EKG ahel: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

EKG on test, mis mõõdab südame elektrilist aktiivsust, registreerides südame rütmi ja aktiivsust. See toimib, võttes südamelt signaale, kasutades elektrokardiograafiaparaadile kinnitatud juhtmeid. See juhend juhendab teile, kuidas luua vooluring, mis salvestab, filtreerib ja kuvab südame bioelektrilist signaali. See ei ole meditsiiniseade. See on mõeldud ainult hariduslikel eesmärkidel, kasutades simuleeritud signaale. Kui kasutate seda vooluringi tegelikes EKG mõõtmistes, veenduge, et vooluahel ja vooluahela-seadme ühendused kasutavad õigeid eraldusvõtteid.

See vooluahel sisaldab kolme erinevat etappi, mis on LabView programmiga järjestikku ühendatud. Instrumendi võimendi takistid arvutati võimendusega 975, et tagada südamest tulevate väikeste signaalide vooluahela ülesvõtmine. Sälkfilter eemaldab seina toitepistikust 60 Hz müra. Madalpääsfilter tagab, et signaali paremaks tuvastamiseks eemaldatakse vooluringist kõrgsageduslik müra.

Enne selle juhendiga alustamist oleks kasulik tutvuda uA741 üldotstarbelise võimendiga. Op-amp-i erinevatel tihvtidel on erinevad eesmärgid ja vooluahel ei tööta, kui need on valesti ühendatud. Tihvtide vale ühendamine leivaplaadiga on samuti lihtne viis võimendi võimendamiseks ja selle mittetoimivaks muutmiseks. Allpool olev link sisaldab selle juhendi op-võimendite jaoks kasutatud skeemi.

Pildi allikas:

Samm: koguge materjale

Filtri kõigi kolme etapi jaoks vajalikud materjalid:

• Ostsilloskoop
• Funktsiooni generaator
• Toide (+15V, -15V)
• Jooteta leivalaud
• Erinevad banaanikaablid ja alligaatoriklambrid
• EKG elektroodide kleebised
• Erinevad hüppajajuhtmed

Instrumentide võimendi:

• 3 võimendit (uA741)

• Takistid:

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

Sälgufilter:

• 1 op-võimendi (uA741)

• Takistid:

  • 1,6 kΩ x 2
  • 417 kΩ

• Kondensaatorid:

  • 100 nF x 2
  • 200 nF

Madalpääsfilter:

• 1 op-võimendi (uA741)

• Takistid:

  • 23,8 kΩ
  • 43 kΩ

• Kondensaatorid:

  • 22 nF
  • 47 nF

2. samm: ehitage instrumendivõimendi

Bioloogilised signaalid väljastavad sageli ainult 0,2–2 mV pinget [2]. Need pinged on liiga väikesed, et neid ostsilloskoobiga analüüsida, seega pidime ehitama võimendi.

Pärast vooluahela ehitamist kontrollige, kas see töötab õigesti, mõõtes Vouti pinget (ülaltoodud pildil näidatud sõlmena 2). Funktsioonigeneraatori abil saatsime siinuslaine, mille sisendamplituudi pinge oli 20 mV, meie mõõteriistade võimendisse. Kõik, mis on sellest kõrgemal, ei anna teile soovitud tulemusi, kuna võimendite võimsus oli ainult teatud määral –15 ja +15 V. Võrdle funktsioonigeneraatori väljundit instrumendivõimendi väljundiga ja otsige võimendust ligi 1000 V. (Vout/Vin peaks olema väga lähedal 1000 -le).

Nõuanne tõrkeotsinguks: veenduge, et kõik takistid on kΩ vahemikus.

[2] „Kõrge jõudlusega elektrokardiogrammi (EKG) signaali konditsioneerimine | Haridus | Analoogseadmed.” [Internetis]. Saadaval: https://www.analog.com/en/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html. [Kasutatud: 10. detsember 2017].]

3. samm: ehitage sälgufilter

Meie sälkfilter oli mõeldud 60 Hz sageduse filtreerimiseks. Me tahame oma signaalist 60 Hz välja filtreerida, kuna see on elektrivõrgust leitud vahelduvvoolu sagedus.

Sälgufiltri testimisel mõõta sisendi ja väljundi graafikute vahelist piigi ja tipu suhet. 60 Hz juures peaks suhe olema -20 dB või parem. Seda seetõttu, et -20 dB juures on väljundpinge sisuliselt 0V, mis tähendab, et signaal filtreeriti edukalt 60 Hz juures! Kontrollige ka sagedusi umbes 60 Hz, veendumaks, et teisi sagedusi ei filtreerita kogemata.

Nõuanne tõrkeotsinguks: kui te ei saa 60 Hz juures täpselt -20 dB, valige üks takisti ja muutke seda veidi, kuni saate soovitud tulemuse. Pidime mängima R2 väärtusega, kuni saime soovitud tulemused.

Samm: ehitage madalpääsfilter

Meie madalpääsfilter on kavandatud 150 Hz piirsagedusega. Valisime selle piirangu, kuna EKG kõige laiem diagnostiline vahemik on 0,05 Hz - 150 Hz, eeldades liikumatut ja madala müratasemega keskkonda [3]. Madalpääsfilter suudab vabaneda lihastest või muudest kehaosadest tulevast kõrgsageduslikust mürast [4].

Selle vooluahela testimiseks, et see töötaks õigesti, mõõtke Vout (näidatud vooluahela skeemina 1). 150 Hz juures peaks väljundsignaali amplituud olema 0,7 korda suurem kui sisendsignaali amplituud. Kasutasime 1V sisendsignaali, et oleks lihtne näha, et meie väljund peaks olema 150 Hz juures 0,7.

Nõuandeid tõrkeotsinguks: nii kaua, kui teie väljalülitamissagedus on mõne Hz ja 150 Hz vahel, peaks teie vooluring ikkagi töötama. Meie katkestus oli lõpuks 153 Hz. Bioloogiliste signaalide vahemik kõigub kehas pisut, nii et kui te pole rohkem kui mõni Hz välja lülitatud, peaks teie vooluring ikkagi töötama.

[3] „EKG filtrid | MEDTEQ.” [Internetis]. Saadaval: https://www.medteq.info/med/ECGFilters. [Kasutatud: 10. detsember 2017].

[4] K. L. Venkatachalam, J. E. Herbrandson ja S. J. Asirvatham, „Signaalid ja signaalitöötlus elektrofüsioloogile: I osa: elektrogrammide hankimine”, Circ. Arütmia Electrophysiol., Kd. 4, ei. 6, lk 965–973, detsember 2011.

Samm: looge LabView programm

[5] „BME 305 Design Lab Project“(sügis 2017).

See laborivaate plokkskeem on mõeldud programmi läbiva signaali analüüsimiseks, EKG piikide tuvastamiseks, piikide vahelise ajavahe kogumiseks ja BPM matemaatiliseks arvutamiseks. See väljastab ka EKG lainekuju graafiku.

Samm: ühendage kõik kolm etappi

Ühendage kõik kolm vooluahelat järjestikku, ühendades mõõteriistade võimendi väljund sälkfiltri sisendiga ja sälgufiltri väljund madalpääsfiltri sisendiga. Ühendage madalpääsfiltri väljund DAQ assistendiga ja DAQ assistent arvutiga. Vooluahelate ühendamisel veenduge, et iga leivaplaadi toitejuhtmed on ühendatud ja maandusribad on ühendatud sama maandusklemmiga.

Mõõteseadmete võimendis peab teine op-võimendaja olema maandamata, nii et kaks katsealusega ühendatud elektroodi juhet saaksid selle filtri esimeses etapis ühendada erineva op-võimendiga.

Samm 7: Hankige signaale inimkatsetavalt

Igale randmele tuleb panna üks elektroodikleebis ja maapinnale pahkluule. Kasutage alligaatoriklambreid, et ühendada kaks randmeelektroodi mõõteriistade võimendi sisenditega ja pahkluu maapinnaga. Kui olete valmis, klõpsake LabView programmis käsul „Käivita“ja vaadake ekraanil oma pulssi ja EKG -d!