Зохиомол ЭКГ хэлхээ: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Электрокардиограм бол ноцтой өвчний оношлогоо, стандарт үзлэгт ашигладаг нийтлэг тест юм. ЭКГ гэж нэрлэгддэг энэхүү төхөөрөмж нь зүрхний цохилтыг зохицуулах үүрэгтэй биеийн доторх цахилгаан дохиог хэмждэг. Туршилтыг тухайн хүний арьсанд электрод түрхэж, гаралтыг ажиглах замаар хийдэг бөгөөд энэ нь мэдэгдэж буй ЭКГ долгионы хэлбэрийг авдаг. Энэхүү долгионы хэлбэр нь тус бүр нь физиологийн хариу урвалыг илэрхийлдэг P долгион, QRS комплекс, Т долгионыг агуулдаг. Энэхүү гарын авлага нь хэлхээний симуляцийн програм хангамжийн ЭКГ -ийг дуурайх үе шатуудыг давах болно.

Хангамж:

LTSpice эсвэл үүнтэй төстэй хэлхээний симулятор

Алхам 1: Багаж хэрэгслийн өсгөгч бүтээх

Багажны өсгөгчийн зорилго нь ихэвчлэн дуу чимээ ихтэй байдаг маш жижиг дохиог олшруулах явдал юм. EMG -ийн оролтын дохионы хүчдэл нь ихэвчлэн 1 мВ -аас 5 мВ -ийн хооронд байдаг бөгөөд энэ үе шатны зорилго нь ойролцоогоор 1000 -ийн ашиг бүхий дохиог олшруулах явдал юм. R1 = R2, R4 = R5, R6 = R7:

Олз = K1*K2, энд K1 = K2

K1 = 1 + (2R1/R3)

K2 = -R6/R4

Тиймээс ашиг нь 1000 -тай тэнцүү байсан тул K1 ба K2 нь ойролцоогоор 31.6 байна. Олзын тэгшитгэл нь 1000 -тай тэнцүү байвал зарим резисторыг дур зоргоороо сонгож, заримыг нь тооцоолж болно. Физик хэлхээнд электродууд үйл ажиллагааны өсгөгч рүү ордог боловч симуляцийн зорилгоор нэгийг нь газардуулж, нөгөөг нь тэмдэглэхэд ашигладаг. боломжит ялгаа. Vin зангилааг оролтын долгионыг дуурайхад ашиглах болно. Vout зангилаа нь ЭКГ -ийн дараагийн шатанд хүргэдэг. LTS1151 үйлдлийн өсгөгч нь LTSpice номын санд байрладаг, CMRR өндөртэй, эмнэлгийн багаж хэрэгсэлд ашиглагддаг тул сонгосон. +15V ба -15V хүчдэл бүхий аливаа үндсэн үйлдлийн өсгөгч энэ системд ажиллах болно.

Алхам 2: Ховилын шүүлтүүр бүтээх

ЭКГ -ийн дараагийн үе шат бол 60 Гц давтамжтай тохиолддог цахилгаан шугамын хөндлөнгийн шүүлтүүрийг шүүдэг ховилын шүүлтүүр юм. Ховилын шүүлтүүр нь ганц давтамжтай ойрхон тохиолддог цөөн тооны дохиог арилгах замаар ажилладаг. Тиймээс 60 Гц -ийн хязгаарын давтамж ба хязгаарын давтамжийн тэгшитгэлийг ашиглан зохих эсэргүүцэл ба конденсаторыг сонгож болно. Дээрх бүдүүвчийг ашиглан C = C1 = C2, C3 = 2*C1, R = R10, R8 = R9 = 2*R10 гэдгийг тэмдэглээд конденсаторын утгыг дур мэдэн сонгож болно (Жишээ нь 1uF конденсаторыг сонгосон болно). Дараах тэгшитгэлийг ашиглан эсэргүүцлийн зохих утгыг энэ үе шатанд тооцоолж, ашиглаж болно.

fc = 1/(4*pi*R*C)

Vin зангилаа нь багаж хэрэгслийн өсгөгчийн гаралт бөгөөд Vout зангилаа дараагийн шатанд орно.

Алхам 3: Bandpass шүүлтүүр бий болгох

Системийн сүүлчийн үе шат нь тодорхой давтамжийн давтамжаас дээш, доогуур дуу чимээг арилгах идэвхтэй bandpass шүүлтүүрээс бүрдэнэ. Цаг хугацааны хувьд харилцан адилгүй дохионы үндсэн шугамаас үүдэлтэй төөрөгдөл нь 0.6 Гц -ээс доош, булчингийн дуу чимээнээс үүдэлтэй EMG дуу чимээ 100 Гц -ээс дээш давтамжтай тохиолддог. Тиймээс эдгээр тоонуудыг таслах давтамжаар тохируулсан болно. Туузан нэвтрэх шүүлтүүр нь бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр, дараа нь өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрээс бүрдэнэ. Гэсэн хэдий ч хоёр шүүлтүүр нь ижил таслах давтамжтай байдаг.

Fc = 1/(2*pi*R*C)

1uF -ийг дурын конденсаторын утга, 0.6 ба 100 -ийг таслах давтамж болгон ашиглан эсэргүүцлийн утгыг шүүлтүүрийн зохих хэсгүүдэд тооцоолсон болно. Вин зангилаа нь ховилын шүүлтүүрийн гаралтаас гардаг бөгөөд Vout зангилаа нь бүрэн системийн загварчилсан гаралтыг хэмжих болно. Физик системд энэхүү гаралт нь осциллограф эсвэл түүнтэй төстэй дэлгэцийн төхөөрөмжтэй холбогдож ЭКГ -ийн долгионыг бодит цаг хугацаанд харах боломжтой болно.

Алхам 4: Хэмжих хэрэгслийн өсгөгчийг туршиж үзээрэй

Дараа нь багажийн өсгөгчийг 1000 -ийн ашиг авч байгаа эсэхийг шалгахын тулд турших болно. Үүнийг хийхийн тулд синусоидал долгионыг дурын давтамж, далайцаар оруулна. Энэхүү жишээ нь EMG долгион ба 1000 Гц давтамжийг илэрхийлэхийн тулд 2мВ -ийн оргилоос дээд хүртэлх далайцыг ашигласан болно. Хэлхээний симуляцийн програм хангамж дахь багаж хэрэгслийн өсгөгчийг дуурайж, оролт, гаралтын долгионы хэлбэрийг зур. Курсорын функцийг ашиглан оролт, гаралтын хэмжээг бүртгэж, олзыг Gain = Vout/Vin -ээр тооцоолно. Хэрэв энэ ашиг ойролцоогоор 1000 байвал энэ үе шат зөв ажиллаж байна. Энэ үе шатанд эсэргүүцлийн хүлцэлийг харгалзан эсэргүүцлийн утгыг +5% ба -5% -иар өөрчлөх замаар статистикийн нэмэлт дүн шинжилгээ хийх боломжтой бөгөөд энэ нь гаралтын долгион ба дараагийн ашигт хэрхэн нөлөөлж байгааг харах боломжтой болно.

Алхам 5: Ховилын шүүлтүүрийг туршиж үзээрэй

60 Гц -ийн багтаамжтай хувьсах гүйдлийн гүйдлийг цэвэрлэх замаар ховилын шүүлтүүрийг туршиж үзээрэй. Энэ жишээнд шүүрийг 1 Гц -ээс 200 Гц хүртэл ажиллуулсан. Үүссэн графикийг Vout зангилаан дээр хэмжихэд Гц дэх давтамж ба давтамж дахь олшруулалтын графикийг гаргах болно. График нь хо dр чиглэлд 60 Гц -ээс хол давтамжтай 0 дБ -ийн өсгөлтөөр эхэлж, дуусах ёстой бөгөөд 60 Гц -тэй ойролцоо өсгөлт их хэмжээгээр буурах ёстой. Энэ нь ийм давтамжтайгаар гарч буй дохионуудыг хүссэн дохионоос зохих ёсоор арилгаж байгааг харуулж байна. Туршилтын таслах давтамжид хэрхэн нөлөөлж байгааг харахын тулд эсэргүүцлийн хүлцэлийг харгалзан резистор ба конденсаторын утгыг +5% ба -5% өөрчлөх замаар статистикийн нэмэлт шинжилгээг энэ шатанд хийж болно.

Алхам 6: Bandpass шүүлтүүрийг туршиж үзээрэй

Эцэст нь өөр гүйдлийн шинжилгээ хийх замаар туузан дамжуулагч шүүлтүүрийг туршиж үзээрэй. Энэ удаад зурвасыг графикаар харахын тулд шүүрийг 0.6 -аас бага, 100 -аас дээш давтамжтай хийх ёстой. Дахин хэлэхэд схемд үзүүлсэн Vout зангилаан дээр хэмжиж дүн шинжилгээ хий. Гаралт нь 0.6-100 Гц-ээс хол байх үед олшруулалт нь сөрөг утгатай байх ёстой. -3dB олшруулах цэгүүд нь 0.6 ба 100 Гц байх ёстой, эсвэл эхний ба хоёр дахь цэгүүдийн цэгүүдтэй ойролцоо байх ёстой. -3dB цэгүүд нь эдгээр давтамжийн гаралт нь анхны чадлын тал хувьтай тэнцэх хүртэл дохио сулрах үед дохио өгдөг. Тиймээс -3dB цэгийг шүүлтүүрийн дохионы бууралтыг шинжлэхэд ашигладаг. Хэрэв гаралтын график дээрх -3dB цэгүүд нь зурвасын давтамжтай таарч байвал шат зөв ажиллаж байна.

Энэ үе шатанд эсэргүүцлийн хүлцэлийг харгалзан резистор ба конденсаторын утгыг +5% ба -5% болгон өөр туршилтын тасалдлын давтамжид хэрхэн нөлөөлж байгааг харах замаар нэмэлт статистик дүн шинжилгээ хийж болно.

Алхам 7: ЭКГ -ийн бүрэн системийг нэгтгэх

Эцэст нь хэлэхэд, бүх гурван үе шат зөв ажиллаж байгаа нь батлагдвал ЭКГ -ын гурван үе шатыг хамтад нь хийж, эцсийн үр дүн гарна. Загварчилсан ЭКГ долгионыг багаж хэрэгслийн өсгөгчийн шатанд оруулж болох бөгөөд гаралтын долгион нь ЭКГ -ийн долгион байх ёстой.