Mzunguko wa ECG: Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

ECG ni mtihani ambao hupima shughuli za umeme za moyo kwa kurekodi densi ya moyo na shughuli. Inafanya kazi kwa kuchukua na kusoma ishara kutoka moyoni kwa kutumia viongozo ambavyo vimeambatanishwa na mashine ya elektrokardiografia. Agizo hili litaonyesha jinsi ya kujenga mzunguko ambao unarekodi, vichungi na kuonyesha ishara ya moyo ya moyo. Hii sio kifaa cha matibabu. Hii ni kwa madhumuni ya kielimu tu kwa kutumia ishara zilizoigwa. Ikiwa unatumia mzunguko huu kwa vipimo halisi vya ECG, tafadhali hakikisha mzunguko na unganisho la mzunguko-kwa-chombo zinatumia mbinu sahihi za kujitenga.

Mzunguko huu una hatua tatu tofauti zilizounganishwa pamoja katika safu na mpango wa LabView. Vipinga katika kipaza sauti cha vifaa vilihesabiwa na faida ya 975 kuhakikisha kuwa ishara ndogo kutoka moyoni bado zinaweza kuchukua mzunguko. Kichujio cha notch hutoa kelele 60 Hz kutoka kwa umeme kwenye ukuta. Kichujio cha kupitisha cha chini kinahakikisha kuwa kelele ya masafa ya juu imeondolewa kwenye mzunguko kwa utambuzi bora wa ishara.

Kabla ya kuanza Agizo hili, itakuwa muhimu kujitambulisha na Amplifier ya Kusudi la Kazi ya Kusudi la Jumla. Pini tofauti katika op-amp zina malengo tofauti na mzunguko hautafanya kazi ikiwa umeunganishwa vibaya. Kuunganisha pini kwenye ubao wa mkate vibaya pia ni njia rahisi ya kukaanga op-amp na kuifanya isifanye kazi. Kiungo hapa chini kina skimu inayotumiwa kwa op-amps katika hii inayoweza kufundishwa.

Chanzo cha Picha:

Hatua ya 1: Kusanya Vifaa

Vifaa vinahitajika kwa hatua zote 3 za chujio:

• Oscilloscope
• Jenereta ya kazi
• Ugavi wa umeme (+ 15V, -15V)
• Bodi ya mkate isiyo na waya
• Kamba anuwai za ndizi na klipu za alligator
• Stika za Electrode ya ECG
• Waya kadhaa za kuruka

Amplifier ya vifaa:

• 3 Op-amps (uA741)

• Kizuizi:

  • 1 kΩ x 3
  • 12 kΩ x 2
  • 39 kΩ x 2

Kichujio cha Notch:

• 1 Op-amp (uA741)

• Kizuizi:

  • 1.6 kΩ x 2
  • 417 kΩ

• Capacitors:

  • 100 nF x 2
  • 200 nF

Kichujio cha Kupita Chini:

• 1 Op-Amp (uA741)

• Kizuizi:

  • 23.8 kΩ
  • 43 kΩ

• Capacitors:

  • 22 nF
  • 47 nF

Hatua ya 2: Jenga Amplifier ya Ala

Ishara za kibaolojia mara nyingi hupunguza tu kati ya 0.2 na 2 mV [2]. Voltages hizi ni ndogo sana kuweza kuchambuliwa kwenye oscilloscope kwa hivyo tulihitaji kujenga kipaza sauti.

Baada ya mzunguko wako kujengwa, jaribu kuhakikisha kuwa inafanya kazi kwa usahihi kwa kupima voltage kwenye Vout (iliyoonyeshwa kama node 2 kwenye picha hapo juu). Tulitumia jenereta ya kazi kutuma wimbi la sine na voltage ya uingizaji wa amplitude ya 20 mV kwa amplifier yetu ya vifaa. Chochote kilicho juu zaidi ya hii hakitakupa matokeo unayotafuta kwa sababu opps walikuwa wanapata tu nguvu fulani ya -15 na +15 V. Linganisha pato la jenereta ya kazi na pato la kipaza sauti chako cha vifaa na tafuta faida ya karibu 1000 V. (Vout / Vin inapaswa kuwa karibu sana na 1000).

Kidokezo cha utatuzi: Hakikisha vipinga vyote viko katika safu ya kΩ.

[2] "Kiwango cha juu cha Utekelezaji wa Electrocardiogram (ECG) | Elimu | Vifaa vya Analog.” [Mtandaoni]. Inapatikana: https://www.analog.com/en/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html. [Imefikiwa: 10-Des-2017].]

Hatua ya 3: Jenga Kichujio cha Notch

Kichujio chetu kiliundwa kuchuja masafa ya 60 Hz. Tunataka kuchuja 60 Hz kutoka kwa ishara yetu kwa sababu huo ndio mzunguko wa sasa mbadala unaopatikana katika maduka ya umeme.

Wakati wa kujaribu kichujio cha notch, pima uwiano wa kilele hadi kilele kati ya grafu za pembejeo na pato. Katika 60 Hz, inapaswa kuwa na uwiano wa -20 dB au bora. Hii ni kwa sababu saa -20 dB, voltage ya pato kimsingi ni 0V, inamaanisha kuwa umechuja ishara kwa 60 Hz! Jaribu masafa karibu 60 Hz na kuhakikisha kuwa hakuna masafa mengine yanayochujwa kwa bahati mbaya.

Kidokezo cha utatuzi: Ikiwa huwezi kupata -20dB haswa kwa 60 Hz, chagua kontena moja na ubadilishe kidogo mpaka upate matokeo unayotaka. Tulilazimika kucheza karibu na thamani ya R2 hadi tutakapopata matokeo tunayotaka.

Hatua ya 4: Jenga Kichujio cha Kupita Chini

Kichujio chetu cha chini kilibuniwa na masafa ya cutoff ya 150 Hz. Tulichagua njia hii ya kukata kwa sababu upeo mpana zaidi wa utambuzi wa ECG ni 0.05 Hz - 150 Hz, ikizingatiwa mazingira ya kutosonga na ya chini ya kelele [3]. Kichujio cha kupitisha cha chini kinaweza kuondoa kelele ya masafa ya juu inayotoka kwa misuli au sehemu zingine za mwili [4].

Ili kujaribu mzunguko huu kuhakikisha kuwa inafanya kazi kwa usahihi, pima Vout (iliyoonyeshwa kama node 1 kwenye mchoro wa mzunguko). Saa 150 Hz, amplitude ya ishara ya pato inapaswa kuwa mara 0.7 ukubwa wa ishara ya pembejeo. Tulitumia ishara ya kuingiza ya 1V ili kuweza kuona kwa urahisi kuwa pato letu linapaswa kuwa 0.7 kwa 150 Hz.

Vidokezo vya utatuzi: maadamu mzunguko wako wa cutoff uko ndani ya Hz chache ya 150 Hz mzunguko wako unapaswa bado kufanya kazi. Kukata kwetu kumalizika kuwa 153 Hz. Masafa ya ishara za kibaolojia yatabadilika kidogo mwilini kwa muda mrefu ikiwa hauko mbali zaidi ya Hz chache, mzunguko wako unapaswa kufanya kazi bado.

[3] "Vichungi vya ECG | MEDTEQ.” [Mtandaoni]. Inapatikana: https://www.medteq.info/med/ECGFilters. [Inapatikana: 10-Des-2017].

[4] K. L. Venkatachalam, J. E. Herbrandson, na S. J. Asirvatham, "Ishara na Usindikaji wa Ishara kwa mtaalam wa Elektroniki: Sehemu ya I: Upataji wa Programu," Mzunguko. Arrhythmia Electrophysiol., Juz. 4, hapana. 6, kurasa 965-973, Desemba 2011.

Hatua ya 5: Unda Programu ya LabView

[5] "Mradi wa Maabara ya Kubuni ya BME 305" (Fall 2017).

Mchoro huu wa kuzuia maoni umeundwa kuchambua ishara inayopitia programu hiyo, kugundua kilele cha ECG, kukusanya tofauti ya wakati kati ya kilele, na kuhesabu hesabu ya BPM. Pia hutoa picha ya muundo wa wimbi la ECG.

Hatua ya 6: Unganisha Hatua Zote Tatu

Unganisha mizunguko yote mitatu kwa mfululizo kwa kuunganisha pato la kipaza sauti cha vifaa kwenye pembejeo la kichungi cha notch na pato la kichujio cha notch kwa pembejeo ya kichujio cha pasi cha chini. Unganisha pato la kichujio cha pasi cha chini kwa msaidizi wa DAQ na unganisha msaidizi wa DAQ kwenye kompyuta. Wakati wa kuunganisha nyaya kwa pamoja, hakikisha kuwa vipande vya umeme kwa kila ubao wa mkate vimeunganishwa na vipande vya ardhini vimeunganishwa kwa terminal moja ya ardhini.

Katika kipaza sauti cha vifaa, op-amp ya pili inahitaji kuwekwa chini ili vielekezi viwili vya elektroni ambavyo vimeunganishwa na somo la jaribio vinaweza kuunganishwa na op op tofauti katika hatua ya kwanza ya kichungi hicho.

Hatua ya 7: Pata Ishara Kutoka kwa Somo la Mtihani wa Binadamu

Stika moja ya elektroni inapaswa kuwekwa kwenye kila mkono, na moja inapaswa kuwekwa kwenye kifundo cha mguu kwa ardhi. Tumia klipu za alligator kuunganisha elektroni mbili za mkono na pembejeo za kipaza sauti na kifundo cha mguu chini. Ukiwa tayari, bonyeza "run" kwenye mpango wa LabView na uone mapigo ya moyo wako na ECG kwenye skrini!