Bou u eie EKG !: 10 stappe

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

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

Die hartklop bestaan uit ritmiese kontraksies wat gereguleer word deur die spontane presentasie van elektriese depolarisasies in hartmiosiete (die spierselle van die hart). Sulke elektriese aktiwiteit kan vasgelê word deur nie -invasiewe opname -elektrode langs verskillende posisies van die liggaam te plaas. Selfs met 'n inleidende begrip van stroombane en bio -elektrisiteit, kan hierdie seine relatief maklik vasgelê word. In hierdie Instructable stel ons 'n simplistiese metodologie bekend wat gebruik kan word om 'n elektrokardiografiese sein vas te lê met praktiese en goedkoop toerusting. Ons sal deurgaans belangrike aspekte van die verkryging van sulke seine beklemtoon en tegnieke aanbied vir programmatiese seinanalise.

Stap 1: 'n Oorsig van funksies

Die toestel wat u bou, funksioneer deur die volgende funksies:

1. Elektrode opnames
2. Instrumentasie versterker
3. Kerffilter
4. Laagdeurlaatfilter
5. Analoog-na-digitale omskakeling
6. Seinanalise met behulp van LabView

'N Paar belangrike komponente wat u benodig:

1. NI LabView
2. NI -data -verkrygingsbord (vir insette in LabView)
3. GS -kragtoevoer (om operasionele versterkers aan te dryf)
4. Velelektrodeblokkies vir opnames van elektrode
5. OF 'n funksieopwekker wat 'n gesimuleerde EKG -sein kan skep

Laat ons begin!

Stap 2: Ontwerp 'n laagdeurlaatfilter

'N Normale EKG bevat identifiseerbare kenmerke in die golfvorm van die sein wat die P -golf, QRS -kompleks en T -golf genoem word. Alle kenmerke van die EKG verskyn in die frekwensiebereik onder 250 Hz, en as sodanig is dit belangrik om slegs die interessante kenmerke vas te lê by die opname van 'n EKG van elektrodes. 'N Laagdeurlaatfilter met 'n afsnyfrekwensie van 250 Hz sal verseker dat geen hoëfrekwensie-geraas in die sein vasgevang word nie

Stap 3: Ontwerp 'n kerffilter

'N Kerffilter met 'n frekwensie van 60 Hz is nuttig om die geraas van enige kragtoevoer wat verband hou met die EKG -opname te verwyder. Afsnyfrekwensies tussen 56,5 Hz en 64 Hz laat seine met frekwensies buite die omvang deur. 'N Kwaliteitsfaktor van 8 is op die filter toegepas. 'N Kapasitansie van 0,1 uF is gekies. Die eksperimentele weerstande is soos volg gekies: R1 = R3 = 1,5 kOhms, R2 = 502 kOhms. Hierdie waardes is gebruik om die kerffilter te bou.

Stap 4: Ontwerp 'n instrumentversterker

'N Instrumentasieversterker met 'n versterking van 1000 V/V versterk alle gefiltreerde seine om die meting makliker te maak. Die versterker gebruik 'n reeks operasionele versterkers en is verdeel in twee fases (links en regs) met die onderskeie versterking K1 en K2. Die prent hierbo toon 'n skema van kringe wat hierdie resultaat kan behaal en Figuur 6 gee 'n uiteensetting van die berekeninge.

Stap 5: Verbind alles saam

Die drie fases van versterking en filter word in figuur 7 hieronder gekombineer. Die instrumentasie versterker versterk die sinusvormige frekwensie -inset met 'n versterking van 1000V/V. Vervolgens verwyder die kerffilter alle seinfrekwensies van 60 Hz met 'n kwaliteitsfaktor van 8. Laastens gaan die sein deur 'n laagdeurlaatfilter wat seine verby 'n frekwensie van 250 Hz verswak. Bogenoemde figuur toon die volledige stelsel wat eksperimenteel geskep is.

Stap 6: … en sorg dat dit werk

As u 'n funksiegenerator het, moet u 'n frekwensieresponskurwe bou om 'n behoorlike reaksie te verseker. Die prent hierbo toon die volledige stelsel en die frekwensieresponskurwe wat u moet verwag. As u stelsel blykbaar werk, is u gereed om na die volgende stap te gaan: omskakel die analoog sein na digitaal!

Stap 7: (opsioneel) Visualiseer u EKG op die ossilloskoop

Die EKG teken 'n sein op met twee elektrodes en gebruik 'n derde elektrode as grond. Met u EKG -opname -elektrodes, steek die een in die een ingang van die instrumentasieversterker, die ander in die ander instrument -versterkeringang, en koppel die derde met die grond op u broodbord. Plaas dan die een elektrode op die een pols, die ander op die ander pols en grond op u enkel. Dit is 'n Lead 1 -konfigurasie vir 'n EKG. Om die sein op u ossilloskoop te visualiseer, gebruik 'n ossilloskoop -sonde om u derde fase -uitset te meet.

Stap 8: Verkry data met DAQ van National Instruments

As u u sein in LabView wil analiseer, moet u analoog data van u EKG insamel en dit na die rekenaar oordra. Daar is allerhande maniere om data te bekom! National Instruments is 'n onderneming wat spesialiseer in toestelle vir die verkryging van data en toestelle vir data -ontleding. Dit is 'n goeie plek om hulpmiddels te soek om data te versamel. U kan ook u eie goedkoop analoog -na -digitale omskakelaar koop, en 'n Raspberry Pi gebruik om u sein oor te dra! Dit is waarskynlik die goedkoper opsie. In hierdie geval het ons reeds 'n NI DAQ -module, 'n NI ADC en LabView in die huis, en ons het dus by die hardeware en sagteware van National Instruments gehou.

Stap 9: Voer data in na LabVIEW

Die visuele programmeertaal LabVIEW is gebruik om data wat uit die analoog versterkings-/filtreerstelsel versamel is, te ontleed. Data is uit die NI DAQ-eenheid versamel met DAQ Assistant, 'n ingeboude data-insamelingsfunksie in LabVIEW. Deur gebruik te maak van LabView -kontroles, is die aantal monsters en tydsduur vir monsterversameling programmaties gespesifiseer. Die kontroles is handmatig verstelbaar, sodat die gebruiker die invoerparameters maklik kan aanpas. Met die totale aantal monsters en tydsduur bekend, is 'n tydvektor geskep met elke indekswaarde wat die ooreenstemmende tyd by elke monster in die vasgelegde sein verteenwoordig.

Stap 10: Formateer, ontleed en u is klaar

Data van die DAQ assistent -funksie is omskep in 'n bruikbare formaat. Die sein is herskep as 'n 1D -reeks dubbelspel deur eers die DAQ -uitsetdatatipe na 'n golfvorm -datatipe om te skakel en dan om te skakel na 'n (X, Y) gegroepeerde dubbelspel. Elke Y -waarde uit die (X, Y) -paar is gekies en met behulp van 'n lusstruktuur in 'n aanvanklik leë 1D -reeks dubbelspel geplaas. Die 1D -reeks dubbelspelers en die ooreenstemmende tydvektor is op 'n XY -grafiek geteken. Terselfdertyd is die maksimum waarde van die 1D -reeks dubbelspelers geïdentifiseer met 'n maksimum waarde -identifiseringsfunksie. Ses tiendes van die maksimum waarde is gebruik as 'n drempel vir 'n piekopsporingsalgoritme wat ingebou is in LabView. Die piekwaardes van die 1D -reeks dubbelspelers is geïdentifiseer met die piekopsporingsfunksie. Met die hoogtepunte bekend, is die tydsverskil tussen elke piek bereken. Hierdie tydsverskil, in eenhede van sekondes per piek, is omgeskakel na pieke per minuut. Die gevolglike waarde word beskou as die hartklop in slae per minuut.

Dis dit! U het nou 'n EKG -sein versamel en ontleed!