EKG monitor: 8 sammu

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

MÄRKUS: 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.

Elektrokardiograafia on patsiendi südame poolt tekitatud elektriliste signaalide salvestamise protsess, et saada teavet südame tegevuse kohta. Elektrisignaali tõhusaks jäädvustamiseks tuleb see filtreerida ja võimendada läbi elektriliste komponentide. Teave tuleb ka kasutajale selgelt ja tõhusalt esitada.

Järgmises juhendis kirjeldatakse, kuidas luua võimendus-/filtriskeemi ja kasutajaliidest. See hõlmab mõõteriistade võimendi, sälgufiltri, madalpääsfiltri ja kasutajaliidese loomist LabVIEW -is.

Protsessi esimene samm on määratleda analoogskeemi nõuded. Pärast nõuete määratlemist tehakse otsused selle kohta, millised põhikomponendid moodustavad vooluringi. Hiljem käsitletakse nende põhikomponentide omaduste osas väiksemaid üksikasju ja lõpuks lülitatakse vooluahela projekteerimisetapp välja, määratledes vooluahela iga takisti ja kondensaatori täpsed väärtused.

1. samm: nõuete ja esmaste komponentide määratlemine

Vooluahela ülesanne on võimendada patsiendi genereeritud EKG signaali ja filtreerida välja kõik sellega seotud mürad. Toorsignaal koosneb keerulisest lainekuju, mille maksimaalne amplituud on ligikaudu 2 mV, ja sageduskomponendid vahemikus 100 Hz kuni 250 Hz QRS -kompleksis. See on signaal, mida tuleb võimendada ja salvestada.

Lisaks huvipakkuvale signaalile tekitatakse müra mitmest allikast. Toiteallikad tekitavad 60 Hz müra ja patsiendi liikumine tekitab artefakte vahemikus alla 1 Hz. Taustakiirgusest ja telekommunikatsioonisignaalidest, nagu mobiiltelefonid ja traadita internet, lisandub rohkem kõrgsageduslikku müra. See müra kogum on filtreeritav signaal.

Ahel peab esmalt võimendama toorsignaali. Seejärel peab see filtreerima 60 Hz müra ja kõik muud mürad üle 160 Hz. Patsiendi liikumisega seotud madala sagedusega müra filtreerimist peetakse mittevajalikuks, kuna patsienti saab lihtsalt juhendada paigal hoidma.

Kuna signaali mõõdetakse potentsiaalide erinevusena kahe patsiendil asuva elektroodi vahel, saavutatakse võimendus instrumendivõimendi abil. Võib kasutada ka lihtsat erinevusvõimendit, kuid mõõtevõimendid toimivad müra summutamise ja tolerantside osas sageli paremini. 60 Hz filtreerimine saavutatakse sälgufiltri abil ja ülejäänud kõrgsagedusfiltreerimine madalpääsfiltri abil. Need kolm elementi moodustavad kogu analoogringi.

Teades vooluahela kolme elementi, saab komponentide võimenduse, piirsageduste ja ribalaiuste osas määratleda väiksemaid detaile.

Seadmevõimendi võimenduseks seatakse 670. See on piisavalt suur väikese EKG signaali salvestamiseks, kuid ka piisavalt väike, et tagada op-võimendite käitumine oma lineaarses vahemikus, kui testitakse vooluahelat 20 mV lähedaste signaalidega. on mõnel funktsioonigeneraatoril miinimum.

Sälgufilter on tsentreeritud sagedusele 60 Hz.

Madalpääsfiltri katkestussagedus on 160 Hz. See peaks siiski jäädvustama suurema osa QRS-kompleksist ja tagasi lükkama kõrgsagedusliku taustmüra.

2. samm: mõõteriistade võimendi

Ülaltoodud skeemid kirjeldavad mõõteriistade võimendit.

Võimendil on kaks astet. Esimene etapp koosneb kahest op-võimendist ülaltoodud piltide vasakul pool ja teine etapp koosneb ühest op-võimendist paremal. Kõigi nende võimendust saab vastavalt soovile moduleerida, kuid oleme otsustanud selle ehitada 670 V/V võimendusega. Seda on võimalik saavutada järgmiste takistuste väärtustega:

R1: 100 oomi

R2: 3300 oomi

R3: 100 oomi

R4: 1000 oomi

3. samm: sälgufilter

Ülaltoodud skeemid kirjeldavad sälgufiltrit. See on aktiivne filter, nii et me võiksime soovi korral lasta signaali võimendada või nõrgendada, kuid oleme juba saavutanud kogu vajaliku võimenduse, seega valime selle võimendi jaoks ühe võimenduse. Kesksagedus peaks olema 60 Hz ja kvaliteeditegur 8. See on saavutatav järgmiste komponentide väärtustega:

R1: 503 oomi

R2: 128612 oomi

R3: 503 oomi

C: 0,33 mikroFaradi

Samm: madalpääsfilter

Jällegi, see on aktiivne filter, nii et me võiksime valida mis tahes võimenduse, mida me tahame, kuid me valime 1. See saavutatakse, muutes ülaltoodud R4 lühisesse ja R3 avatud ahelaks. Ülejäänud osa, nagu ka teiste komponentide puhul, saavutatakse, kasutades meie eelnevalt määratletud nõudeid koos ahelaid reguleerivate võrranditega üksikute elementide väärtuste saamiseks:

R1: 12056 oomi

R2: 19873,6 oomi

C1: 0,047 mikroFaradi

C2: 0,1 mikroFaradi

Samm: kujundage virtuaalselt täisring

Vooluahela projekteerimine virtuaalse vooluahela ehitamise tarkvaras, näiteks PSPICE, võib olla väga kasulik vigade avastamisel ja plaanide kinnistamisel enne tegeliku analoogvooluahela valmistamisele üleminekut. Siinkohal saab jäädvustada vooluringi vahelduvvoolu, et kõik toimiks plaanipäraselt.

6. samm: ehitage täisring

Vooluringi saab ehitada mis tahes viisil, mis teile meeldib, kuid selleks puhuks valiti leivaplaat.

Soovitav on paigaldada leivaplaadile, sest see on lihtsam kui jootmine, kuid jootmine annaks rohkem vastupidavust. Samuti on soovitatav toiteallikaga paralleelselt asetada maapinnale 0,1 mikroFaradi möödavoolukondensaator, kuna see aitab kõrvaldada soovimatud kõrvalekalded pidevast võimsusest.

Samm 7: LabVIEW kasutajaliides

LabVIEW kasutajaliides on vahend analoogsignaalide teisendamiseks EKG signaali visuaalseteks ja numbrilisteks esitlusteks, mida kasutajal on lihtne tõlgendada. DAQ -plaati kasutatakse signaali teisendamiseks analoogist digitaalseks ja andmed imporditakse LabVIEW -i.

Tarkvara on objektipõhine programm, mis aitab andmetöötlust ja liidese loomist. Andmeid esitab kõigepealt visuaalselt graafik ja seejärel viiakse läbi mõningane signaalitöötlus, et määrata südamelöökide sagedus, et neid saaks graafiku kõrval kuvada.

Südame löögisageduse määramiseks tuleb tuvastada südamelööke. Seda saab teha Lab VIEW tipu tuvastamise objektiga. Objekt väljastab vastuvõetud andmemassiivi tippude indeksid, mida saab seejärel kasutada arvutustes, et määrata südamelöökide vaheline aeg.

Kuna LabVIEW -i üksikasjad oleksid täiesti erinevad juhised, jätame üksikasjad mõnele teisele allikale. Programmi täpset toimimist saab näha ülaltoodud plokkskeemist.

Samm 8: LabVIEW lõplik kasutajaliides

Lõplik kasutajaliides kuvab võimendatud, filtreeritud, teisendatud ja töödeldud signaali koos südame löögisageduse näiduga löökidena minutis