EKG -monitor: 8 stappe

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

KENNISGEWING: 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.

Elektrokardiografie is die proses om elektriese seine wat deur die hart van 'n pasiënt gegenereer word, op te neem om inligting oor die hart se aktiwiteit te verkry. Om die elektriese sein effektief op te neem, moet dit deur elektriese komponente gefiltreer en versterk word. Die inligting moet ook op 'n duidelike en effektiewe manier aan 'n gebruiker voorgehou word.

Die volgende instruksies gee 'n uiteensetting van die bou van die versterkings-/filtreerkringe sowel as 'n gebruikerskoppelvlak. Dit behels die bou van 'n instrumentasieversterker, 'n kerffilter, 'n laagdeurlaatfilter en 'n gebruikerskoppelvlak in LabVIEW.

Die eerste stap in die proses is om die vereistes van die analoogkring te definieer. Nadat die vereistes gedefinieer is, word besluite geneem oor watter primêre komponente die kring sal vorm. Later word kleiner besonderhede aangespreek oor die kenmerke van hierdie hoofkomponente, en uiteindelik word die kringontwerpfase afgesluit deur die presiese waardes van elke weerstand en kapasitor in die stroombaan te definieer.

Stap 1: Definieer vereistes en primêre komponente

Die kring se taak is om die EKG -sein wat deur die pasiënt gegenereer word, te versterk en alle gepaardgaande geraas uit te filter. Die rou sein bestaan uit 'n komplekse golfvorm met 'n maksimum amplitude van ongeveer 2 mV en frekwensiekomponente in die reeks van 100 Hz tot 250 Hz in die QRS -kompleks. Dit is die sein wat versterk en aangeteken moet word.

Bo en behalwe die sein van belang word geraas uit verskillende bronne geproduseer. Kragtoevoer genereer 60 Hz geraas en pasiëntbeweging produseer artefakte in die omgewing van minder as 1 Hz. Meer hoëfrekwensie geraas word veroorsaak deur agtergrondstraling en telekommunikasie seine soos selfone en draadloos internet. Hierdie versameling geraas is die sein wat gefiltreer moet word.

Die kring moet eers die rou sein versterk. Dit moet dan 60 Hz geraas en enige ander geraas bo 160 Hz uitfilter. Dit word onnodig geag om lae-frekwensie-geraas wat verband hou met pasiëntbeweging te filter, aangesien die pasiënt eenvoudig opdrag kan gee om stil te bly.

Omdat die sein gemeet word as die potensiaalverskil tussen twee elektrodes op die pasiënt, word versterking bereik deur die gebruik van 'n instrumentasieversterker. 'N Eenvoudige verskilversterker kan ook gebruik word, maar instrumentasie versterkers presteer dikwels beter met betrekking tot die verwerping van geraas en toleransies. 60 Hz-filter word bereik deur gebruik te maak van 'n kerffilter, en die res van die hoëfrekwensiefiltrering word bereik deur gebruik te maak van 'n laagdeurlaatfilter. Hierdie drie elemente vorm die hele analoogkring.

Deur die drie elemente van die kring te ken, kan kleiner besonderhede gedefinieer word oor winste, afsnyprekwensies en bandwydtes van die komponente.

Die instrumentasie versterker is ingestel op 'n versterking van 670. Dit is groot genoeg om 'n klein EKG-sein op te neem, maar ook klein genoeg om te verseker dat die op-versterkers binne hul lineêre omvang optree wanneer die kring met seine naby 20 mV getoets word, soos is die minimum op sommige funksieopwekkers.

Die kerffilter is op 60 Hz gesentreer.

Die laagdeurlaatfilter het 'n afsnyfrekwensie van 160 Hz. Dit behoort steeds die meerderheid van die QRS-kompleks op te vang en hoëfrekwensie agtergrondgeraas te verwerp.

Stap 2: Instrumentasie versterker

Die skemas hierbo beskryf die instrumentasie versterker.

Die versterker het twee fases. Die eerste fase bestaan uit die twee op-versterkers aan die linkerkant van die beelde hierbo, en die tweede fase bestaan uit die enkele op-amp aan die regterkant. Die wins van elkeen hiervan kan gemoduleer word soos u wil, maar ons het besluit om dit te bou met 'n wins van 670 V/V. Dit kan bereik word met die volgende weerstandswaardes:

R1: 100 ohm

R2: 3300 Ohm

R3: 100 Ohm

R4: 1000 ohm

Stap 3: kerffilter

Die skemas hierbo beskryf die kerffilter. Dit is 'n aktiewe filter, sodat ons kan kies om dit te versterk of 'n sein te verswak as ons wil, maar ons het al die nodige versterking bereik, dus kies ons 'n wins van een vir hierdie op-amp. Die sentrumfrekwensie moet 60 Hz wees en die kwaliteitsfaktor moet 8. Dit kan bereik word met die volgende komponentwaardes:

R1: 503 Ohm

R2: 128612 Ohm

R3: 503 Ohm

C: 0,33 mikroFarads

Stap 4: Laagpasfilter

Weereens, dit is 'n aktiewe filter, sodat ons enige wins kan kies wat ons wil, maar ons sal kies 1. Dit word bereik deur R4 hierbo in 'n kortsluiting te verander en R3 in 'n oop kring. Die res word, net soos met die ander komponente, bereik deur ons voorheen gedefinieerde vereistes te gebruik in kombinasie met die vergelykings wat die stroombane beheer om individuele elementwaardes te verkry:

R1: 12056 Ohm

R2: 19873.6 Ohm

C1: 0,047 mikroFarads

C2: 0,1 mikroFarads

Stap 5: Ontwerp die volledige stroombaan feitlik

Die ontwerp van 'n stroombaan in 'n virtuele stroombaan -sagteware, soos PSPICE, kan baie nuttig wees om foute op te spoor en planne te versterk voordat u na die werklike analoog -kringvervaardiging oorgaan. Op hierdie punt kan 'n mens AC -sweeps van die kring vaslê om te verseker dat alles volgens plan gedra.

Stap 6: Bou 'n volledige stroombaan

Die kring kan op elke manier gebou word, maar 'n broodbord is vir hierdie geval gekies.

Dit word aanbeveel om dit op 'n broodbord te monteer, want dit is makliker as soldeer, maar soldering sal meer duursaamheid gee. Dit word ook aanbeveel om 'n 0,1 microFarad -omleidingskondensator parallel met die kragbron op die aarde te plaas, aangesien dit help om ongewenste afwykings van konstante krag uit te skakel.

Stap 7: LabVIEW -gebruikerskoppelvlak

Die gebruikerskoppelvlak van LabVIEW is 'n manier om van analoog seine om te skakel na visuele en numeriese voorstellings van die EKG -sein wat 'n gebruiker maklik kan interpreteer. 'N DAQ -bord word gebruik om die sein van analoog na digitaal om te skakel, en die data word na LabVIEW ingevoer.

Die sagteware is 'n voorwerp-gebaseerde program wat help met die verwerking van data en die skep van koppelvlakke. Die data word eers visueel deur die grafiek voorgestel, en dan word 'n mate van seinverwerking uitgevoer om die frekwensie van die hartklop te bepaal sodat dit langs die grafiek vertoon kan word.

Om die hartklopfrekwensie te bepaal, moet u hartklop opspoor. Dit kan bereik word met Lab VIEW se piekopsporingsvoorwerp. Die voorwerp gee die indekse van pieke in die ontvangde data -skikking, wat dan in berekeninge gebruik kan word om die tyd tussen hartklop te bepaal.

Omdat die besonderhede van LabVIEW heeltemal anders kan wees, laat ons die besonderhede aan 'n ander bron oor. Die presiese werking van die program kan gesien word in die blokdiagram hierbo.

Stap 8: LabVIEW Finale gebruikerskoppelvlak

Die finale gebruikerskoppelvlak vertoon 'n versterkte, gefiltreerde, omgeskakel en verwerkte sein saam met hartfrekwensie -uitlees in slae per minuut