Ufuatiliaji wa Kiwango cha ECG na Moyo: Hatua 7 (na Picha)

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

ILANI: 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.

Moja ya zana muhimu zaidi za uchunguzi zinazotumiwa kugundua hali hizi ni elektrokardiogram (ECG). Electrocardiogram inafanya kazi kwa kufuatilia msukumo wa umeme kupitia moyo wako na kuipeleka kwenye mashine [1]. Ishara huchukuliwa kutoka kwa elektroni zilizowekwa kwenye mwili. Uwekaji wa elektroni ni muhimu kwa kuchukua ishara za kisaikolojia kwani zinafanya kazi kwa kurekodi tofauti ya uwezo kote mwilini. Uwekaji wa kawaida wa elektroni ni kutumia Pembetatu ya Einthoven. Hapa ndipo elektroni moja imewekwa kwenye mkono wa kulia, mkono wa kushoto na mguu wa kushoto. Mguu wa kushoto hufanya kama uwanja wa elektroni na huchukua kelele ya masafa mwilini. Mkono wa kulia una elektroni hasi na kushoto ina elektroni nzuri kuhesabu tofauti inayoweza kutokea kifuani na kwa hivyo kuchukua nishati ya umeme kutoka moyoni [2]. Lengo la mradi huu ilikuwa kuunda kifaa ambacho kinaweza kupata mafanikio ishara ya ECG na huzaa wazi ishara bila kelele na kwa kuongeza kipimo cha kiwango cha moyo.

Hatua ya 1: Vifaa na Zana

• Vipinga na capacitors anuwai
• Bodi ya mkate
• Jenereta ya kazi
• Oscilloscope
• Ugavi wa umeme wa DC
• Op-amps
• Kompyuta iliyo na LABView imewekwa
• Nyaya za BNC
• Msaidizi wa DAQ

Hatua ya 2: Jenga Amplifier ya Ala

Ili kukuza kwa kutosha ishara ya bioelectric, faida ya jumla ya kipaza sauti cha hatua mbili inapaswa kuwa 1000. Kila hatua huongezeka ili kupata faida ya jumla na hesabu zinazotumika kukokotoa hatua za kibinafsi zinaonyeshwa hapa chini.

Hatua ya 1 Faida: K1 = 1 + 2 * R2 / R1 Hatua ya 2 Faida: K2 = -R4 / R3

Kutumia hesabu zilizo hapo juu, maadili ya kupinga ambayo tulitumia yalikuwa R1 = 10kΩ, R2 = 150kΩ, R3 = 10kΩ, na R4 = 33kΩ. Ili kuhakikisha kuwa maadili haya yatatoa pato unalotaka, unaweza kuiga mkondoni au unaweza kuijaribu kwa kutumia oscilloscope baada ya kujenga kipaza sauti.

Baada ya kuunganisha vipingaji vilivyochaguliwa na op-amps kwenye ubao wa mkate, utahitaji kuwezesha op-amps ± 15V kutoka kwa umeme wa DC. Ifuatayo, unganisha jenereta ya kazi na uingizaji wa kipaza sauti cha vifaa na oscilloscope na pato.

Picha hapo juu inaonyesha amplifier ya vifaa iliyokamilishwa itaonekana kama kwenye ubao wa mkate. Kuangalia kuwa inafanya kazi vizuri, weka jenereta ya kazi ili kutoa wimbi la sine kwenye 1kHz na kilele cha urefu wa urefu wa 20 mV. Pato kutoka kwa kipaza sauti kwenye oscilloscope inapaswa kuwa na kilele cha kiwango cha juu cha 20 V, kwani kuna faida ya 1000, ikiwa inafanya kazi vizuri.

Hatua ya 3: Jenga Kichujio cha Notch

Kwa sababu ya kelele ya laini ya umeme, kichungi kilihitajika kuchuja kelele kwa 60Hz ambayo ni kelele ya laini ya umeme huko Merika. Kichujio cha notch kilitumika kwani huchuja masafa fulani. Hesabu zifuatazo zilitumika kukokotoa nambari za kupinga. Sababu ya ubora (Q) ya 8 ilifanya kazi vizuri na maadili ya capacitor ya 0.1uF yalichaguliwa kwa urahisi wa ujenzi. Mzunguko katika hesabu (iliyoonyeshwa kama w) ni masafa ya noti 60Hz iliyozidishwa na 2π.

R1 = 1 / (2QwC)

R2 = 2Q / (wC)

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

Kutumia hesabu zilizo hapo juu, maadili ya kupinga ambayo tulitumia yalikuwa R1 = 1.5kΩ, R2 = 470kΩ na R3 = 1.5kΩ. Ili kuhakikisha kuwa maadili haya yatatoa pato unalotaka, unaweza kuiga mkondoni au unaweza kuijaribu kwa kutumia oscilloscope baada ya kujenga kipaza sauti.

Picha hapo juu inaonyesha jinsi kichujio cha notch kilichokamilishwa kitaonekana kwenye ubao wa mkate. Usanidi wa op-amps ni sawa na kipaza sauti cha vifaa na jenereta ya kazi inapaswa sasa kuwekwa ili kutoa wimbi la sine katika 1kHz na kilele cha kiwango cha juu cha 1V. Ikiwa unafanya Zoa la AC unapaswa kuwa na uwezo wa kudhibitisha kuwa masafa karibu 60Hz yamechujwa.

Hatua ya 4: Jenga Kichujio cha Kupita Chini

Ili kuchuja kelele ya masafa ya juu ambayo haihusiani na ECG kichujio cha kupitisha chini kiliundwa na masafa ya cutoff ya 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)

Kutumia hesabu zilizo hapo juu, maadili ya kupinga ambayo tulitumia yalikuwa R1 = 12kΩ, R2 = 135kΩ, C1 = 0.01 µF, na C2 = 0.068 µF. Thamani za R3 na R4 ziliishia kuwa sifuri kwani tulitaka faida, K, ya kichujio kuwa sifuri, kwa hivyo tulitumia waya badala ya vipinga hapa katika usanidi wa mwili. Ili kuhakikisha kuwa maadili haya yatatoa pato unalotaka, unaweza kuiga mkondoni au unaweza kuijaribu kwa kutumia oscilloscope baada ya kujenga kipaza sauti.

Ili kujenga kichungi cha mwili, unganisha vipinga na vichaguzi vilivyochaguliwa kwa op-amp kama inavyoonyeshwa kwenye skimu. Nguvu ya op-amp na unganisha jenereta ya kazi na oscilloscope kwa njia ile ile kama ilivyoelezewa katika hatua zilizopita. Weka jenereta ya kazi ili kutoa wimbi la sine saa 150Hz na kwa urefu wa kilele-cha-kilele cha karibu 1 V. Kwa kuwa 150Hz inapaswa kuwa mzunguko wa cutoff, ikiwa kichujio kinafanya kazi vizuri, ukubwa unapaswa kuwa 3dB kwa masafa haya. Hii itakuambia ikiwa kichujio kimewekwa kwa usahihi.

Hatua ya 5: Unganisha Vipengele vyote Pamoja

Baada ya kujenga kila sehemu na kuwajaribu kando, zinaweza kushikamana kwa safu. Unganisha jenereta ya kazi kwenye pembejeo ya kipaza sauti cha vifaa, kisha unganisha pato la hiyo kwa pembejeo la kichungi cha notch. Fanya hivi tena kwa kuunganisha pato la kichungi cha notch kwa pembejeo ya kichujio cha kupitisha chini. Pato la kichujio cha kupitisha chini inapaswa kuunganishwa kwenye oscilloscope.

Hatua ya 6: Kuweka LabVIEW

Moyo wa ECG ulipiga fomu ya wimbi kisha ikakamatwa kwa kutumia msaidizi wa DAQ na LabView. Msaidizi wa DAQ hupata ishara za analog na anafafanua vigezo vya sampuli. Unganisha msaidizi wa DAQ kwa jenereta ya kazi inayotoa ishara ya moyo wa arb na kwa kompyuta na LabView. Sanidi LabView kulingana na skimu iliyoonyeshwa hapo juu. Msaidizi wa DAQ ataleta wimbi la moyo kutoka kwa jenereta ya kazi. Ongeza grafu ya umbo la wimbi kwenye usanidi wako wa LabView na pia kuona grafu. Tumia waendeshaji wa nambari kuweka kizingiti cha thamani ya juu. Katika skimu iliyoonyeshwa 80% ilitumika. Uchambuzi wa kilele unapaswa pia kutumiwa kupata maeneo ya kilele na kuwaunganisha na mabadiliko ya wakati. Ongeza mzunguko wa kilele na 60 ili kuhesabu beats kwa dakika na nambari hii ilitolewa karibu na grafu.

Hatua ya 7: Sasa Unaweza Kurekodi ECG

[1] "Electrocardiogram - Kituo cha Habari cha Moyo cha Taasisi ya Moyo ya Texas." [Mtandaoni]. Inapatikana: https://www.texasheart.org/HIC/Topics/Diag/diekg.cfm. [Imefikiwa: 09-Dec-2017].

[2] "ECG Inaongoza, Polarity na Pembetatu ya Einthoven - Mtaalam wa Fizikia." [Mtandaoni]. Inapatikana: https://thephysiologist.org/study-materials/the-ecg-leads-polarity-and-einthovens-triangle/. [Inapatikana: 10-Des-2017].