alət gücləndiricisində istifadə olunan bütün rezistorlara bərabərdir. Bu 50.3 kΩ olaraq seçildi. Qazanma müqavimətini hesablamaq üçün bu dəyər yuxarıdakı tənliyə daxil edilir.

1000 = (1+2*50300/Rgain)

Qazanma = 100.7

Bu dəyər hesablandıqdan sonra, alət gücləndiricisi bu addımda göstərilən aşağıdakı dövrə kimi qurula bilər. OP/AMP -lər dövrə diaqramında göstərildiyi kimi müsbət və mənfi 15 voltla təchiz olunmalıdır. Hər bir OP/AMP üçün bypass kondansatörleri, OP/AMP -lərin qızarmasını və əlavə səs -küyün qarşısını almaq üçün enerji mənbəyindən yerə gələn hər hansı bir AC siqnalını söndürmək üçün enerji təchizatı ilə birlikdə OP/AMP -nin yanında yerləşdirilməlidir. siqnala. Ayrıca, dövrələrin həqiqi mənfəətini sınamaq üçün müsbət elektrod düyünə bir giriş sinus dalğası verilməli və mənfi elektrod düyünü yerə bağlanmalıdır. Bu, 15 mV -dən aşağı olan bir giriş siqnalı ilə dövrənin qazancını dəqiq görməyə imkan verəcək.

Addım 2: 2 -ci Sifariş Aşağı Keçid Filtri qurun

150 Hz olan EKQ siqnalının maraq tezliyinin üstündəki səs -küyü aradan qaldırmaq üçün ikinci dərəcəli aşağı keçid filtri istifadə edildi.

2 -ci dərəcəli aşağı keçid filtri üçün hesablamalarda istifadə edilən K dəyəri qazancdır. Filtrimizdə heç bir qazanc əldə etmək istəmədiyimiz üçün giriş gərginliyinin çıxış gərginliyinə bərabər olacağı mənasını verən 1 qazanc dəyərini seçdik.

K = 1

Bu dövrə üçün istifadə ediləcək ikinci dərəcəli Butterworth filtri üçün a və b əmsalları aşağıda müəyyən edilmişdir. a = 1.414214 b = 1

Birincisi, ikinci kondansatör dəyəri, laboratoriyada və real dünyada asanlıqla mövcud olan nisbətən böyük bir kondansatör olaraq seçilir.

C2 = 0.1 F

Birinci kondansatörü hesablamaq üçün onunla ikinci kondansatör arasındakı aşağıdakı əlaqələr istifadə olunur. K, a və b əmsalları bu dəyərin nə olması lazım olduğunu hesablamaq üçün tənliyə daxil edilmişdir.

C1 <= C2*[a^2+4b (K-1)]/4b

C1 <= (0.1*10^-6 [1.414214^2+4*1 (1-1)]/4*1

C1 <= 50 nF

İlk kondansatörün 50 nF -dən az və ya bərabər olduğu hesablandığından, aşağıdakı kondansatör dəyəri seçildi.

C1 = 33 nF

150 Hz kəsmə tezliyi olan bu ikinci dərəcəli aşağı keçid filtri üçün lazım olan birinci rezistoru hesablamaq üçün həm hesablanmış kondansatör dəyərləri, həm də K, a və b əmsallarından istifadə edərək aşağıdakı tənlik həll edilmişdir. R1 = 2/[(kəsilmə tezliyi)*[aC2*sqrt ([(a^2+4b (K-1)) C2^2-4bC1C2])]

R1 = 9478 Ohm

İkinci rezistoru hesablamaq üçün aşağıdakı tənlikdən istifadə edilmişdir. Yenidən kəsmə tezliyi 150 Hz və b əmsalı 1 -dir.

R2 = 1/[bC1C2R1 (kəsilmə tezliyi)^2]

R2 = 35.99 kOhm İkinci dərəcəli çentikli filtr üçün lazım olan rezistorlar və kondansatörlər üçün yuxarıdakı dəyərləri hesabladıqdan sonra istifadə ediləcək aktiv aşağı keçid filtrini göstərmək üçün aşağıdakı sxem yaradılmışdır. OP/AMP, diaqramda göstərildiyi kimi müsbət və mənfi 15 voltla təchiz edilmişdir. Bypass kondansatörleri enerji mənbələrinə bağlıdır, belə ki, mənbədən çıxan hər hansı bir AC siqnalı OP/AMP -nin bu siqnalla qızarmamasını təmin etmək üçün yerə yönləndirilir. EKQ dövrəsinin bu mərhələsini sınamaq üçün, giriş siqnal qovşağı bir sinus dalğasına bağlanmalı və filtrin necə işlədiyini görmək üçün 1 Hz -dən 200 Hz -ə qədər AC tarama aparılmalıdır.

Addım 3: Çentik Filtri qurun

Çentik filtri, aşağı tezlikli siqnalları ölçmək üçün bir çox dövrənin son dərəcə vacib bir hissəsidir. Aşağı tezliklərdə, 60 Hz AC səs -küyü, ABŞ -da binalardan keçən AC cərəyanının tezliyi olduğu üçün son dərəcə yaygındır. Bu 60 Hz səs -küy, EKQ üçün keçmə zolağının ortasında olduğu üçün əlverişsizdir, ancaq bir çentik filtri siqnalın qalan hissəsini qoruyarkən xüsusi tezlikləri silə bilər. Bu çentik filtrini tərtib edərkən, kəsilmənin yuvarlanmasının maraq nöqtəsi ətrafında kəskin olmasını təmin etmək üçün yüksək keyfiyyətli bir faktora malik olmaq çox vacibdir. Aşağıda EKQ dövrəsində istifadə ediləcək aktiv bir çentik filtri qurmaq üçün istifadə edilən hesablamalar ətraflı şəkildə verilmişdir.

Əvvəlcə maraq tezliyi, 60 Hz Hz -dən rad/s -ə çevrilməlidir.

tezlik = 2*pi*tezlik

tezlik = 376.99 rad/saniyə

Sonra kəsilmiş tezliklərin bant genişliyi hesablanmalıdır. Bu dəyərlər, 60 Hz əsas faiz tezliyinin tamamilə kəsilməsini və ətrafdakı yalnız bir neçə tezliyin bir qədər təsirlənməsini təmin edən bir şəkildə təyin olunur.

Bant genişliyi = kəsmə2-kəsmə1

Bant genişliyi = 37.699 Keyfiyyət faktoru sonradan müəyyən edilməlidir. Çarxın nə qədər kəskin olduğunu və kəsilmənin nə qədər dar olduğunu keyfiyyət amili müəyyən edir. Bu bant genişliyi və faiz tezliyi istifadə edərək hesablanır. Q = tezlik/Bant Genişliyi

Q = 10

Bu filtr üçün hazır olan bir kondansatör dəyəri seçilir. Kondansatörün böyük olması lazım deyil və çox kiçik olmamalıdır.

C = 100 nF

Bu aktiv çentik filtrində istifadə olunan ilk rezistoru hesablamaq üçün keyfiyyət faktorunu, faiz tezliyini və seçilmiş kondansatörü əhatə edən aşağıdakı əlaqə istifadə edilmişdir.

R1 = 1/[2QC*tezliyi]

R1 = 1326.29 Ohm

Bu filtrdə istifadə olunan ikinci rezistor aşağıdakı əlaqədən istifadə edərək hesablanır.

R2 = 2Q/[tezlik*C]

R2 = 530516 Ohm

Bu filtr üçün son müqavimət əvvəlki iki müqavimət dəyəri istifadə edərək hesablanır. Hesablanmış ilk rezistora çox oxşar olması gözlənilir.

R3 = R1*R2/[R1+R2]

R3 = 1323 Ohm

Bütün komponent dəyərləri yuxarıda təsvir edilən tənliklər istifadə edildikdən sonra, EKQ siqnalını pozacaq 60 Hz AC səs -küyünü dəqiq süzmək üçün aşağıdakı çentik filtri qurulmalıdır. OP/AMP aşağıdakı sxemdə göstərildiyi kimi müsbət və mənfi 15 voltla təchiz olunmalıdır. Bypass kondansatörleri, OP/AMP üzərindəki enerji mənbələrindən bağlanır, belə ki, enerji mənbəyindən gələn hər hansı bir AC siqnalı, OP/AMP -nin qızarmamasını təmin etmək üçün yerə yönləndirilir. bir sinus dalğasına bağlanmalı və 60 Hz siqnalının süzülməsini görmək üçün 40 Hz -dən 80 Hz -ə qədər AC tarama aparılmalıdır.

Addım 4: Ürək Nəbzini Hesablamaq üçün LabVIEW Proqramı yaradın

LabVIEW alətləri işə salmaqla yanaşı məlumat toplamaq üçün də faydalı bir vasitədir. EKQ məlumatlarını toplamaq üçün, giriş gərginliyini 1 kHz seçmə sürətində oxuyacaq bir DAQ lövhəsi istifadə olunur. Bu giriş gərginliyi daha sonra EKQ qeydini göstərmək üçün istifadə olunan bir sahəyə çıxarılır. Toplanan məlumatlar daha sonra oxunan maksimum dəyərləri çıxaran maksimum tapıcıdan keçir. Bu dəyərlər maksimum hasilatın 98% -i ilə pik həddi hesablamağa imkan verir. Bundan sonra, məlumatların bu həddən daha çox olduğunu müəyyən etmək üçün bir pik detektoru istifadə olunur. Bu məlumatlar zirvələr arasındakı vaxtla birlikdə ürək dərəcəsini təyin etmək üçün istifadə edilə bilər. Bu sadə hesablama, DAQ lövhəsi tərəfindən oxunan giriş gərginliklərindən ürək dərəcəsini dəqiq müəyyən edəcək.

Addım 5: Test

Dövrlərinizi qurduqdan sonra onları işə salmağa hazırsınız! Birincisi, hər bir mərhələ 0,05 Hz -dən 200 Hz -ə qədər tezliklərin AC süpürgəsi ilə yoxlanılmalıdır. Siqnalın OP/AMP məhdudiyyətləri ilə keçməməsi üçün giriş gərginliyi zirvəyə çatmaq üçün 15 mV pikdən çox olmamalıdır. Sonra, bütün dövrələri birləşdirin və hər şeyin düzgün işlədiyinə əmin olmaq üçün yenidən tam bir AC süpürgəsi aparın. Tam dövrənizin çıxışından razı qaldıqdan sonra özünüzə qoşulma vaxtıdır. Müsbət elektrodu sağ biləyinizə, mənfi biləyi sol biləyinizə yerləşdirin. Ayaq biləyinizə torpaq elektrodunu qoyun. Tam dövrənin çıxışını DAQ kartınıza qoşun və LabVIEW proqramını işə salın. EKQ siqnalınız indi kompüterdəki dalğa şəklində görünməlidir. Əgər deyilsə və ya təhrif olunarsa, qazanc müqavimətini müvafiq olaraq dəyişdirərək dövrənin qazancını təxminən 10 -a endirməyə çalışın. Bu siqnalın LabVIEW proqramı tərəfindən oxunmasına imkan verməlidir.