EKQ və Nəbz Monitoru: 7 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

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.

Bu şərtləri aşkar etmək üçün istifadə edilən ən əhəmiyyətli diaqnostik vasitələrdən biri də elektrokardioqramdır (EKQ). Bir elektrokardioqram, ürəyinizdəki elektrik impulsunu izləyərək yenidən maşına ötürərək işləyir [1]. Siqnal bədənə yerləşdirilən elektrodlardan alınır. Elektrodların yerləşdirilməsi fizioloji siqnalların alınması üçün çox vacibdir, çünki bədəndəki potensial fərqini qeyd edərək işləyirlər. Elektrodların standart yerləşdirilməsi Einthoven Üçbucağından istifadə etməkdir. Bura bir elektrodun sağ qola, sol qola və sol ayağa yerləşdirildiyi yerdir. Sol ayaq elektrodlar üçün bir zəmin rolunu oynayır və bədəndəki tezlik səslərini alır. Sağ qolun mənfi elektrodu, solundakı sinədəki potensial fərqi hesablamaq və buna görə də elektrik enerjisini ürəkdən götürmək üçün müsbət elektrodu var [2]. Bu layihənin məqsədi uğurla əldə edə biləcək bir cihaz yaratmaq idi. EKQ siqnalı və siqnalın səs -küy olmadan və ürək dərəcəsi ölçümü əlavə edilməklə aydın şəkildə çıxarılması.

Addım 1: Materiallar və Alətlər

• Müxtəlif rezistorlar və kondansatörler
• Çörək lövhəsi
• Funksiya generatoru
• Osiloskop
• DC enerji təchizatı
• Op-amp
• LABView quraşdırılmış kompüter
• BNC kabelləri
• DAQ köməkçisi

Addım 2: Cihaz Gücləndiricisini yaradın

Bioelektrik siqnalını kifayət qədər gücləndirmək üçün iki mərhələli cihaz gücləndiricisinin ümumi qazancı 1000 olmalıdır. Ümumi qazanc əldə etmək üçün hər mərhələ vurulur və fərdi mərhələləri hesablamaq üçün istifadə olunan tənliklər aşağıda göstərilir.

Mərhələ 1 Qazanc: K1 = 1+2*R2/R1 Mərhələ 2 Qazanc: K2 = -R4/R3

Yuxarıdakı tənliklərdən istifadə edərək, istifadə etdiyimiz müqavimət dəyərləri R1 = 10kΩ, R2 = 150kΩ, R3 = 10kΩ və R4 = 33kΩ idi. Bu dəyərlərin istənilən çıxışı təmin etməsini təmin etmək üçün onu onlayn olaraq simulyasiya edə bilərsiniz və ya fiziki gücləndiricini qurduqdan sonra osiloskopdan istifadə edərək test edə bilərsiniz.

Çörək lövhəsində seçilmiş rezistorları və op-amperləri bağladıqdan sonra, bir DC enerji təchizatı ilə op-amper ± 15V-ə enerji verməlisiniz. Sonra, funksiya generatorunu alət gücləndiricisinin girişinə və osiloskopu çıxışa qoşun.

Yuxarıdakı fotoşəkildə tamamlanmış alət gücləndiricisinin çörək taxtasındakı kimi görünəcəyini göstərir. Düzgün işlədiyini yoxlamaq üçün, funksiya generatorunu 1kHz -də bir sinus dalğası əmələ gətirin ki, pik amplitudu 20 mV olsun. Osiloskopdakı gücləndiricidən çıxan çıxış 20 V amplitüdünə malik olmalıdır, çünki düzgün işləyirsə 1000 qazanc var.

Addım 3: Çentik Filtri yaradın

Elektrik xətti səs -küyündən dolayı, ABŞ -da elektrik xətti səs -küyü olan 60 Hz -də səs -küyü süzmək üçün bir filtr lazım idi. Müəyyən bir tezliyi sildiyi üçün bir çentik filtri istifadə edildi. Rezistor dəyərlərini hesablamaq üçün aşağıdakı tənliklər istifadə edilmişdir. Tikinti asanlığı üçün 8 keyfiyyətli keyfiyyət faktoru (Q) yaxşı işləyib və 0.1uF kondansatör dəyərləri seçilib. Tənliklərdəki tezlik (w kimi təsvir olunur) 60Hz çentik tezliyi 2π ilə vurulur.

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

Yuxarıdakı tənliklərdən istifadə edərək, istifadə etdiyimiz müqavimət dəyərləri R1 = 1.5kΩ, R2 = 470kΩ və R3 = 1.5kΩ idi. Bu dəyərlərin istənilən çıxışı təmin etməsini təmin etmək üçün onu onlayn olaraq simulyasiya edə bilərsiniz və ya fiziki gücləndiricini qurduqdan sonra osiloskopdan istifadə edərək test edə bilərsiniz.

Yuxarıdakı şəkil tamamlanmış çentik filtrinin çörək taxtasında necə görünəcəyini göstərir. Op-amperlərin quruluşu cihaz gücləndiricisi ilə eynidır və funksiya generatoru 1kHz-də pikdən pik amplituda 1V-ə qədər bir sinüs dalğası istehsal etmək üçün qurulmalıdır. Bir AC süpürgəsi həyata keçirirsinizsə, 60Hz ətrafındakı tezliklərin süzüldüyünü yoxlamalısınız.

Addım 4: Aşağı keçid filtri yaradın

EKQ ilə əlaqəli olmayan yüksək tezlikli səs-küyü süzmək üçün 150 Hz kəsmə tezliyi ilə aşağı ötürmə filtri yaradıldı.

R1 = 2/(w [aC2+sqrt (a2+4b (K-1)) C2^2-4b*C1*C2)

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

R3 = K (R1+R2)/(K-1)

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

R4 = K (R1+R2)

Yuxarıdakı tənliklərdən istifadə edərək istifadə etdiyimiz müqavimət dəyərləri R1 = 12kΩ, R2 = 135kΩ, C1 = 0.01 µF və C2 = 0.068 µF idi. Filtrin qazancının K olmasını sıfır olmasını istədiyimiz üçün R3 və R4 üçün dəyərlər sıfıra çatdı, buna görə də fiziki quruluşda burada rezistorlar əvəzinə tellərdən istifadə etdik. Bu dəyərlərin istənilən çıxışı təmin etməsini təmin etmək üçün onu onlayn olaraq simulyasiya edə bilərsiniz və ya fiziki gücləndiricini qurduqdan sonra osiloskopdan istifadə edərək test edə bilərsiniz.

Fiziki filtr qurmaq üçün sxemdə göstərildiyi kimi seçilmiş rezistorları və kondansatörləri op-ampə qoşun. Op-ampu gücləndirin və funksiya generatorunu və osiloskopu əvvəlki addımlarda göstərildiyi kimi bağlayın. Funksiya generatorunu 150 Hz-də bir sinüs dalğası və təxminən 1 V pik-to-amplituda istehsal etmək üçün təyin edin, çünki 150Hz kəsmə tezliyi olmalıdır, əgər filtr düzgün işləyirsə, bu tezlikdə böyüklük 3dB olmalıdır. Bu, filtrin düzgün qurulub qurulmadığını sizə xəbər verəcəkdir.

Addım 5: Bütün komponentləri bir -birinə bağlayın

Hər bir komponenti qurduqdan və ayrı -ayrılıqda sınaqdan keçirdikdən sonra hamısı seriyaya qoşula bilər. Funksiya generatorunu cihaz gücləndiricisinin girişinə, sonra çıxışını çentik filtrinin girişinə qoşun. Çentik filtrinin çıxışını aşağı keçid filtrinin girişinə bağlayaraq bunu yenidən edin. Aşağı keçid filtrinin çıxışı osiloskopla bağlanmalıdır.

Addım 6: LabVIEW qurun

EKQ ürək döyüntüsünün dalğa forması daha sonra DAQ köməkçisi və LabView istifadə edilərək çəkildi. DAQ köməkçisi analoq siqnallar alır və nümunə götürmə parametrlərini təyin edir. DAQ köməkçisini bir ürək ürək siqnalı çıxaran funksiya generatoruna və LabView ilə kompüterə qoşun. LabView -ı yuxarıda göstərilən sxemə görə qurun. DAQ köməkçisi funksiya generatorundan ürək dalğasını gətirəcək. Qrafikə baxmaq üçün dalğa forması qrafikini LabView quruluşunuza əlavə edin. Maksimum dəyər üçün bir eşik təyin etmək üçün ədədi operatorlardan istifadə edin. Göstərilən sxemdə 80% istifadə edilmişdir. Zirvə analizləri, pik yerləri tapmaq və zaman dəyişikliyi ilə əlaqələndirmək üçün də istifadə edilməlidir. Dəqiqədə vuruşları hesablamaq üçün pik tezliyini 60 -a vurun və bu rəqəm qrafikin yanında çıxdı.

Addım 7: İndi EKQ yaza bilərsiniz

[1] "Elektrokardioqram - Texas Ürək İnstitutu Ürək Məlumat Mərkəzi." [Onlayn]. Mövcud: https://www.texasheart.org/HIC/Topics/Diag/diekg.cfm. [Erişildi: 09-Dekabr-2017].

[2] "EKQ Liderlik, Qütblilik və Einthoven Üçbucağı - Tələbə Fizioloqdur." [Onlayn]. Mövcud: https://thephysiologist.org/study-materials/the-ecg-leads-polarity-and-einthovens-triangle/. [Erişildi: 10-Dekabr-2017].