Ulinganishaji wa Ishara ya ECG Kutumia LTSpice: Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Uwezo wa moyo kusukuma ni kazi ya ishara za umeme. Waganga wanaweza kusoma ishara hizi kwenye ECG ili kugundua maswala anuwai ya moyo. Kabla ya ishara kuwa tayari vizuri na daktari, ingawa, lazima ichujwa vizuri na kuongezewa. Katika mwongozo huu, nitakutembeza jinsi ya kubuni mzunguko wa kutenganisha ishara za ECG kwa kuvunja mzunguko huu uligawanywa kuwa vitu vitatu rahisi: kifaa cha kuongeza vifaa, kichujio cha kupitisha bendi, na kichungi cha notch, na kukatwa kwa taka masafa na faida zilizoamuliwa na fasihi iliyochapishwa na mifano ya sasa.

Ugavi:

Hii ni mwongozo unaokusudiwa kwa uigaji wa LTSpice, kwa hivyo nyenzo pekee utahitaji kuiga mizunguko ni programu ya LTSpice. Ikiwa unataka kupima mzunguko wako na faili ya ECG wav, nimepata yangu hapa.

Hatua ya 1: Kubuni Kichujio cha kupitisha Bendi

Ishara za kawaida za ECG zina safu za masafa ya 0.5-250 Hz. Ikiwa una hamu ya nadharia iliyo nyuma ya hii, jisikie kusoma kusoma zaidi hapa au hapa. Kwa madhumuni ya mwongozo huu, hii inamaanisha nini kwamba tunataka kuchuja kila kitu sio katika mikoa hiyo. Tunaweza kufanya hivyo na kichujio cha kupitisha bendi. Kulingana na vigeuzi vilivyochapishwa kwenye kichujio kilichochapishwa, vichungi vya kupitisha bendi kati ya safu ya 1 / (2 * pi * R1 * C1) na 1 / (2 * pi * R2 * C2). Pia huongeza ishara na (R2 / R1).

Maadili yalichaguliwa ili viwango vilivyokataliwa mara kwa mara vilingane na mipaka inayotakiwa ya ishara ya ECG na faida itakuwa sawa na 100. Mpangilio na maadili haya yanayobadilishwa yanaweza kuonekana kwenye takwimu zilizoambatanishwa.

Hatua ya 2: Kubuni Kichujio cha Notch

Sasa kwa kuwa tumechuja kila kitu sio katika masafa ya ishara ya ECG, wakati wake wa kuchuja upotoshaji wa kelele ndani ya anuwai yake. Kelele ya laini ya nguvu ni moja wapo ya upotovu wa kawaida wa ECG na ina masafa ya ~ 50 Hz. Kwa kuwa hii iko ndani ya safu ya kupitisha bendi, inaweza kutolewa na kichujio cha notch. Kichujio cha notch hufanya kazi kwa kuondoa masafa ya kituo na thamani ya 1 / (4 * pi * R * C) kulingana na skimu iliyoambatanishwa.

Thamani ya kupinga na ya capacitor ilichaguliwa kuchuja kelele 50 Hz, na maadili yao yakaunganishwa kwenye skimu iliyoambatanishwa. Kumbuka kuwa hii sio tu mchanganyiko wa vifaa vya RC ambavyo vitafanya kazi; ni kile tu nilichochagua. Jisikie huru kuhesabu na kuchagua tofauti!

Hatua ya 3: Kubuni Amplifier ya Ala

Ishara mbichi ya ECG pia itahitaji kuongezewa. Ingawa tunapojenga mzunguko, tutaweka kipaza sauti kwanza, ni rahisi kufikiria baada ya vichungi. Hii ni kwa sababu faida ya jumla ya mzunguko imedhamiriwa kidogo na ukuzaji wa bendi-kupita (Tazama Hatua ya 1 kwa tafakari mpya).

ECG nyingi zina faida ya angalau 100 dB. Faida ya dB ya mzunguko ni sawa na logi 20 * Vout / Vin |. Vout / Vin inaweza kutatuliwa kwa suala la vifaa vya kupinga kwa uchambuzi wa nodal. Kwa mzunguko wetu, hii inasababisha kujieleza mpya kwa faida:

dB Kupata = 20 * logi | (R2 / R1) * (1 + 2 * R / RG) |

R1 na R2 zinatokana na kichujio cha kupitisha bendi (Hatua ya 1), na R na RG ni vifaa kutoka kwa kipaza sauti (angalia skimu iliyoambatishwa). Kusuluhisha faida ya dB ya mavuno 100 R / RG = 500. Thamani za R = 50k ohms na RG = 100 ohms zilichaguliwa.

Hatua ya 4: Kupima Vipengele

Vipengele vyote vilijaribiwa kando na zana ya uchambuzi wa octave ya LTSpice's AC Sweep. Vigezo vya alama 100 kwa octave, frequency ya kuanzia 0.01 Hz, na masafa ya kumaliza 100k Hz zilichaguliwa. Nilitumia amplitude ya voltage ya pembejeo ya 1V, lakini unaweza amplitude tofauti. Njia muhimu za kuchukua kutoka kwa kufagia AC ni sura ya matokeo yanayolingana na mabadiliko katika masafa.

Vipimo hivi vinapaswa kutoa grafu sawa na zile zilizoambatishwa katika Hatua 1-3. Ikiwa hawatafanya hivyo, jaribu kuhesabu tena viwango vyako vya kupinga au vya capacitor. Inawezekana pia kuwa reli zako za mzunguko kwa sababu hautoi voltage ya kutosha kuwezesha op amps. Ikiwa hesabu zako za R na C ni sawa, jaribu kuongeza kiwango cha voltage unayowapa op amp (s) zako.

Hatua ya 5: Kuiweka Pamoja

Sasa, uko tayari kuweka vifaa vyote pamoja. Kwa kawaida, ukuzaji hufanywa kabla ya uchujaji, kwa hivyo kifaa cha kuongeza sauti kilitangulizwa. Kichujio cha kupitisha bendi huongeza zaidi ishara, kwa hivyo iliwekwa pili, kabla ya kichujio cha notch, ambayo huchuja kabisa. Mzunguko wote uliendeshwa kupitia masimulizi ya AC Zoa pia, ambayo ilitoa matokeo yanayotarajiwa na kukuza kati ya 0.5 - 250 Hz, isipokuwa safu ya noti 50 Hz.

Hatua ya 6: Kuingiza na Kupima Ishara za ECG

Unaweza kubadilisha chanzo chako cha voltage kusambaza mzunguko na ishara ya ECG badala ya AC Zoa. Ili kufanya hivyo, utahitaji kupakua ishara yako ya ECG unayotaka. Nimepata faili ya wav iliyoboreshwa kwa kelele hapa na ishara safi ya ECG hapa. lakini unaweza kupata bora zaidi. Ingizo mbichi na pato la faili ya.wav inaweza kuonekana ikiwa imeambatishwa. Ni ngumu kusema ikiwa ishara ya ECG iliyoboreshwa au isiyo na kelele itatoa pato lenye sura nzuri. Kulingana na ishara, unaweza kuhitaji kurekebisha kidogo mipaka yako ya kichujio. Pato la ishara ya kupitisha safi pia linaweza kuonekana.

Kubadilisha uingizaji, chagua chanzo chako cha voltage, chagua mipangilio ya Faili ya PWL, na uchague faili unayotaka. Faili niliyotumia ilikuwa faili ya.wav, kwa hivyo nilihitaji pia kubadilisha maandishi ya maagizo ya LTSpice kutoka "PWL File =" kuwa "wavefile =". Kwa kuingiza faili ya.txt, unapaswa kuweka maandishi ya PWL kama ilivyo.

Kulinganisha pato na ishara bora ya ECG inaonyesha kuwa bado kuna nafasi ya kuboreshwa na utengenezaji wa sehemu. Walakini, kutokana na sura na asili iliyoboreshwa ya kelele ya faili chanzo, ukweli kwamba tuliweza kutoa wimbi la P, QRS, na T-wimbi ni hatua nzuri ya kwanza. Faili safi ya maandishi ya ECG inapaswa kuweza kupita kwenye kichungi kikamilifu.

Kumbuka kuwa mwangalifu jinsi unavyotafsiri matokeo haya ya ishara ya kuingiza ECG. Ikiwa unatumia tu faili safi ya.txt, hiyo haimaanishi mfumo wako unafanya kazi kuchuja vizuri ishara - inamaanisha tu kwamba vitu muhimu vya ECG havijachujwa. Kwa upande mwingine, bila kujua zaidi juu ya faili ya.wav, ni ngumu kujua ikiwa inversions ya mawimbi na maumbo isiyo ya kawaida ni kwa sababu ya faili ya chanzo au ikiwa kuna suala la kuchuja ishara zisizohitajika.