ECG at Heart Rate Monitor: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Ang Electrocardiogram, na tinatawag ding ECG, ay isang pagsubok na nakakakita at nagtatala ng aktibidad na elektrikal ng puso ng tao. Nakita nito ang rate ng puso at ang lakas at tiyempo ng mga de-kuryenteng salpok na dumadaan sa bawat bahagi ng isang puso, na makikilala ang mga problema sa puso tulad ng atake sa puso at arrhythmia. Ang ECG's sa mga ospital ay nagsasangkot ng labindalawang electrodes sa balat sa dibdib, braso at binti. Sa madidikit na ito, gumagamit lamang kami ng tatlong mga electrode, isa para sa bawat pulso bilang dalawang mga site sa pagrekord at isa para sa kanang bukung-bukong bilang lupa. Mahalagang tandaan na hindi ito isang medikal na aparato. Ito ay para sa mga layuning pang-edukasyon na gumagamit lamang ng mga simulate signal. Kung ginagamit ang circuit na ito para sa totoong mga sukat ng ECG, mangyaring tiyakin na ang circuit at ang mga koneksyon sa circuit-to-instrument ay gumagamit ng wastong mga diskarte sa paghihiwalay.

Upang makakuha at pag-aralan ang isang senyas ng tao na ECG, kailangan namin ng isang instrumentation amplifier na nagpapalaki ng input signal ng 1000, isang notch filter na aalisin ang alternating kasalukuyang ingay (60 Hz) at isang lowpass filter na nagsasala ng iba pang mga ingay sa itaas ng 250 Hz. Ginamit ang isang 250Hz cut-off dahil ang saklaw ng dalas ng isang ECG ng tao ay nasa pagitan ng 0-250Hz

Hakbang 1: Mga Kagamitan

Function generator, Power supply, Oscilloscope, Breadboard.

Mga resistorista: 1k - 500k ohm

Mga Capacitor: 20 - 100 nF

Operational amplifier x5 (UA741)

Hakbang 2: Buuin ang Instrumentation Amplifier

Sumangguni sa circuit at ang mga equation ng instrumentation amplifier. Kailangan muna nating kalkulahin ang tamang mga halaga ng risistor. Dahil ang instrumentation amplifier ay may 2 yugto mayroong dalawang magkakahiwalay na mga nakuha, k1 at k2. Dahil kailangan namin ng isang makakuha ng 1000, ang k1 na multiply ng k2 ay dapat na katumbas ng isang libo. Sa tutorial na ito ginamit namin ang mga sumusunod na halaga, huwag mag-atubiling baguhin ang mga halagang ito kung wala kang malawak na hanay ng mga resistor.

R1 = 1000Ω, R2 = 15000Ω samakatuwid, K1 = 1 + (2 * 15000) / 1000 = 31R3 = 1000Ω, R4 = 32000Ωhence, K2 = 32000/1000 = 32

Ngayong alam mo na kung anong halaga ng risistor ang kailangan mo, magpatuloy at gawin ang circuit.

Upang subukan ang amplifier ng instrumentation, maaari kang gumamit ng isang function generator upang makabuo ng isang sine wave na may kilalang amplitude, ikonekta ito sa input ng circuit at ikonekta ang output ng amplifier sa isang oscilloscope, dapat mong makita ang aa sine wave na may isang amplitude isang 1000 beses na mas malaki kaysa sa input sine wave

Hakbang 3: Bumuo ng Filter ng Notch

Katulad ng amplifier ng instrumentation, sumangguni sa circuit at mga equation upang mahanap ang naaangkop na mga halaga ng sangkap. Alam namin na sa filter na ito ng bingaw, kailangan naming gupitin ang mga frequency na 60Hz samakatuwid ang f0 ay 60Hz, gagamit din kami ng isang kalidad na kadahilanan ng 8 na magbibigay sa amin ng mahusay na kawastuhan. Gamit ang mga halagang ito maaari na kaming makahanap ng naaangkop na mga halaga ng sangkap:

C = 100 nF, Q = 8, w0 = 2ℼf = 2 * pi * 60 = 120pi

R1 = 1 / (2 * 8 * 120 * pi * 100 * 10 ^ -9) = 1658Ω

R2 = (2 * 8) / (120 * pi * 100 * 10 ^ -9) = 424kΩ

R3 = (1658 * 424000) / (1658 + 424000) = 1651Ω

Ngayong alam mo na ang mga halaga ng mga sangkap na kailangan mo magpatuloy at buuin ang circuit. Hindi sa maaari kang gumamit ng mga resistors nang kahanay o serye upang makakuha ng mga halagang mas malapit hangga't maaari sa mga halagang kinakailangan.

Upang subukan ang filter ng bingaw, maaari kang magsagawa ng dalas ng dalas. Magpasok ng isang sine wave na may amplitude na 0.5V at ibahin ang dalas. Tingnan kung paano nagbabago ang amplitude ng output na konektado sa isang oscilloscope kapag malapit ka sa 60Hz. Halimbawa kapag ang dalas mo ay mas mababa sa 50 o mas mataas sa 70 dapat mong makita ang isang output signal na katulad ng input ngunit kung mas malapit ka sa 60Hz ang amplitude ay dapat na bumaba. Kung hindi ito nangyari suriin ang iyong circuit at tiyaking gumamit ka ng wastong mga halaga ng risistor.

Hakbang 4: Bumuo ng Pangalawang Order na Filter ng Butterworth

Ang uri ng lowpass filter na ginamit namin ay aktibong pangalawang order. Ginamit ang filter na ito dahil nagbibigay ito sa amin ng sapat na sapat na kawastuhan at bagaman nangangailangan ito ng lakas ngunit mas mahusay ang pagganap. Ang filter ay idinisenyo upang putulin ang mga frequency na higit sa 250 Hz. Ito ay sapagkat ang isang senyas ng ECG ay may iba't ibang bahagi ng dalas na nasa pagitan ng zero at 250 Hz at ang anumang senyas na may dalas na higit sa 250 Hz ay maituturing na ingay. Ipinapakita ng unang imahe ang eskematiko ng lowpass filter na may lahat ng wastong mga halaga ng risistor. (Tandaan na ang R7 ay dapat na 25632Ω sa halip na 4kΩ). Kasama sa pangalawang imahe ang lahat ng mga equation na maaari mong gamitin upang makalkula ang mga halaga ng sangkap sa iyong sarili.

Upang subukan ang lowpass Filter, gamitin ang function generator upang makabuo ng isang sine wave na may amplitude na 0.5V. Kapag ang pag-input ng mga frequency sa ibaba 250Hz, dapat mong makita ang isang output na katulad ng input ngunit mas malaki ang nakuha mo pagkatapos ng 250Hz ang output ay dapat na mas maliit at kalaunan ay magiging talagang malapit sa zero.

Hakbang 5: Isama Mo ang Lahat

Matapos mong mabuo ang tatlong yugto, pagsamahin ang lahat sa pamamagitan ng paglalagay ng amplifier ng instrumentation, na sinusundan ng notch filter, at pagkatapos ay ang lowpass filter. Ang iyong circuit ay dapat magmukhang katulad sa imaheng ito.

Hakbang 6: Pagsubok sa Buong Circuit

Gamit ang isang generator ng pag-andar, maglagay ng isang di-makatwirang signal ng ECG na may amplitude na hindi hihigit sa 15mV sa input ng amplifier ng instrumento. Ikonekta ang output ng mababang pass filter sa isang oscilloscope. Dapat kang makakuha ng isang output na katulad ng imaheng ito. Ang berdeng signal ay ang output ng board at ang dilaw na signal ay ang input signal sa circuit. Maaari mo ring sukatin ang rate ng puso sa pamamagitan ng pagkuha ng dalas gamit ang oscilloscope at i-multiply ang numerong iyon ng 60.

Tandaan na kung nais mong sukatin ang iyong sariling signal ng ECG maaari mo itong gawin sa pamamagitan ng pagkonekta sa dalawang input ng amplifier ng instrumentation sa bawat isa sa iyong pulso gamit ang isang elektrod at saligan ang iyong binti. Panatilihin lamang sa kalagitnaan bago gawin ito tiyakin na ang circuit at ang mga koneksyon sa circuit-to-instrumento ay gumagamit ng wastong mga diskarte sa paghihiwalay.