Энгийн ЭКГ хэлхээ ба LabVIEW зүрхний цохилтын хөтөлбөр: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Электрокардиограм буюу ЭКГ гэж нэрлэдэг нь бүх эмнэлгийн практикт ашигладаг маш хүчирхэг оношлогоо, хяналтын систем юм. ЭКГ нь зүрхний цахилгаан үйл ажиллагааг графикаар ажиглахад зүрхний цохилт, цахилгаан дохионы хэвийн бус байдлыг шалгахад ашиглагддаг.

ЭКГ -ийн шинжилгээгээр өвчтөний зүрхний цохилтыг QRS цогцолборын хоорондох хугацааны интервалаар тодорхойлж болно. Нэмж дурдахад ST сегментийн өндрөөр зүрхний шигдээс болох гэх мэт бусад эрүүл мэндийн байдлыг илрүүлж болно. Ийм уншлага нь өвчтөнийг зөв оношлох, эмчлэхэд маш чухал ач холбогдолтой юм. P долгион нь зүрхний тосгуурын агшилтыг харуулж байна, QRS муруй нь ховдолын агшилт, T долгион нь зүрхний реполяризаци юм. Ийм энгийн мэдээллийг мэдэх нь зүрхний үйл ажиллагааны хэвийн бус байдлыг хурдан оношлох боломжийг олгодог.

Эмнэлгийн практикт ашигладаг стандарт ЭКГ нь долоон электродыг зүрхний доод хэсэгт зөөлөн хагас тойрог хэлбэрээр байрлуулдаг. Электродыг ингэж байрлуулах нь бичлэг хийх явцад дуу чимээг хамгийн бага байлгахаас гадна хэмжилтийг илүү тууштай хийх боломжийг олгодог. Үүсгэсэн ЭКГ хэлхээний хувьд бид зөвхөн гурван электродыг ашиглах болно. Эерэг оролтын электродыг баруун талын бугуйнд, сөрөг оролтын электродыг зүүн талын бугуйнд байрлуулж, газардуулсан электродыг шагайнд холбоно. Энэ нь уншилтыг зүрх сэтгэлээрээ харьцангуй нарийвчлалтай хийх боломжийг олгоно. Багажны өсгөгч, бага дамжуулагч шүүлтүүр, ховилын шүүлтүүрт холбогдсон электродуудыг байрлуулснаар ЭКГ долгионы хэлбэрийг үүсгэсэн хэлхээнээс гаралтын дохио болгон ялгахад хялбар байх ёстой.

ТАЙЛБАР: Энэ бол эмнэлгийн хэрэгсэл биш юм. Энэ нь зөвхөн дууриамал дохиог ашиглан боловсролын зорилгоор хийгдсэн болно. Хэрэв та энэ хэлхээг ЭКГ-ийн бодит хэмжилтэд ашиглаж байгаа бол хэлхээ ба хэлхээний багажны холболт зөв тусгаарлах аргыг ашиглаж байгаа эсэхийг шалгаарай

Алхам 1: Хэмжих хэрэгслийн өсгөгч бүтээх

1000 буюу 60 дБ -ийн ашигтай олон үе шаттай багаж хэрэгслийг бүтээхийн тулд дараах тэгшитгэлийг ашиглана.

Олз = (1+2*R1/Rgain)

R1 нь ашиглалтын эсэргүүцэлээс гадна багаж хэрэгслийн өсгөгчд ашигладаг бүх резистортой тэнцүү бөгөөд энэ нь өсгөгчийн эхний шатанд бүх ашиг оруулахад нөлөөлнө. Үүнийг 50.3 кОм байхаар сонгосон. Олзны эсэргүүцлийг тооцоолохын тулд энэ утгыг дээрх тэгшитгэлд оруулсан болно.

1000 = (1+2*50300/Rgain)

Rgain = 100.7

Энэ утгыг тооцоолсны дараа багаж хэрэгслийн өсгөгчийг энэ алхамд үзүүлсэн дараах хэлхээгээр барьж болно. OP/AMP нь хэлхээний диаграммд үзүүлсэн шиг эерэг ба сөрөг 15 вольтоор тэжээгдэх ёстой. OP/AMP бүрийн тойрч гарах конденсаторыг OP/AMP -ийн ойролцоо байрлуулж, тэжээлийн эх үүсвэрээс хөрсөнд орж ирж буй AC дохиог сулруулж, OP/AMP -ийг шарахаас сэргийлж, нэмэлт дуу чимээ гаргах болно. дохио руу. Түүнчлэн хэлхээний бодит ашиг орлогыг шалгахын тулд эерэг электродын зангилааг оролтын синус долгионоор өгч, сөрөг электродын зангилааг газардуу холбох ёстой. Энэ нь оролтын дохиог 15 мВ -ээс бага оргил хүртэл оргил цэг хүртэл нарийвчлалтай харах боломжийг олгоно.

Алхам 2: 2 -р эрэмбийн бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг байгуулна уу

150 Гц -ийн ЭКГ дохионы сонирхлын давтамжаас давсан дуу чимээг арилгахын тулд 2 -р эрэмбийн бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг ашигласан.

2 -р эрэмбийн бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг тооцоолоход ашигладаг K утга нь ашиг юм. Шүүлтүүрт ашиг орлого оруулахыг хүсэхгүй байгаа тул оролтын хүчдэл нь гаралтын хүчдэлтэй тэнцүү гэсэн утгыг 1 гэж сонгосон.

K = 1

Энэ хэлхээнд ашиглагдах Butterworth хоёр дахь эрэмбийн шүүлтүүрийн хувьд a ба b коэффициентийг доор тодорхойлсон болно. a = 1.414214 b = 1

Нэгдүгээрт, хоёр дахь конденсаторын утгыг лабораторид болон бодит ертөнцөд ашиглах боломжтой харьцангуй том конденсатор гэж сонгосон.

C2 = 0.1 F

Эхний конденсаторыг тооцоолохын тулд түүний хоёр дахь конденсаторын хоорондох дараахь хамаарлыг ашиглана. Энэ утга нь ямар байх ёстойг тооцоолохын тулд K, a, b коэффициентүүдийг тэгшитгэлд оруулсан болно.

C1 <= C2*[a^2+4b (K-1)]/4b

C1 <= (0.1*10^-6 [1.414214^2+4*1 (1-1)]/4*1

C1 <= 50 nF

Эхний конденсаторыг 50 нФ -ээс бага буюу тэнцүү гэж тооцоолсон тул дараах конденсаторын утгыг сонгосон.

C1 = 33 nF

150 Гц давтамжтай хоёрдогч дарааллын бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрт шаардлагатай эхний эсэргүүцлийг тооцоолохын тулд тооцоолсон конденсаторын утга ба K, a, b коэффициентийг ашиглан дараахь тэгшитгэлийг шийдэв. R1 = 2/[(таслах давтамж)*[aC2*sqrt ([(a^2+4b (K-1)) C2^2-4bC1C2])]

R1 = 9478 Ом

Хоёрдахь резисторыг тооцоолохдоо дараах тэгшитгэлийг ашигласан болно. Дахин таслах давтамж нь 150 Гц ба b коэффициент 1 байна.

R2 = 1/[bC1C2R1 (таслах давтамж)^2]

R2 = 35.99 kOhm Хоёр дахь эрэмбийн ховилын шүүлтүүрт шаардлагатай резистор ба конденсаторын дээрх утгыг тооцоолсны дараа ашиглагдах нам нэвтрүүлэх идэвхтэй шүүлтүүрийг харуулахын тулд дараах хэлхээг байгуулав. OP/AMP нь диаграммд үзүүлсэн шиг эерэг ба сөрөг 15 вольтоор тэжээгддэг. Дамжуулах конденсаторыг тэжээлийн эх үүсвэрт холбосон бөгөөд ингэснээр эх үүсвэрээс гарч буй хувьсах гүйдлийн дохиог газардуулж, OP/AMP нь энэ дохиогоор шарахгүй байх болно. ЭКГ -ийн хэлхээний энэ үе шатыг туршихын тулд оролтын дохионы зангилааг синус долгионтой холбож, 1 Гц -ээс 200 Гц хүртэл АС -ийг цэвэрлэж, шүүлтүүр хэрхэн ажилладагийг харах шаардлагатай.

Алхам 3: Ховилын шүүлтүүрийг байгуулна уу

Ховилын шүүлтүүр нь бага давтамжийн дохиог хэмжих олон хэлхээний маш чухал хэсэг юм. Бага давтамжтай үед 60 Гц -ийн хувьсах гүйдлийн дуу чимээ маш түгээмэл байдаг, учир нь энэ нь АНУ -ын барилга байгууламжуудаар дамждаг АС гүйдлийн давтамж юм. 60 Гц давтамжтай дуу чимээ нь ЭКГ -ын дамжуулах хэсгийн дунд байдаг тул тохиромжгүй байдаг, гэхдээ ховилын шүүлтүүр нь тодорхой давтамжийг арилгаж, үлдсэн дохиог хадгалж үлддэг. Энэхүү ховилын шүүлтүүрийг зохион бүтээхдээ өндөр чанарын коэффициент Q байх нь маш чухал бөгөөд захын өнхрөх хэсгийг сонирхож буй цэгийн эргэн тойронд хурц байх ёстой. ЭКГ -ийн хэлхээнд ашиглагдах идэвхтэй ховилын шүүлтүүрийг бий болгоход ашигласан тооцооллыг доор харуулав.

Эхлээд сонирхлын давтамжийг 60 Гц -ийг Гц -ээс рад/с болгон хөрвүүлэх ёстой.

давтамж = 2*pi*давтамж

давтамж = 376.99 рад/секунд

Дараа нь таслагдсан давтамжийн зурвасын өргөнийг тооцоолох хэрэгтэй. Эдгээр утгыг сонирхлын үндсэн давтамж болох 60 Гц -ийг бүрмөсөн тасалж, эргэн тойронд байгаа цөөн хэдэн давтамж бага зэрэг нөлөөлөх боломжийг олгодог загвараар тодорхойлдог.

Зурвасын өргөн = Таслах2-Таслах1

Зурвасын өргөн = 37.699 Чанарын хүчин зүйлийг дараа нь тодорхойлох ёстой. Чанарын хүчин зүйл нь ховил хэр хурц, хэр нарийн хэрчсэн болохыг тодорхойлдог. Үүнийг зурвасын өргөн ба хүүгийн давтамжийг ашиглан тооцоолно. Q = давтамж/зурвасын өргөн

Q = 10

Энэ шүүлтүүрт бэлэн конденсаторын утгыг сонгосон. Конденсатор нь том байх албагүй бөгөөд хэт жижиг байх ёсгүй.

C = 100 nF

Энэхүү идэвхтэй ховилын шүүлтүүрт ашигласан анхны резисторыг тооцоолохын тулд чанарын коэффициент, сонирхлын давтамж, сонгосон конденсаторыг оролцуулсан дараах хамаарлыг ашигласан болно.

R1 = 1/[2QC*давтамж]

R1 = 1326.29 Ом

Энэхүү шүүлтүүрт ашигласан хоёрдахь резисторыг дараах хамаарлыг ашиглан тооцоолно.

R2 = 2Q/[давтамж*C]

R2 = 530516 Ом

Энэхүү шүүлтүүрийн эцсийн эсэргүүцлийг өмнөх хоёр эсэргүүцлийн утгыг ашиглан тооцоолно. Энэ нь тооцоолсон анхны эсэргүүцэлтэй маш төстэй байх төлөвтэй байна.

R3 = R1*R2/[R1+R2]

R3 = 1323 Ом

Дээр дурдсан тэгшитгэлийг ашиглан бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн утгыг тооцоолсны дараа ЭКГ -ийн дохиог тасалдуулах 60 Гц АС дуу чимээг нарийвчлан шүүхийн тулд дараах ховилын шүүлтүүрийг хийх шаардлагатай. OP/AMP нь доорх хэлхээнд үзүүлсэн шиг эерэг ба сөрөг 15 вольтоор тэжээгдэх ёстой. Таслах конденсаторыг OP/AMP дээрх тэжээлийн эх үүсвэрээс холбосон бөгөөд ингэснээр тэжээлийн эх үүсвэрээс ирсэн аливаа AC дохиог газардуулж, OP/AMP -ийг шарахгүй байхыг баталгаажуулдаг. синус долгионд холбогдсон байх ёстой бөгөөд 60 Гц дохионы шүүлтүүрийг харахын тулд 40 Гц -ээс 80 Гц хүртэл гүйдлийн гүйдлийг хийх шаардлагатай.

Алхам 4: Зүрхний цохилтыг тооцоолох LabVIEW програмыг үүсгэнэ үү

LabVIEW нь багаж ажиллуулах, мэдээлэл цуглуулахад хэрэгтэй хэрэгсэл юм. ЭКГ -ийн өгөгдлийг цуглуулахын тулд 1 кГц -ийн түүвэрлэлтийн хурдаар оролтын хүчдэлийг уншдаг DAQ самбарыг ашигладаг. Эдгээр оролтын хүчдэлийг дараа нь ЭКГ бичлэгийг харуулахад ашигладаг график руу гаргадаг. Цуглуулсан өгөгдөл нь хамгийн их утгыг гаргадаг хамгийн их утгыг гаргадаг. Эдгээр утгууд нь хамгийн их гарцын 98% -д оргил босгыг тооцоолох боломжийг олгодог. Үүний дараа өгөгдөл нь тухайн босгоос их байх үед оргил илрүүлэгчийг ашигладаг. Энэхүү өгөгдлийг оргил үеийн хоорондох хугацааг ашиглан зүрхний цохилтыг тодорхойлоход ашиглаж болно. Энэхүү энгийн тооцоолол нь DAQ самбараас уншсан оролтын хүчдэлээс зүрхний цохилтыг үнэн зөв тодорхойлох болно.

Алхам 5: Туршилт

Цахилгаан хэлхээг байгуулсны дараа та тэдгээрийг ажиллуулахад бэлэн байна! Нэгдүгээрт, үе шат бүрийг 0.05 Гц -ээс 200 Гц хүртэлх давтамжтай гүйдлийн гүйдлийн хүчээр шалгах ёстой. Оролтын хүчдэл нь оргил хүртэл 15 мВ -ээс хэтрэхгүй байх ёстой бөгөөд ингэснээр дохио нь OP/AMP хязгаарлалтаар хамгаалагдахгүй болно. Дараа нь бүх хэлхээг холбож, бүх зүйл зөв ажиллаж байгаа эсэхийг шалгахын тулд АС -ийг бүрэн цэвэрлээрэй. Бүрэн хэлхээнийхээ гаралтанд сэтгэл хангалуун болсны дараа өөрийгөө түүнтэй холбох цаг болжээ. Эерэг электродыг баруун бугуйнд, сөрөг буцааж зүүн бугуйнд байрлуулна. Газрын электродыг шагайндаа тавь. Бүрэн хэлхээний гаралтыг DAQ самбартаа холбоод LabVIEW програмыг ажиллуулна уу. Таны ЭКГ дохио одоо компьютер дээрх долгионы хэлбэрийн график дээр харагдах ёстой. Хэрэв тийм биш эсвэл гажсан бол хэлхээний олзыг ойролцоогоор 10 болгож бууруулж үзээрэй. Энэ нь дохиог LabVIEW програмаар унших боломжийг олгох ёстой.