Хялбар автомат ЭКГ (1 өсгөгч, 2 шүүлтүүр): 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Электрокардиограм (ЭКГ) нь арьсан дээр байрлуулсан янз бүрийн электродуудыг ашиглан зүрхний цахилгаан үйл ажиллагааг хэмжиж харуулдаг. Багажны өсгөгч, ховилын шүүлтүүр, нам дамжуулах шүүлтүүр ашиглан ЭКГ үүсгэж болно. Эцэст нь шүүгдсэн болон олшруулсан дохиог LabView програм хангамж ашиглан дүрслэн харуулах боломжтой. LabView нь тухайн хүний зүрхний цохилтыг тооцоолохдоо ирж буй дохионы давтамжийг ашигладаг. Баригдсан багажийн өсгөгч нь биеийн жижиг дохиог амжилттай авч 1 В хүртэл өсгөсөн тул үүнийг LabView ашиглан компьютер дээрээс үзэх боломжтой байв. Ховилын болон бага дамжуулалтын шүүлтүүрүүд нь цахилгаан хангамжийн 60 Гц -ийн дуу чимээг бууруулж, 350 Гц -ээс дээш дохио тасалдуулж чадсан. Амрах үед зүрхний цохилтыг 75 цохилт, таван минут эрчимтэй дасгал хийсний дараа 137 цохилтоор хэмжсэн. Баригдсан ЭКГ нь зүрхний цохилтыг бодит утгаар хэмжиж, ердийн ЭКГ долгионы хэлбэрийн янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дүрслэн харуулах боломжтой болсон. Ирээдүйд 60 Гц орчим илүү их дуу чимээг бууруулахын тулд ховилын шүүлтүүр дэх идэвхгүй утгыг өөрчилснөөр энэхүү ЭКГ -ийг сайжруулж болно.

Алхам 1: Хэмжих хэрэгслийн өсгөгч үүсгэх

Танд хэрэгтэй болно: LTSpice (эсвэл өөр хэлхээний дүрслэл програм хангамж)

Багажны өсгөгч нь дохионы хэмжээг нэмэгдүүлэх зорилгоор бүтээгдсэн бөгөөд энэ нь харагдах бөгөөд долгионы хэлбэрт дүн шинжилгээ хийх боломжийг олгоно.

R1 = 3.3 к ом, R2 = 33 к ом, R3 = 1 к ом, R4 = 48 ом ашигласнаар X -ийн ашиг олно. Олз = -R4/R3 (1+R2/R1) = -47k/1k (1- (33k/3.3k)) = -1008

Учир нь эцсийн op amp дээр дохио нь урвуу зүү рүү ордог тул ашиг нь 1008 байна. Энэхүү загварыг LTSpice -д бүтээсэн бөгөөд 1V -ээс 1 кГц хүртэлх гүйдлийн гүйдэл ашиглан 10 жил тутамд 100 оноотой хувьсах гүйдлийн далайцтай 1В -ийн синус долгионы оролтоор загварчилсан болно..

Бидний ашиг ижил төстэй ашиг байсан эсэхийг бид шалгасан. Графикаас бид Gain = 10^(60/20) = 1000 -ийг олсон бөгөөд энэ нь бидний төлөвлөсөн ашиг 1008 -тэй ойролцоо байна.

Алхам 2: Ховилын шүүлтүүр үүсгэнэ үү

Танд хэрэгтэй болно: LTSpice (эсвэл өөр хэлхээний дүрслэл програм хангамж)

Ховилын шүүлтүүр нь тодорхой давтамжийг арилгахын тулд бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн тодорхой төрөл бөгөөд дараа нь өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүр юм. 60 Гц давтамжтай бүх электрон төхөөрөмжүүдийн дуу чимээг арилгахын тулд ховилын шүүлтүүрийг ашигладаг.

Идэвхгүй утгыг тооцоолсон: C =.1 uF (утгыг сонгосон) 2C =.2 uF (ашигласан.22 uF конденсатор)

AQ-ийн 8 коэффициентийг ашиглах болно: R1 = 1/(2*Q*2*pi*f*C) = 1/(2*8*2*3.14159*60*.1E-6) = 1.66 кОм (1.8 кОм ашигласан) R2 = 2Q/(2*pi*f*C) = (2*8)/(60 Гц*2*3.14159*.1E-6 F) = 424 кОм (390 кОм + 33 кОм = 423 кОм байсан ашигласан) Хүчдэлийн хэлтэс: Rf = R1 * R2 / (R1 + R2) = 1.8 кОм * 423 кОм / (1.8 кОм + 423 кОм) = 1.79 кОм (1.8 кОм ашигласан)

Энэхүү шүүлтүүрийн загвар нь 1 -ийн ашигтай байдаг бөгөөд энэ нь өсгөгч шинж чанаргүй гэсэн үг юм.

Идэвхгүй утгыг залгаж, 1 кГц давтамжтай 1 кГц давтамжтай 0.1 В синус долгионы оролтын дохиог ашиглан LTSpice -ийг симуляци хийх нь хавсаргасан bode -ийн үр дүнг өгдөг.

60 Гц орчим давтамжтайгаар дохио хамгийн бага хүчдэлдээ хүрдэг. Шүүлтүүр нь 60 Гц -ийн дуу чимээг 0.01 В -ийн үл мэдэгдэх хүчдэл хүртэл арилгаж, оролтын хүчдэл.1 В тул 1 -ийн оролтыг өгдөг.

Алхам 3: Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр үүсгэнэ үү

Танд хэрэгтэй болно: LTSpice (эсвэл өөр хэлхээний дүрслэл програм хангамж)

ЭКГ -ийн дохиог агуулсан сонирхлын босго дээрх дохиог арилгахын тулд бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг бий болгосон. Хүүгийн босго 0 - 350 Гц хооронд байв.

Конденсаторын утгыг.1 uF байхаар сонгосон. Шаардлагатай эсэргүүцлийг 335 Гц өндөр таслах давтамжаар тооцоолно: C = 0.1 uF R = 1/(2pi*0.1*(10^-6)*335 Гц) = 4.75 кОм (4.7 кОм ашигласан)

Идэвхгүй утгыг залгаж, 1 кГц давтамжтай 1 кГц давтамжтай 0.1 В синус долгионы оролтын дохиог ашиглан LTSpice -ийг симуляци хийх нь хавсаргасан bode -ийн үр дүнг өгдөг.

Алхам 4: Breadboard дээр тойрог үүсгэх

Танд хэрэгтэй болно: өөр өөр утгатай резистор, өөр өөр утгатай конденсатор, UA 471 ажиллагааны өсгөгч, холбогч кабель, талх, холболтын кабель, тэжээлийн хангамж эсвэл 9 В зай.

Одоо та хэлхээгээ симуляц хийснийхээ дараа талхны самбар дээр бүтээх цаг болжээ. Хэрэв танд яг жагсаасан утга байхгүй бол өөрт байгаа зүйлээ ашиглаарай эсвэл резистор ба конденсаторыг нэгтгэн өөрт хэрэгтэй утгыг гаргаарай. Талхны тавцангаа 9 вольтын батерей эсвэл тогтмол гүйдлийн тэжээлээр тэжээхээ бүү мартаарай. Оп өсгөгч бүрт эерэг ба сөрөг хүчдэлийн эх үүсвэр хэрэгтэй.

Алхам 5: LabView орчныг тохируулна уу

Танд хэрэгтэй болно: LabView програм хангамж, компьютер

Долгионы хэлбэрийг харуулах, зүрхний цохилтыг тооцоолох ажлыг автоматжуулахын тулд LabView -ийг ашигласан болно. LabView нь өгөгдлийг дүрслэх, дүн шинжилгээ хийхэд ашигладаг програм юм. ЭКГ -ийн хэлхээний гаралт нь LabView -ийн оролт юм. Өгөгдлийг доорх блок диаграм дээр үндэслэн оруулдаг, график, дүн шинжилгээ хийдэг.

Нэгдүгээрт, DAQ Туслах нь аналог дохиог хэлхээнээс авдаг. Дээж авах зааврыг энд тохируулсан болно. Дээж авах хурд нь секундэд 1k дээж байсан ба интервал нь 3k ms байсан тул долгионы хэлбэрийн график дээр харсан хугацааны интервал 3 секунд байна. Waveform Graph нь DAQ -ийн туслахаас өгөгдлийг хүлээн авч, урд талын цонхонд байрлуулдаг. Блок диаграмын доод хэсэг нь зүрхний цохилтын тооцооллыг багтаасан болно. Эхлээд долгионы хамгийн их ба хамгийн бага хэмжээг хэмжинэ. Дараа нь эдгээр далайцын хэмжилтийг хамгийн их далайцын 95% гэж тодорхойлсон оргилууд гарч байгаа эсэхийг тодорхойлоход ашигладаг бөгөөд хэрэв тийм бол цагийн цэгийг бүртгэдэг. Оргилуудыг илрүүлсний дараа далайц ба цагийн цэгийг массив хэлбэрээр хадгална. Дараа нь оргил/ секундын тоог минут болгон хөрвүүлж урд самбар дээр харуулна. Урд талын самбар нь долгионы хэлбэр, минутанд цохилтыг харуулдаг.

Дээрх зурагт үзүүлсэн шиг хэлхээг National Instruments ADC -ээр дамжуулан LabVIEW -тэй холбосон. Зохицуулсан ЭКГ дохиог үүсгэсэн функцийг генератор нь ADC -д оруулдаг бөгөөд өгөгдлийг график зураг, дүн шинжилгээ хийх зорилгоор LabView руу дамжуулдаг. Нэмж дурдахад, BPM -ийг LabVIEW -д тооцоолсны дараа тоон үзүүлэлтийг 2 -р зурагт үзүүлсэн шиг долгионы хэлбэрийн графикийн хажуугийн дагуу програмын урд самбар дээр хэвлэхэд ашигласан болно.

Алхам 6: Функцийн генератор ашиглан хэлхээг турших

Танд хэрэгтэй болно: талхны самбар дээрх хэлхээ, холболтын кабель, цахилгаан хангамж эсвэл 9 В зай, National Instruments ADC, LabView програм хангамж, компьютер

LabView багажийг туршихын тулд загварчилсан ЭКГ -ийг хэлхээнд оруулсан бөгөөд хэлхээний гаралтыг National Instruments ADC -ээр дамжуулан LabView -тэй холбосон болно. Эхлээд зүрхний цохилтыг дуурайхын тулд хэлхээнд 1 Гц давтамжтай 20mVpp дохио оруулав. LabView урд талын самбарыг доорх зураг дээр харуулав. P, T, U wave болон QRS комплекс бүгд харагдаж байна. BMP -ийг зөв тооцоолж тоон үзүүлэлтээр харуулав. Ойролцоогоор 8 V/0.02 V = 400 -ийн оролт байдаг бөгөөд энэ нь хэлхээг осциллографт холбох үед бидний үзсэнтэй төстэй юм. LabView дээрх үр дүнгийн зургийг хавсаргав. Дараа нь дасгалын үеэр зүрхний цохилтыг нэмэгдүүлэхийн тулд хэлхээг 2 Гц давтамжтайгаар 20 мВт -ийн хурдтай дохио оруулдаг. Зүрхний цохилтыг тайвшруулах туршилтын үр дүнтэй харьцуулахад харьцангуй ашиг олсон байна. Долгионы хэлбэрийн доор бүх хэсгүүд нь өмнөх шигээ илүү хурдтай байгаа нь харагдаж байна. Зүрхний цохилтыг тооцоолж тоон үзүүлэлтээр харуулдаг бөгөөд хүлээгдэж буй 120 BPM -ийг бид харж байна.

Алхам 7: Хүний сэдвийг ашиглан хэлхээг турших

Танд хэрэгтэй болно: талхны самбар дээрх хэлхээ, холболтын кабель, цахилгаан хангамж эсвэл 9 В зай, National Instruments ADC, LabView програм хангамж, компьютер, электрод (дор хаяж гурван), хүний сэдэв

Эцэст нь хэлэхэд, хэлхээг хүний сэдвээр ЭКГ ашиглан хэлхээний оролт, хэлхээний гаралтыг LabView руу оруулдаг. Бодит дохио авахын тулд гурван электродыг объект дээр байрлуулсан. Электродыг бугуй болон баруун шагайн аль алинд нь байрлуулсан. Баруун бугуй нь эерэг оролт, зүүн бугуй нь сөрөг, шагай нь газардсан байв. Дахин өгөгдлийг боловсруулахад зориулж LabView -д оруулав. Электродын тохиргоог зураг хэлбэрээр хавсаргав.

Нэгдүгээрт, өвчтөний амарч буй ЭКГ дохиог гаргаж, дүн шинжилгээ хийв. Амрах үед тухайн хүний зүрхний цохилт ойролцоогоор 75 цохилт байв. Дараа нь оролцогч 5 минутын турш эрчимтэй биеийн тамирын дасгал хийжээ. Сэдвийг дахин холбож, нэмэгдсэн дохиог тэмдэглэв. Дасгал хийсний дараа зүрхний цохилт ойролцоогоор 137 цохилт байв. Энэ дохио нь арай жижиг бөгөөд илүү их дуу чимээтэй байв. Электродыг бугуй болон баруун шагайн аль алинд нь байрлуулсан. Баруун бугуй нь эерэг оролт, зүүн бугуй нь сөрөг, шагай нь газардсан байв. Дахин өгөгдлийг боловсруулахад зориулж LabView -д оруулсан болно.

Дунджаар нэг хүн ойролцоогоор 1 мВ -ийн ЭКГ -ийн дохиотой байдаг. Бидний хүлээгдэж буй ашиг 1000 орчим байсан тул 1V гаралтын хүчдэлийг хүлээж байна. XX зураг дээр амрах бичлэгээс харахад QRS цогцолборын далайц ойролцоогоор (-0.7)-(-1.6) = 0.9 V. Энэ нь 10% -ийн алдаа гаргадаг. (1-0.9)/1*100 = 10% Стандарт хүний зүрхний цохилт 60, хэмжигдэхүүн 75 орчим байсан нь | 60-75 |*100/60 = 25% алдаа гаргадаг. Стандарт хүний зүрхний цохилт 120, хэмжигдэхүүн нь ойролцоогоор 137 байсан нь 120-137 |*100/120 = 15% -ийн алдаа гаргадаг.

Баяр хүргэе! Та одоо өөрийн автомат ЭКГ хийжээ.