Készítse el saját EKG -ját !: 10 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ez nem orvosi eszköz. Ez csak oktatási célokat szolgál, szimulált jelek használatával. Ha ezt az áramkört valós EKG-mérésekhez használja, győződjön meg arról, hogy az áramkör és az áramkör-műszer kapcsolatok megfelelő szigetelési technikákat alkalmaznak

A szívverés ritmikus összehúzódásokból áll, amelyeket a szívizomsejtek (a szív izomsejtjei) elektromos depolarizációinak spontán megjelenése szabályoz. Az ilyen elektromos aktivitást úgy rögzíthetjük, hogy nem invazív rögzítőelektródákat helyezünk el a test különböző pozícióiban. Még az áramkörök és a bioelektromosság bevezető ismereteivel is viszonylag könnyen rögzíthetőek ezek a jelek. Ebben az utasításban bemutatunk egy leegyszerűsített módszert, amely praktikus és olcsó berendezésekkel elektrokardiográfiás jel rögzítésére használható. Végig kiemeljük az ilyen jelek megszerzésével kapcsolatos lényeges szempontokat, és bemutatjuk a programozott jelanalízis technikáit.

1. lépés: A szolgáltatások áttekintése

Az Ön által épített eszköz a következő funkciók révén fog működni:

1. Elektródás felvételek
2. Műszeres erősítő
3. Vágó szűrő
4. Aluláteresztő szűrő
5. Analóg-digitális átalakítás
6. Jelmutatás a LabView segítségével

Néhány kulcsfontosságú összetevőre szüksége lesz:

1. NI LabView
2. NI adatgyűjtő tábla (a LabView bemenetéhez)
3. DC tápegység (műveleti erősítők tápellátásához)
4. Bőr elektróda párna elektróda felvételhez
5. VAGY egy funkciógenerátor, amely képes szimulált EKG jelet létrehozni

Lássunk neki!

2. lépés: Tervezzen aluláteresztő szűrőt

A normál EKG azonosítható jellemzőket tartalmaz a jel hullámformájában, amelyet P hullámnak, QRS komplexnek és T hullámnak neveznek. Az EKG minden jellemzője a 250 Hz alatti frekvenciatartományban jelenik meg, és ezért fontos, hogy csak az érdeklődésre számot tartó jellemzőket rögzítse, amikor EKG -t rögzít elektródákról. A 250 Hz-es határfrekvenciás aluláteresztő szűrő biztosítja, hogy a jelben ne legyen nagyfrekvenciás zaj

3. lépés: Tervezzen egy hornyos szűrőt

A 60 Hz -es frekvenciás bemetszéses szűrő hasznos az EKG -felvételhez kapcsolódó tápellátás zajának eltávolításához. Az 56,5 Hz és 64 Hz közötti határfrekvenciák lehetővé teszik az ezen a tartományon kívül eső jelek áthaladását. A szűrőre 8 minőségi tényezőt alkalmaztunk. 0,1 uF kapacitást választottunk. A kísérleti ellenállásokat a következők szerint választottuk ki: R1 = R3 = 1,5 kOhm, R2 = 502 kOhm. Ezeket az értékeket használták a horonyszűrő létrehozásához.

4. lépés: Tervezzen egy műszeres erősítőt

Az 1000 V/V erősítésű műszererősítő erősíti az összes szűrt jelet, hogy megkönnyítse a mérést. Az erősítő operációs erősítők sorozatát használja, és két fokozatra van osztva (balra és jobbra), a megfelelő K1 és K2 erősítéssel. A fenti kép egy olyan kapcsolási rajzot mutat be, amely ezt az eredményt elérheti, a 6. ábra pedig az elvégzett számításokat részletezi.

5. lépés: Kapcsolja össze mindezt

Az erősítés és a szűrés három szakaszát az alábbi 7. ábra egyesíti. A műszererősítő 1000V/V erősítéssel erősíti a szinuszos frekvencia bemenetet. Ezt követően a bevágásos szűrő eltávolítja az összes 60 Hz -es jelfrekvenciát 8 -as minőségi tényezővel. Végül a jel áthalad egy aluláteresztő szűrőn, amely tompítja a 250 Hz -es frekvenciát meghaladó jeleket. A fenti ábra a kísérletileg létrehozott teljes rendszert mutatja.

6. lépés:… és győződjön meg róla, hogy működik

Ha rendelkezik függvénygenerátorral, akkor a megfelelő válasz biztosítása érdekében készítsen frekvenciaválasz görbét. A fenti kép a teljes rendszert és a várható frekvencia görbét mutatja. Ha úgy tűnik, hogy a rendszer működik, akkor készen áll a következő lépésre: az analóg jel digitálisra konvertálása!

7. lépés: (Opcionális) Vizualizálja EKG -jét az oszcilloszkópon

Az EKG két elektródával rögzít egy jelet, és egy harmadik elektródát használ földelésként. Az EKG rögzítőelektródáival helyezze be az egyiket a műszererősítő egyik bemenetébe, a másikat a másik műszer -erősítő bemenetbe, a harmadikat pedig a kenyérsütőlap földeléséhez. Ezután helyezze az egyik elektródát az egyik csuklójára, a másikat a másik csuklójára, és földelje a bokáját. Ez az EKG első vezetékének konfigurációja. Az oszcilloszkóp jelének megjelenítéséhez használjon oszcilloszkóp szondát a harmadik fokozat kimenetének méréséhez.

8. lépés: Adatok beszerzése a National Instruments DAQ segítségével

Ha a jelet LabView -ban kívánja elemezni, szüksége lesz valamilyen módszerre, amellyel analóg adatokat gyűjthet az EKG -ról, és továbbíthatja a számítógépre. Mindenféle módon lehet adatokat szerezni! A National Instruments olyan cég, amely adatgyűjtő eszközökre és adatelemző eszközökre specializálódott. Jó hely az adatok gyűjtésére szolgáló eszközök kereséséhez. Vásárolhat saját olcsó analóg -digitális átalakító chipet is, és Raspberry Pi segítségével továbbíthatja jelét! Valószínűleg ez az olcsóbb lehetőség. Ebben az esetben már rendelkeztünk NI DAQ modullal, NI ADC -vel és LabView -val a házban, ezért ragaszkodtunk a szigorúan National Instruments hardverhez és szoftverhez.

9. lépés: Adatok importálása a LabVIEW -ba

A LabVIEW vizuális programozási nyelvet használták az analóg erősítő/szűrő rendszerből gyűjtött adatok elemzésére. Az adatokat az NI DAQ egységről gyűjtöttük a DAQ Assistant segítségével, amely a LabVIEW beépített adatgyűjtési funkciója. A LabView vezérlők segítségével programozottan határozták meg a minták számát és a mintagyűjtés időtartamát. A kezelőszervek manuálisan állíthatók, így a felhasználó könnyen finomhangolhatja a bemeneti paramétereket. A minták teljes száma és az időtartam ismeretében idővektor jött létre, ahol minden indexérték a rögzített jel minden mintáján a megfelelő időt reprezentálja.

10. lépés: Formázás, elemzés és kész

A DAQ asszisztens funkcióból származó adatokat használható formátumba alakítottuk át. A jelet a kettős 1D tömbjeként hozták létre úgy, hogy először a DAQ kimeneti adattípust átalakították hullámforma adattípusra, majd (X, Y) fürtözött páros párra. Az (X, Y) pár minden Y értékét kiválasztottuk, és egy hurokszerkezet segítségével beszúrtuk egy kezdetben üres 1D páros tömbbe. A kettős és a megfelelő idővektor 1D tömbjét XY grafikonon ábrázoltuk. Ezzel párhuzamosan a kettős 1D tömb maximális értékét egy maximális érték azonosító funkcióval azonosították. A maximális érték hat tizedét használták küszöbként a LabView-ba beépített csúcsérzékelő algoritmushoz. A kettős 1D tömb csúcsértékeit a csúcsérzékelő funkcióval azonosítottuk. Az ismert csúcshelyek ismeretében kiszámították az egyes csúcsok közötti időkülönbséget. Ez az időkülönbség, csúcsonként másodpercekben kifejezve, percenkénti csúcsokká alakult át. Az így kapott érték a pulzusszámot jelzi percenként.

Ez az! Most összegyűjtötte és elemezte az EKG jelet!