ԷԿԳ և սրտի զարկերի մոնիտոր. 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

NOTԱՆՈԹՈԹՅՈՆ. Սա բժշկական սարք չէ: Սա կրթական նպատակների համար է `միայն մոդելավորված ազդանշանների օգտագործմամբ: Եթե այս սխեման օգտագործում եք ԷՍԳ իրական չափումների համար, համոզվեք, որ միացումն ու գործիքը միացումն օգտագործում են մեկուսացման համապատասխան տեխնիկա:

Այս պայմանների հայտնաբերման համար օգտագործվող ամենակարևոր ախտորոշիչ գործիքներից մեկը էլեկտրասրտագրությունն է (ԷԿԳ): Էլեկտրասրտագրությունը գործում է ՝ հետևելով ձեր սրտի միջոցով էլեկտրական ազդակը և փոխանցելով այն մեքենային [1]: Ազդանշանը վերցվում է մարմնի վրա տեղադրված էլեկտրոդներից: Էլեկտրոդների տեղադրումը կարևոր նշանակություն ունի ֆիզիոլոգիական ազդանշանների հավաքման համար, քանի որ դրանք գործում են ՝ գրանցելով մարմնի ներուժի տարբերությունը: Էլեկտրոդների ստանդարտ տեղադրումը Einthoven եռանկյունու օգտագործումն է: Սա այն է, որտեղ մեկ էլեկտրոդ տեղադրվում է աջ թևի, ձախ թևի և ձախ ոտքի վրա: Ձախ ոտքը գործում է որպես էլեկտրոդների հիմք, և այն բարձրացնում է մարմնի հաճախականության աղմուկը: Աջ ձեռքը ունի բացասական էլեկտրոդ, իսկ ձախը ՝ դրական էլեկտրոդ ՝ կրծքավանդակի երկայնքով պոտենցիալ տարբերությունը հաշվարկելու և, հետևաբար, սրտից էլեկտրական էներգիա վերցնելու համար [2]: Այս նախագծի նպատակն էր ստեղծել սարք, որը կարող է հաջողությամբ ձեռք բերել ԷՍԳ ազդանշան և հստակ վերարտադրեք ազդանշանը առանց աղմուկի և սրտի հաճախության չափման հավելումով:

Քայլ 1: Նյութեր և գործիքներ

• Տարբեր դիմադրիչներ և կոնդենսատորներ
• Breadboard
• Ֆունկցիայի գեներատոր
• Օսցիլոսկոպ
• DC սնուցման աղբյուր
• Օպերատորներ
• Տեղադրված է LABView համակարգիչ
• BNC մալուխներ
• DAQ օգնական

Քայլ 2: Կառուցեք գործիքավորման ուժեղացուցիչ

Կենսաէլեկտրական ազդանշանը համարժեքորեն ուժեղացնելու համար երկու փուլային սարքավորումների ուժեղացուցիչի ընդհանուր շահույթը պետք է լինի 1000: Յուրաքանչյուր փուլ բազմապատկվում է ընդհանուր շահույթը ստանալու համար, իսկ ստորև բերված են առանձին փուլերը հաշվարկելու համար օգտագործվող հավասարումները:

Փուլ 1 շահում. K1 = 1+2*R2/R1 Փուլ 2 շահում. K2 = -R4/R3

Օգտագործելով վերը նշված հավասարումները, դիմադրության արժեքները, որոնք մենք օգտագործում էինք, էին ՝ R1 = 10kΩ, R2 = 150kΩ, R3 = 10kΩ և R4 = 33kΩ: Որպեսզի ապահովվի, որ այդ արժեքները կապահովեն ցանկալի ելք, կարող եք նմանակել այն առցանց կամ կարող եք այն ստուգել օսլիլոսկոպով ՝ ֆիզիկական ուժեղացուցիչը կառուցելուց հետո:

Ընտրված ռեզիստորները և հացահատիկի մեջ միացնող օղակները միացնելուց հետո ձեզ հարկավոր կլինի հոսանքի հոսանքի աղբյուրից 15V ± 15V լարման միջոցով: Հաջորդը, գործառույթի գեներատորը միացրեք գործիքավորման ուժեղացուցիչի մուտքին, իսկ օսլիլոսկոպը `ելքին:

Վերոնշյալ լուսանկարը ցույց է տալիս, որ գործիքավորման ավարտված ուժեղացուցիչը նման կլինի հացատախտակին: Ստուգելու համար, թե արդյոք այն աշխատում է ճիշտ, սահմանեք գործառույթի գեներատորը, որպեսզի արտադրի 1 կՀց հաճախականությամբ սինուսային ալիք, որի առավելագույն գագաթը հասնում է 20 մՎ լարման: Տատանողից ուժեղացուցիչից ելքը պետք է ունենա 20 Վ լարման առավելագույն գագաթնակետ, քանի որ այն աշխատում է 1000 -ով, եթե այն ճիշտ է աշխատում:

Քայլ 3: Կառուցեք Notch զտիչ

Էլեկտրահաղորդման աղմուկի պատճառով անհրաժեշտ էր զտիչ `60 Հց հաճախականությամբ աղմուկը զտելու համար, ինչը էլեկտրահաղորդման գծի աղմուկն է Միացյալ Նահանգներում: Օգտագործվել է խազ ֆիլտր, քանի որ այն զտում է որոշակի հաճախականություն: Հետևյալ հավասարումները օգտագործվել են ռեզիստորի արժեքները հաշվարկելու համար: 8 -ի որակական գործոնը (Q) լավ աշխատեց, և կոնդենսատորի արժեքները `0.1uF, ընտրվեցին շինարարության հեշտության համար: Հավասարումներում (պատկերված է w) հաճախականությունը 60Hz հաճախականությամբ հաճախականությունն է ՝ բազմապատկված 2π- ով:

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

Օգտագործելով վերը նշված հավասարումները, դիմադրության արժեքները, որոնք մենք օգտագործում էինք, R1 = 1.5kΩ, R2 = 470kΩ և R3 = 1.5kΩ էին: Որպեսզի ապահովվի, որ այդ արժեքները կապահովեն ցանկալի ելք, կարող եք նմանակել այն առցանց կամ կարող եք այն ստուգել օսլիլոսկոպով ՝ ֆիզիկական ուժեղացուցիչը կառուցելուց հետո:

Վերոնշյալ պատկերը ցույց է տալիս, թե ինչպիսին կլինի ավարտված խազ ֆիլտրը հացահատիկում: Օպ-ամպերի կարգավորումը նույնն է, ինչ գործիքավորման ուժեղացուցիչը, և գործառույթի գեներատորն այժմ պետք է կարգավորվի, որպեսզի 1 կՀց հաճախականությամբ սինուսային ալիք արտադրի `1 Վ լարման առավելագույն գագաթնակետից: Եթե դուք կատարում եք AC Sweep, դուք պետք է կարողանաք ստուգել, որ 60Hz- ի շուրջ հաճախականությունները զտված են:

Քայլ 4: Կառուցեք ցածր փոխանցման զտիչ

Բարձր հաճախականության աղմուկը զտելու համար, որը կապված չէ ԷԿԳ-ի հետ, ստեղծվել է ցածր անցման ֆիլտր `150 Հց հաճախականությամբ:

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)

Օգտագործելով վերը նշված հավասարումները, դիմադրության արժեքները, որոնք մենք օգտագործում էինք, R1 = 12kΩ, R2 = 135kΩ, C1 = 0.01 µF, և C2 = 0.068 µF: R3- ի և R4- ի արժեքներն ավարտվեցին զրոյով, քանի որ մենք ցանկանում էինք, որ ֆիլտրի շահույթը, K- ը, զրոյական լիներ, ուստի այստեղ ֆիզիկական տեղադրման դեպքում մենք ռեզիստորների փոխարեն լարեր էինք օգտագործում: Որպեսզի ապահովվի, որ այդ արժեքները կապահովեն ցանկալի ելք, կարող եք նմանակել այն առցանց կամ կարող եք այն ստուգել օսլիլոսկոպով ՝ ֆիզիկական ուժեղացուցիչը կառուցելուց հետո:

Ֆիզիկական զտիչ կառուցելու համար ընտրված դիմադրիչները և կոնդենսատորները միացրեք op-amp- ին, ինչպես ցույց է տրված սխեմատիկայում: Միացրեք op-amp- ը և միացրեք գործառույթի գեներատորը և տատանումները այնպես, ինչպես նկարագրված է նախորդ քայլերում: Գործառույթի գեներատորը սահմանեք սինուսային ալիք 150 Հց հաճախականությամբ և գագաթնակետից մինչև 1 Վ ամպլիտուդով `մոտ 1 Վ. Քանի որ 150 Հց հաճախականությունը պետք է լինի անջատման հաճախականությունը, եթե ֆիլտրը ճիշտ է աշխատում, այս հաճախականությամբ մեծությունը պետք է լինի 3 դԲ: Սա ձեզ կասի, արդյոք ֆիլտրը ճիշտ է տեղադրված:

Քայլ 5: Միացրեք բոլոր բաղադրիչները միասին

Յուրաքանչյուր բաղադրիչ կառուցելուց և դրանք առանձին փորձարկելուց հետո դրանք բոլորը կարող են միացվել շարքով: Ֆունկցիայի գեներատորը միացրեք գործիքավորման ուժեղացուցիչի մուտքին, այնուհետև դրա ելքը միացրեք խազ ֆիլտրի մուտքին: Դա նորից արեք ՝ միացնող ֆիլտրի ելքը միացնելով ցածր անցման ֆիլտրի մուտքին: -Ածր անցուղի ֆիլտրի ելքը պետք է միանա օսլիլոսկոպին:

Քայլ 6: Կարգավորեք LabVIEW- ը

ԷԿԳ սրտի բաբախման ալիքի ձևն այնուհետև գրանցվեց DAQ օգնականի և LabView- ի միջոցով: DAQ օգնականը ձեռք է բերում անալոգային ազդանշաններ և սահմանում ընտրանքի պարամետրերը: DAQ օգնականը միացրեք գործառնական գեներատորին, որը թողարկում է սրտային ազդանշան և համակարգչին `LabView- ով: Կարգավորեք LabView- ը ՝ վերևում ներկայացված սխեմայի համաձայն: DAQ օգնականը ֆունկցիայի գեներատորից կբերի սրտային ալիք: Ալիքի ձևի գրաֆիկը ավելացրեք նաև ձեր LabView կարգավորմանը `գրաֆիկը դիտելու համար: Օգտագործեք թվային օպերատորներ `առավելագույն արժեքի շեմ սահմանելու համար: Shownուցադրված սխեմատիկայում օգտագործվել է 80% -ը: Պիկ վերլուծությունը պետք է օգտագործվի նաև գագաթնակետի տեղերը գտնելու և դրանք ժամանակի փոփոխության հետ կապելու համար: Պիկ հաճախականությունը բազմապատկեք 60 -ով `րոպեում զարկերը հաշվարկելու համար, և այս թիվը դուրս եկավ գրաֆիկի կողքին:

Քայլ 7: Այժմ կարող եք գրանցել ԷՍԳ:

[1] «Էլեկտրասրտագրություն - Տեխասի սրտի ինստիտուտի սրտի տեղեկատվական կենտրոն»: [Առցանց]: Հասանելի է ՝ https://www.texasheart.org/HIC/Topics/Diag/diekg.cfm: [Մուտք `09-դեկ -2017]:

[2] «ԷՍԳ -ի առաջատարները, բևեռականությունը և Էինթհովենի եռանկյունին. Ուսանող ֆիզիոլոգ»: [Առցանց]: Հասանելի է ՝ https://thephysiologist.org/study-materials/the-ecg-leads-polarity-and-einthovens-triangle/: [Մուտք `10-դեկ -2017]: