Mzunguko rahisi wa Kurekodi ECG na LabVIEW Monitor Kiwango cha Moyo: Hatua 5

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

Hiki 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 kifaa-kifaa kinatumia mbinu sahihi za kujitenga

Moja ya mambo ya msingi kabisa ya utunzaji wa kiafya wa kisasa, ni uwezo wa kunasa wimbi la moyo kwa kutumia ECG, au elektrokardiogram. Mbinu hizi hutumia elektroni za uso kupima mifumo anuwai ya umeme inayotolewa kutoka moyoni, ili pato liweze kutumiwa kama zana ya uchunguzi kugundua hali ya moyo na mapafu kama aina anuwai ya tachycardia, block ya tawi, na hypertrophy. Ili kugundua hali hizi, muundo wa wimbi la pato unalinganishwa na ishara ya kawaida ya ECG.

Ili kuunda mfumo ambao unaweza kupata fomu ya wimbi la ECG, ishara lazima kwanza ikukuzwe, halafu ichujwa ipasavyo ili kuondoa kelele. Ili kufanya hivyo, mzunguko wa hatua tatu unaweza kujengwa kwa kutumia amp za OP.

Agizo hili litatoa habari muhimu kubuni na kisha kujenga mzunguko rahisi unaoweza kurekodi ishara ya ECG kwa kutumia elektroni za uso, na kisha kuchuja ishara hiyo kwa usindikaji na uchambuzi zaidi. Kwa kuongezea, Agizo hili litaelezea mbinu moja inayotumika kuchanganua ishara hiyo ili kuunda kielelezo cha picha ya mzunguko, na pia njia ya kuhesabu kiwango cha moyo kutoka kwa pato la mzunguko wa wimbi la ECG.

Kumbuka: wakati wa kubuni kila hatua, hakikisha kuteketeza AC kwa majaribio, na kwa njia ya uigaji ili kuhakikisha tabia inayotarajiwa ya mzunguko.

Hatua ya 1: Buni na Ujenge Kikuza-kifaa

Hatua ya kwanza katika mzunguko huu wa ECG ni kifaa cha kuongeza vifaa, ambacho kinajumuisha amps tatu za OP. Amp mbili za kwanza za OP zinaingizwa pembejeo, ambazo hulishwa kwa amp ya tatu ya OP ambayo hufanya kazi kama kipaza sauti cha kutofautisha. Ishara kutoka kwa mwili lazima zibadilishwe vinginevyo pato litapungua kwa kuwa mwili hauwezi kutoa sasa zaidi. Tofauti ni kuchukua tofauti kati ya vyanzo viwili vya pembejeo ili kutoa tofauti inayoweza kupimika, wakati huo huo ikifuta kelele ya kawaida. Hatua hii pia ina faida ya 1000, ikiongezea kawaida mV kwa voltage inayosomeka zaidi.

Faida ya mzunguko wa 1000 kwa kipaza sauti cha vifaa huhesabiwa na hesabu zilizoonyeshwa. Faida ya hatua ya 1 ya kifaa cha kuongeza vifaa inahesabiwa na (2), na faida ya hatua ya 2 ya kipaza sauti huhesabiwa na (3). K1 na K2 zilihesabiwa ili zisitofautiane na zaidi ya thamani ya 15.

Kwa faida ya 1000, K1 inaweza kuwekwa hadi 40 na K2 inaweza kuwekwa 25. Thamani za kontena zinaweza kuhesabiwa, lakini kifaa hiki cha vifaa vya kutumia kilitumia maadili ya kupinga hapo chini:

R1 = 40 kΩ

R2 = 780 kΩ

R3 = 4 kΩ

R4 = 100 kΩ

Hatua ya 2: Kubuni na Kuunda Kichujio cha Notch

Hatua inayofuata ni kichungi cha noti ili kuondoa ishara ya 60 Hz ambayo hutoka kwa duka la umeme.

Katika kichujio cha notch, thamani ya kupinga ya R1 imehesabiwa na (4), thamani ya R2 na (5), na thamani ya R3 na (6). Sababu ya ubora wa mzunguko, Q, imewekwa kwa 8 kwa sababu hiyo inatoa kiwango kizuri cha makosa wakati ni sahihi kweli. Thamani ya Q inaweza kuhesabiwa na (7). Usawa wa mwisho wa kudhibiti kichungi cha notch hutumiwa kwa kuhesabu bandwidth, na inaelezewa na (8). Mbali na sababu ya ubora wa 8, kichujio cha notch kilikuwa na uainishaji mwingine wa muundo. Kichujio hiki kimeundwa kuwa na faida ya 1 ili isibadilishe ishara, wakati inaondoa ishara ya 60 Hz.

Kulingana na hesabu hizo, R1 = 11.0524 kΩ, R2 = 2.829 MΩ, R3 = 11.009 kΩ, na C1 = 15 nF

Hatua ya 3: Tengeneza na Unda Kichujio cha 2 cha Agizo la Butterworth Low-Pass

Hatua ya mwisho, ni kichujio cha kupitisha chini ili kuondoa ishara zote ambazo zinaweza kutokea juu ya sehemu ya juu zaidi ya wimbi la ECG, kama kelele ya WiFi, na ishara zingine za mazingira ambazo zinaweza kuvuruga ishara ya riba. Kiwango cha -3dB kwa hatua hii kinapaswa kuwa karibu au karibu 150 Hz, kwani anuwai ya ishara iliyopo katika anuwai ya wimbi la ECG kutoka 0.05 Hz hadi 150 Hz.

Wakati wa kubuni kichujio cha kupitisha cha chini cha Butterworth, mzunguko umewekwa tena kuwa na faida ya 1, ambayo iliruhusu muundo rahisi zaidi wa mzunguko. Kabla ya kufanya mahesabu yoyote zaidi, ni muhimu kutambua kwamba mzunguko unaohitajika wa kichujio cha kupitisha chini umewekwa hadi 150 Hz. Ni rahisi kuanza kwa kuhesabu thamani ya capacitor 2, C2, kwani hesabu zingine zinategemea thamani hii. C2 inaweza kuhesabiwa na (9). Kuendelea kutoka kwa kuhesabu C2, C1 inaweza kuhesabiwa na (10). Katika kesi ya kichujio hiki cha chini cha kupitisha, coefficients a na b hufafanuliwa ambapo a = 1.414214, na b = 1. Thamani ya kupinga ya R1 inahesabiwa na (11), na thamani ya kinzani ya R2 imehesabiwa na (12).

Thamani zifuatazo zilitumika:

R1 = 13.842kΩ

R2 = 54.36kΩ

C1 = 38 nF

C1 = 68 nF

Hatua ya 4: Sanidi Programu ya LabVIEW Iliyotumika kwa Upataji wa data na Uchambuzi

Ifuatayo, programu ya kompyuta LabView inaweza kutumika kuunda kazi ambayo itaunda uwakilishi wa picha ya mapigo ya moyo kutoka kwa ishara ya ECG, na kuhesabu kiwango cha moyo kutoka kwa ishara ile ile. Programu ya LabView inakamilisha hii kwa kukubali kwanza pembejeo ya analog kutoka kwa bodi ya DAQ, ambayo pia hufanya kama analog kwa kibadilishaji cha dijiti. Ishara hii ya dijiti inachambuliwa zaidi na kupangwa, ambapo njama hiyo inaonyesha kielelezo cha ishara ya ishara inayoingizwa kwenye bodi ya DAQ. Umbo la mawimbi ya ishara linachambuliwa kwa kuchukua 80% ya viwango vya juu vya ishara ya dijiti kukubalika, halafu hutumia kazi ya kigunduzi cha juu kugundua vilele vya ishara. Wakati huo huo, programu inachukua muundo wa wimbi na kuhesabu tofauti ya wakati kati ya kilele cha fomati ya wimbi. Ugunduzi wa kilele umeambatana na maadili ya kuandamana ya 1 au 0, ambapo 1 inawakilisha kilele kuunda faharisi ya eneo la kilele, na faharisi hii inatumiwa pamoja na tofauti ya wakati kati ya kilele ili kuhesabu kihesabu kiwango cha moyo katika beats kwa dakika (BPM). Mchoro wa block ambao ulitumika katika mpango wa LabView umeonyeshwa.

Hatua ya 5: Mkutano kamili

Mara tu umeunda mizunguko yako yote na mpango wa LabVIEW na kuhakikisha kuwa kila kitu kinafanya kazi vizuri, uko tayari kurekodi ishara ya ECG. Pichani ni skimu inayowezekana ya mkusanyiko kamili wa mfumo wa mzunguko.

Unganisha elektroni chanya kwa mkono wako wa kulia na moja ya pembejeo za vifaa vya kuzungusha vifaa, na elektroni hasi kwako kushoto mkono na ingizo lingine la kipaza sauti kama ilivyoonyeshwa. Utaratibu wa uingizaji wa elektroni haijalishi. Mwishowe, weka elektrodi ya ardhi kwenye kifundo cha mguu wako, na unganisha chini kwenye mzunguko wako. Hongera, umekamilisha hatua zote muhimu kurekodi na ishara ya ECG.