EKG -stroombaan: 7 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

'N EKG is 'n toets wat die elektriese aktiwiteit van die hart meet deur die ritme en aktiwiteit van die hart op te teken. Dit werk deur seine van die hart af te neem en te lees met behulp van leidrade wat aan 'n elektrokardiograafmasjien gekoppel is. Hierdie instruksie sal u wys hoe u 'n stroombaan bou wat die bio -elektriese sein van die hart opneem, filtreer en vertoon. Dit is nie 'n mediese toestel nie. Dit is slegs vir opvoedkundige doeleindes met behulp van gesimuleerde seine. As u hierdie kring vir werklike EKG-metings gebruik, moet u seker maak dat die stroombaan en die kring-tot-instrumentverbindings die regte isolasie tegnieke gebruik.

Hierdie stroombaan bevat drie verskillende fases wat in serie aan mekaar gekoppel is met 'n LabView -program. Die weerstande in die instrumentasieversterker is bereken met 'n toename van 975 om te verseker dat die klein seine van die hart steeds die stroombaan kan opneem. Die kerffilter haal die 60 Hz -geraas uit die stopcontact in die muur. Die laagdeurlaatfilter verseker dat hoëfrekwensie -geraas uit die stroombaan verwyder word vir beter seinopsporing.

Voordat u met hierdie instruksies begin, sal dit nuttig wees om vertroud te raak met die uA741 -operasionele versterker vir algemene doeleindes. Die verskillende penne in die op-amp het verskillende doeleindes en die stroombaan werk nie as hulle verkeerd gekoppel is nie. Om die penne verkeerdelik aan die broodbord te koppel, is ook 'n maklike manier om die versterker te braai en nie-funksioneel te maak. Die onderstaande skakel bevat die skematiese gebruik vir die op-versterkers in hierdie instruksies.

Beeldbron:

Stap 1: Versamel materiaal

Materiaal benodig vir alle drie fases van die filter:

• Ossilloskoop
• Funksie kragopwekker
• Kragtoevoer (+15V, -15V)
• Soldeerlose broodbord
• Verskeie piesangkabels en krokodilleklemme
• EKG -elektrodeplakkers
• Verskeie springdrade

Instrumentasie versterker:

• 3 Op-versterkers (uA741)

• Weerstande:

  • 1 kΩ x 3
  • 12 kΩ x 2
  • 39 kΩ x 2

Kerffilter:

• 1 versterker (uA741)

• Weerstande:

  • 1,6 kΩ x 2
  • 417 kΩ

• Kapasitors:

  • 100 nF x 2
  • 200 nF

Laagpasfilter:

• 1 Op-amp (uA741)

• Weerstande:

  • 23,8 kΩ
  • 43 kΩ

• Kapasitors:

  • 22 nF
  • 47 nF

Stap 2: Bou instrumentasie versterker

Biologiese seine gee dikwels slegs spanning tussen 0,2 en 2 mV [2] uit. Hierdie spannings is te klein om op die ossilloskoop te ontleed, sodat ons 'n versterker moes bou.

Nadat u stroombaan gebou is, moet u seker maak of dit korrek werk deur die spanning by Vout te meet (aangedui as knoop 2 in die prent hierbo). Ons het die funksiegenerator gebruik om 'n sinusgolf met 'n insetspanning van 20 mV na ons instrumentasie versterker te stuur. Alles wat te ver hierbo is, gee u nie die resultate wat u soek nie, want die versterkers het slegs 'n sekere hoeveelheid krag van -15 en +15 V. soek 'n wins van byna 1000 V. (Vout/Vin behoort baie naby aan 1000 te wees).

Wenk vir probleemoplossing: Maak seker dat alle weerstande binne die kΩ -reeks is.

[2] “Hoëprestasie -elektrokardiogram (EKG) seinkondisionering | Onderwys | Analoog toestelle.” [Aanlyn]. Beskikbaar: https://www.analog.com/en/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html. [Toegang verkry: 10-Des-2017].]

Stap 3: Bou 'n kerffilter

Ons kerffilter is ontwerp om 'n frekwensie by 60 Hz uit te filter. Ons wil die 60 Hz van ons sein uitfiltreer, want dit is die frekwensie van die wisselstroom wat in elektriese afsetpunte voorkom.

Meet die piek-tot-piek-verhouding tussen die inset- en uitsetgrafieke wanneer u die kerffilter toets. By 60 Hz moet daar 'n verhouding van -20 dB of beter wees. Dit is omdat die uitsetspanning by -20 dB in wese 0V is, wat beteken dat u die sein by 60 Hz suksesvol gefiltreer het! Toets ook frekwensies rondom 60 Hz om seker te maak dat geen ander frekwensies per ongeluk uitgefiltreer word nie.

Wenk vir probleemoplossing: as u nie presies -20dB by 60 Hz kan kry nie, kies dan een weerstand en verander dit effens totdat u die gewenste resultate kry. Ons moes speel met die waarde van R2 totdat ons die gewenste resultate kry.

Stap 4: Bou 'n laagpasfilter

Ons laagdeurlaatfilter is ontwerp met 'n afsnyfrekwensie van 150 Hz. Ons het hierdie afsny gekies omdat die grootste diagnostiese omvang vir 'n EKG 0,05 Hz - 150 Hz is, met die veronderstelling dat daar 'n beweginglose en lae geraasomgewing is [3]. Die laagdeurlaatfilter kan ontslae raak van hoëfrekwensie -geraas van spiere of ander liggaamsdele [4].

Om hierdie stroombaan te toets om te verseker dat dit korrek werk, meet Vout (aangedui as knoop 1 in die stroombaandiagram). By 150 Hz moet die amplitude van die uitsetsein 0,7 keer die amplitude van die insetsein wees. Ons het 'n ingangsein van 1V gebruik om maklik te kan sien dat ons uitset 0,7 by 150 Hz moet wees.

Wenke vir probleemoplossing: solank u afsnyfrekwensie binne 'n paar Hz van 150 Hz is, behoort u stroombaan steeds te werk. Ons afsny was uiteindelik 153 Hz. Die omvang van biologiese seine sal 'n bietjie in die liggaam wissel, so solank u nie meer as 'n paar Hz af is nie, behoort u stroombaan steeds te werk.

[3] “EKG -filters | MEDTEQ.” [Aanlyn]. Beskikbaar: https://www.medteq.info/med/ECGFilters. [Toegang verkry: 10-Des-2017].

[4] K. L. Venkatachalam, J. E. Herbrandson en S. J. Asirvatham, "Seine en seinverwerking vir die elektrofisioloog: Deel I: Elektrogramverkryging," Circ. Aritmie Electrophysiol., Vol. 4, nee. 6, pp. 965–973, Des. 2011.

Stap 5: Skep LabView -program

[5] "BME 305 Design Lab Project" (herfs 2017).

Hierdie labview -blokdiagram is ontwerp om die sein wat deur die program gaan, te ontleed, EKG -pieke op te spoor, die tydsverskil tussen die pieke te versamel en die BPM wiskundig te bereken. Dit gee ook 'n grafiek van die EKG -golfvorm weer.

Stap 6: Koppel al drie stadiums

Koppel al drie kringe in serie deur die uitset van die instrumentasieversterker aan die ingang van die kerffilter en die uitset van die kerffilter aan die ingang van die laagdeurlaatfilter te koppel. Koppel die uitset van die laagdeurlaatfilter aan die DAQ -assistent en koppel die DAQ -assistent aan die rekenaar. As u die stroombane aanmekaar koppel, moet u seker maak dat die kragstroke vir elke broodbord gekoppel is en dat die grondstroke almal met dieselfde aardklem verbind is.

In die instrumentasie-versterker moet die tweede op-amp ongegrond wees sodat twee elektrode-leidings wat aan die proefpersoon gekoppel is, elk in die eerste fase van die filter met 'n ander versterker kan skakel.

Stap 7: Kry seine van 'n menslike proefpersoon

Een elektrodeplakker moet op elke pols geplaas word, en een op die enkel vir die grond. Gebruik krokodilleklemme om die twee polselektrode aan die insette van die instrumentversterker en die enkel met die grond te verbind. As u gereed is, klik dan op "hardloop" in die LabView -program en sien u hartklop en EKG op die skerm!