Биоэлектрик дохиог бүртгэх: ЭКГ ба зүрхний цохилтын хяналт: 7 алхам

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

АНХААРУУЛГА: 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.

Электрокардиограм (ЭКГ) нь тухайн хүний зүрхний цахилгаан үйл ажиллагааг илрүүлэх, хэмжих зорилгоор гадаргуу дээрх электродуудыг тухайн объект дээр байрлуулсан туршилт юм. ЭКГ нь олон төрлийн хэрэглээтэй бөгөөд мэс заслын явцад зүрхний өвчин, стресс тест, ажиглалтыг оношлоход тусалдаг. ЭКГ нь мөн зүрхний цохилт, хэм алдагдал, зүрхний шигдээс болон бусад олон туршлага, өвчний өөрчлөлтийг илрүүлж чаддаг [1] мөн дээрх асуудлын тайлбарт дурдсан болно. ЭКГ -аар хэмжигддэг зүрхний дохио нь зүрхний долгионы гурван хэлбэрийг бий болгодог бөгөөд эдгээр нь ажиллаж буй зүрхний амьд тэжээлийг дүрсэлдэг.

Энэхүү төслийн зорилго нь дуу чимээг арилгахын зэрэгцээ гаралтын үүсгүүр эсвэл хүнээс ЭКГ дохиог авах, дохиог дахин гаргах төхөөрөмжийг бүтээх явдал юм. Системийн гаралт нь BPM -ийг тооцоолох болно.

Эхэлцгээе!

Алхам 1: Бүх материалыг цуглуулах

Энэхүү ЭКГ -ийг хийхийн тулд бид хэлхээ ба LabVIEW систем гэсэн хоёр үндсэн хэсгээс бүрдсэн системийг бүтээх болно. Хэлхээний зорилго нь бидний хүссэн дохиог авч байгаа эсэхийг шалгах явдал юм. Бидний ЭКГ -ийн дохиог дарах орчны дуу чимээ маш их байдаг тул бид дохиогоо сайжруулахын зэрэгцээ аливаа дуу чимээг шүүх хэрэгтэй. Сигналыг хэлхээгээр шүүж, олшруулсны дараа бид цэвэршүүлсэн дохиог LabVIEW програм руу илгээх боломжтой бөгөөд энэ нь долгионы хэлбэрийг харуулахаас гадна BPM -ийг тооцоолох болно. Энэхүү төсөлд дараахь материалыг бүрдүүлэх шаардлагатай.

-Резистор, конденсатор, ажиллагааны өсгөгч (op -amps -UA741 ашигласан) цахилгаан эд анги

-Барих, турших зориулалттай гагнуургүй талхны хавтан

-Op-amp-ийг эрчим хүчээр хангах DC цахилгаан хангамж

-Биоэлектрик дохио өгөх функц генератор

-Оролтын дохиог харах осциллограф

-DAQ самбар нь дохиог аналогоос тоон руу хөрвүүлэх

-Гаралтын дохиог ажиглах LabVIEW програм хангамж

-BNC ба хувьсах төгсгөлийн хар тугалга кабель

Алхам 2: Цахилгаан хэлхээг төлөвлөх

Бидний сая ярьсанчлан дохиогоо шүүж, өсгөх шаардлагатай байна. Үүнийг хийхийн тулд бид хэлхээнийхээ 3 өөр үе шатыг тохируулж болно. Нэгдүгээрт, бид дохиогоо нэмэгдүүлэх хэрэгтэй. Үүнийг багаж хэрэгслийн өсгөгч ашиглан хийж болно. Ийм байдлаар бидний оролтын дохиог эцсийн бүтээгдэхүүн дээр илүү сайн харж болно. Дараа нь бид энэ хэрэгслийн өсгөгчтэй цуврал ховилын шүүлтүүртэй байх ёстой. Ховилын шүүлтүүрийг манай эрчим хүчний эх үүсвэрээс гарах дуу чимээг арилгахад ашиглах болно. Үүний дараа бид бага нэвтрүүлэх шүүлтүүртэй болно. ЭКГ -ийн уншилт нь ихэвчлэн бага давтамжтай байдаг тул бид ЭКГ -ийн унших хязгаараас давсан давтамжтай бүх давтамжийг таслахыг хүсдэг тул бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг ашигладаг. Эдгээр үе шатуудыг дараах алхамуудад илүү дэлгэрэнгүй тайлбарласан болно.

Хэрэв та хэлхээндээ асуудалтай байгаа бол хэлхээгээ онлайн програмаар дуурайх нь дээр. Ингэснээр резистор ба конденсаторын утгыг тооцоолох нь зөв эсэхийг шалгаж болно.

Алхам 3: Хэмжих хэрэгслийн өсгөгчийн загвар

Биоэлектрик дохиог илүү үр дүнтэй ажиглахын тулд дохиог нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Энэ төслийн хувьд нийтдээ 1000 В/В -ийн хэмжээнд хүрэх боломжтой. Хэмжих хэрэгслийн өсгөгчөөс тодорхой ашиг олохын тулд хэлхээний эсэргүүцлийн утгыг дараах тэгшитгэлээр тооцоолов.

(1 -р шат) K1 = 1 + ((2 * R2) / R1)

(2 -р шат) K2 = -R4 / R3

Үе шат бүрийг үржүүлж нийт ашгийг тооцоолно. 1000 В/В -ийн оролтыг бий болгохын тулд сонгосон резисторын утга нь R1 = 10 kOhms, R2 = 150 kOhms, R3 = 10 kOhms, R4 = 330 kOhms байна. Тогтмол гүйдлийн тэжээлийг ашиглан +/- 15 В (одоогийн хязгаарыг бага байлгах) хүчдэлийн хязгаарыг өгч физик хэлхээний оп-амперыг тэжээнэ. Хэрэв та резисторуудын жинхэнэ утгыг шалгахыг хүсч байгаа бол, эсвэл барихаасаа өмнө ийм ашиг олохыг хүсч байвал PSpice эсвэл CircuitLab гэх мэт програмыг ашиглан хэлхээг дуурайж эсвэл өгөгдсөн оролтын дохионы хүчдэл бүхий осциллограф ашиглан үнэн эсэхийг шалгаарай. физик өсгөгч барьсны дараа ашиг олох. Функцийн генератор ба осциллографыг хэлхээг ажиллуулахын тулд өсгөгч рүү холбоно уу.

Дээрх зураг дээр PSpice симуляцийн програм хангамжийн хэлхээ хэрхэн харагдаж байгааг харуулжээ. Таны хэлхээ зөв ажиллаж байгаа эсэхийг шалгахын тулд функц үүсгэгчээс 1 кГц 10 мВ-ийн оргилоос оргил хүртэлх синус долгионыг хэлхээгээр дамжуулж, осциллограф руу нийлүүлнэ. Осциллограф дээр оргилоос оргил хүртэлх 10 В синус долгионыг ажиглах шаардлагатай.

Алхам 4: Ховилын шүүлтүүрийг зохион бүтээх

Энэ хэлхээтэй ажиллахад тулгардаг тодорхой асуудал бол 60 Гц -ийн дуу чимээний дохиог АНУ -ын цахилгаан хангамжийн шугамаар үйлдвэрлэдэг явдал юм. Энэхүү чимээ шуугианыг арилгахын тулд хэлхээн дэх оролтын дохиог 60 Гц давтамжтайгаар шүүж, ховилын шүүлтүүр ашиглахаас илүү сайн арга байх болно!

Ховилын шүүлтүүр (дээр дүрсэлсэн хэлхээ) нь дохиогоос тодорхой давтамжийг арилгахад ашиглаж болох тодорхой төрлийн цахилгаан шүүлтүүр юм. 60 Гц давтамжтай дохиог арилгахын тулд бид дараах тэгшитгэлийг тооцоолсон.

R1 = 1 / (2 * Q * w * C)

R2 = (2 * Q) / (w * C)

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

Q = w / B.

B = w2 - w1

Тохиромжтой нарийвчлалтай шүүлтүүр зохион бүтээхийн тулд чанарын 8 коэффициент (Q) ашиглан, угсрах ажлыг хялбарчлахын тулд багтаамж 0.033 uFarads, төвийн давтамж (w) 2 * pi * 60 Гц байна. Энэ нь R1 = 5.024 kOhms, R2 = 1.2861 MOhms, R3 = 5.004 kOhms резисторуудын утгыг амжилттай тооцоолж, оролтын биоэлектрик дохионоос 60 Гц давтамжийг арилгах шүүлтүүрийг амжилттай үүсгэв. Хэрэв та шүүлтүүрийг шалгахыг хүсч байвал PSpice эсвэл CircuitLab гэх мэт програмыг ашиглан хэлхээг дуурайж эсвэл өгөгдсөн оролтын дохионы хүчдэл бүхий осциллограф ашиглан физик өсгөгч хийсний дараа устгагдсан дохиог шалгаж болно. Функцийн генератор ба осциллографыг өсгөгч рүү холбож хэлхээг ажиллуулна.

Энэ хэлхээний тусламжтайгаар 1 Гц-ээс 1 кГц хүртэлх давтамжийн 1 В оргилоос оргил хүртэлх дохиогоор AC гүйдэл хийх нь гаралтын хэсэгт 60 Гц-ийн "ховилын" шинж чанарыг өгөх ёстой бөгөөд үүнийг оролтоос хасдаг. дохио.

Алхам 5: Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг зохион бүтээх

Хэлхээний эцсийн үе шат бол бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр, ялангуяа Хоёрдугаар зэргийн Баттервортын бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр юм. Энэ нь бидний ЭКГ дохиог тусгаарлахад хэрэглэгддэг. ЭКГ долгионы хэлбэр нь ихэвчлэн 0-100 Гц давтамжийн хязгаарт багтдаг. Тиймээс бид эсэргүүцэл ба конденсаторынхаа утгыг 100 Гц -ийн хязгаарын давтамж, 8 -ийн чанарын коэффициент дээр үндэслэн тооцдог бөгөөд энэ нь бидэнд харьцангуй нарийвчлалтай шүүлтүүр өгөх болно.

R1 = 2/(w [aC2+sqrt (a2+4b (K-1)))

C2^2-4b*C1*C2) R2 = 1/(b*C1*C2*R1*w^2)

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

Бидний тооцоолсон утга нь R1 = 81.723kOhms, R2 = 120.92kOHms, C1 = 0.1 microFarads, C2 = 0.045 microFarads болж дууссан. Тогтмол гүйдлийн хүчдэлийг + ба - 15В хүчдэлээр тэжээнэ. Хэрэв та шүүлтүүрийг шалгахыг хүсч байвал PSpice эсвэл CircuitLab гэх мэт програмыг ашиглан хэлхээг дуурайж эсвэл өгөгдсөн оролтын дохионы хүчдэл бүхий осциллограф ашиглан физик өсгөгч хийсний дараа устгагдсан дохиог шалгаж болно. Функцийн генератор ба осциллографыг хэлхээг ажиллуулахын тулд өсгөгч рүү холбоно уу. Таслах давтамж дээр та -3 дБ хэмжээтэй байх ёстой. Энэ нь таны хэлхээ зөв ажиллаж байгааг харуулж байна.

Алхам 6: LabVIEW -ийг тохируулах

Одоо хэлхээг бий болгосны дараа бид дохиогоо тайлбарлахыг хүсч байна. Үүнийг хийхийн тулд бид LabVIEW програмыг ашиглаж болно. DAQ -ийн туслахыг хэлхээнээс дохио авахад ашиглаж болно. LabVIEW -ийг нээсний дараа дээрх диаграммд үзүүлсэн шиг хэлхээг тохируулна уу. DAQ -ийн туслах нь оролтын уншилтыг хэлхээнээс авах бөгөөд дохио долгионы хэлбэрийн график руу орно. Ингэснээр та ЭКГ -ийн долгионы хэлбэрийг харах боломжтой болно!

Дараа нь бид BPM -ийг тооцоолохыг хүсч байна. Дээрх тохиргоо нь танд үүнийг хийх болно. Хөтөлбөр нь эхлээд ирж буй ЭКГ дохионы хамгийн их утгыг авах замаар ажилладаг. Босго утга нь бидэнд ирж буй бүх шинэ утгыг олж тогтоох боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бидний хамгийн их үнэ цэнийн тодорхой хувийг эзэлдэг (энэ тохиолдолд 90%). Эдгээр утгуудын байршлыг дараа нь индексжүүлэх массив руу илгээдэг. Индексжүүлэлт 0 -ээс эхэлдэг тул бид 0, 1 -р цэгийг авч, тэдгээрийн хоорондох хугацааны өөрчлөлтийг тооцоолохыг хүсч байна. Энэ нь цохилтын хоорондох хугацааг өгдөг. Дараа нь бид BPM -ийг олохын тулд эдгээр өгөгдлийг экстраполяци хийдэг. Тодруулбал, dt элементийн гаралт ба индексжүүлэлтийн массив дахь хоёр утгын хоорондох хасалтын үр дүнг үржүүлж, дараа нь 60 -д хуваах замаар хийдэг (бид хэдэн минутад хөрвүүлж байгаа тул).

Алхам 7: Бүгдийг холбоод туршиж үзээрэй

DAQ хавтангийн оролтонд хэлхээг холбоно уу. Одоо таны оруулсан дохио нь хэлхээгээр дамжин DAQ самбар руу орох бөгөөд LabVIEW програм нь долгионы хэлбэр ба тооцоолсон BPM -ийг гаргана.

Баяр хүргэе!