EKG en hartklopmeter: 7 stappe (met foto's)

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.

Een van die belangrikste diagnostiese instrumente wat gebruik word om hierdie toestande op te spoor, is die elektrokardiogram (EKG). 'N Elektrokardiogram werk deur die elektriese impuls deur jou hart te spoor en terug te stuur na die masjien [1]. Die sein word opgetel deur elektrodes wat op die liggaam geplaas is. Plasing van die elektrodes is van kardinale belang om die fisiologiese seine op te vang, aangesien dit werk deur die potensiaalverskil oor die liggaam op te teken. Die standaard plasing van elektrodes is om die Einthoven -driehoek te gebruik. Dit is waar een elektrode op die regterarm, linkerarm en linkerbeen geplaas word. Die linkerbeen dien as grond vir die elektrodes en dit neem die frekwensiegeruis in die liggaam op. Die regterarm het 'n negatiewe elektrode en die linkerkant 'n positiewe elektrode om die potensiaalverskil oor die bors te bereken en daarom die elektriese energie uit die hart op te neem [2]. Die doel van hierdie projek was om 'n toestel te skep wat suksesvol kan verkry 'n EKG -sein en gee die sein duidelik weer sonder geraas en met die byvoeging van 'n hartklopmeting.

Stap 1: materiaal en gereedskap

• Verskeie weerstande en kapasitors
• Broodbord
• Funksie kragopwekker
• Ossilloskoop
• DC kragbron
• Op-versterkers
• Rekenaar met LABView geïnstalleer
• BNC kabels
• DAQ assistent

Stap 2: Bou instrumentasie versterker

Om die bio -elektriese sein voldoende te versterk, moet die algehele versterking van die twee -fase instrumentasie versterker 1000 wees. Elke fase word vermenigvuldig om die algehele versterking te kry en die vergelykings wat gebruik word om die individuele stadiums te bereken, word hieronder getoon.

Fase 1 Wins: K1 = 1+2*R2/R1 Fase 2 Wins: K2 = -R4/R3

Deur die bogenoemde vergelykings te gebruik, was die weerstandswaardes wat ons gebruik het R1 = 10kΩ, R2 = 150kΩ, R3 = 10kΩ en R4 = 33kΩ. Om te verseker dat hierdie waardes die gewenste uitset lewer, kan u dit aanlyn simuleer, of u kan dit met behulp van 'n ossilloskoop toets nadat u die fisiese versterker gebou het.

Nadat u die geselekteerde weerstande en die op-ampère in die broodbord gekoppel het, moet u die op-ampère ± 15V van 'n GS-kragtoevoer voorsien. Koppel dan die funksiegenerator aan die ingang van die instrumentasieversterker en die ossilloskoop op die uitset.

Die foto hierbo toon dat die voltooide instrumentasieversterker in die broodbord sal lyk. Om te kontroleer of dit behoorlik werk, stel die funksiegenerator op om 'n sinusgolf by 1kHz te produseer met 'n piek tot piek amplitude van 20 mV. Die uitset van die versterker op die ossilloskoop moet 'n piek tot piek amplitude van 20 V hê, aangesien daar 'n wins van 1000 is, as dit reg werk.

Stap 3: Bou 'n kerffilter

As gevolg van die geraas van die kraglyn, was 'n filter nodig om geraas by 60Hz uit te filter, wat die kraglyngeraas in die Verenigde State is. 'N Kerffilter is gebruik omdat dit 'n spesifieke frekwensie filter. Die volgende vergelykings is gebruik om die weerstandswaardes te bereken. 'N Kwalitatiewe faktor (Q) van 8 het goed gewerk en kapasitorwaardes van 0.1uF is gekies vir die gemak van konstruksie. Die frekwensie in die vergelykings (uitgebeeld as w) is die kerffrekwensie 60Hz vermenigvuldig met 2π.

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

Deur die bogenoemde vergelykings te gebruik, was die weerstandswaardes wat ons gebruik het R1 = 1.5kΩ, R2 = 470kΩ en R3 = 1.5kΩ. Om te verseker dat hierdie waardes die gewenste uitset lewer, kan u dit aanlyn simuleer, of u kan dit met behulp van 'n ossilloskoop toets nadat u die fisiese versterker gebou het.

Die prent hierbo wys hoe die voltooide kerffilter in die broodbord sal lyk. Die opstelling vir op-ampère is dieselfde as die instrumentasie versterker en die funksiegenerator moet nou ingestel word om 'n sinusgolf by 1kHz te lewer met 'n piek tot piek amplitude van 1V. As u 'n AC -sweep uitvoer, moet u kan verifieer dat frekwensies rondom 60Hz uitgefiltreer is.

Stap 4: Bou 'n lae pasfilter

Om die hoëfrekwensie-geraas wat nie met die EKG verband hou nie, uit te filter, is 'n laagdeurlaatfilter geskep met 'n afsnyprekwensie van 150 Hz.

R1 = 2/(w [aC2+sqrt (a2+4b (K-1)) C2^2-4b*C1*C2)

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

R3 = K (R1+R2)/(K-1)

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

R4 = K (R1+R2)

Deur die bogenoemde vergelykings te gebruik, was die weerstandswaardes wat ons gebruik het R1 = 12kΩ, R2 = 135kΩ, C1 = 0.01 µF en C2 = 0.068 µF. Die waardes vir R3 en R4 was uiteindelik nul, aangesien ons wou hê dat die wins, K, van die filter nul was, daarom gebruik ons drade in plaas van weerstande hier in die fisiese opset. Om te verseker dat hierdie waardes die gewenste uitset lewer, kan u dit aanlyn simuleer, of u kan dit met behulp van 'n ossilloskoop toets nadat u die fisiese versterker gebou het.

Om die fisiese filter te bou, koppel die gekose weerstande en kondensators aan die op-amp soos in die skema getoon. Skakel die op-amp aan en koppel die funksiegenerator en die ossilloskoop aan op dieselfde manier as wat in die vorige stappe beskryf is. Stel die funksiegenerator in om 'n sinusgolf by 150Hz te produseer en met 'n piek-tot-piek amplitude van ongeveer 1 V. Aangesien 150Hz die afsnyfrekwensie moet wees, moet die grootte, as die filter behoorlik werk, 3dB wees by hierdie frekwensie. Dit sal u vertel of die filter korrek opgestel is.

Stap 5: Verbind alle komponente saam

Nadat u elke komponent gebou en afsonderlik getoets het, kan hulle almal in serie gekoppel word. Koppel die funksiegenerator aan die ingang van die instrumentasieversterker, en koppel die uitset daarvan aan die ingang van die kerffilter. Doen dit weer deur die uitset van die kerffilter aan die ingang van die laagdeurlaatfilter te koppel. Die uitset van die laagdeurlaatfilter moet dan aansluit by die ossilloskoop.

Stap 6: Stel LabVIEW op

Die EKG -hartklopgolfvorm is daarna vasgelê met 'n DAQ -assistent en LabView. 'N DAQ -assistent verkry analoog seine en definieer monsternemingsparameters. Koppel die DAQ -assistent aan die funksieopwekker wat 'n arb -hartsein gee en na die rekenaar met LabView. Stel LabView op volgens die skema hierbo. Die DAQ -assistent sal die hartgolf van die funksiegenerator inbring. Voeg ook die golfvormgrafiek by u LabView -opstelling om die grafiek te sien. Gebruik numeriese operateurs om 'n drempel vir die maksimum waarde in te stel. In die aangetoonde skema is 80% gebruik. Piekanalise moet ook gebruik word om pieklokasies te vind en te koppel aan die verandering in tyd. Vermenigvuldig die piekfrekwensie met 60 om die slae per minuut te bereken en hierdie getal word langs die grafiek weergegee.

Stap 7: U kan nou 'n EKG opneem

[1] "Elektrokardiogram - Texas Heart Institute Heart Information Center." [Aanlyn]. Beskikbaar: https://www.texasheart.org/HIC/Topics/Diag/diekg.cfm. [Toegang verkry: 09-Des-2017].

[2] "The ECG Leads, Polarity and Einthoven's Triangle - The Student Physioloog." [Aanlyn]. Beskikbaar: https://thephysiologist.org/study-materials/the-ecg-leads-polarity-and-einthovens-triangle/. [Toegang verkry: 10-Des-2017].