Monitor ng ECG: 8 Mga Hakbang

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

PAUNAWA: 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.

Ang electrocardiography ay ang proseso ng pagtatala ng mga signal ng elektrisidad na nabuo ng puso ng isang pasyente upang makakuha ng impormasyon tungkol sa aktibidad ng puso. Upang ang signal ng elektrisidad ay mabihag nang epektibo, dapat itong i-filter at palakasin sa pamamagitan ng mga de-koryenteng sangkap. Ang impormasyon ay dapat ding ipakita sa isang gumagamit sa isang malinaw at mabisang pamamaraan.

Ang sumusunod na Tagubilin na maaaring turuan kung paano bumuo ng amplification / filtering circuitry pati na rin isang interface ng gumagamit. Nagsasangkot ito ng pagbuo ng isang amplifier ng instrumentation, isang notch filter, isang mababang pass filter, at isang interface ng gumagamit sa LabVIEW.

Ang unang hakbang sa proseso ay upang tukuyin ang mga kinakailangan ng analog circuit. Matapos tukuyin ang mga kinakailangan, nagagawa ang mga desisyon tungkol sa kung anong pangunahing mga sangkap ang bubuo sa circuit. Nang maglaon, ang mas maliit na mga detalye ay tinutugunan tungkol sa mga katangian ng mga pangunahing sangkap na ito, at sa wakas ang yugto ng disenyo ng circuit ay natapos sa pamamagitan ng pagtukoy ng eksaktong mga halaga ng bawat risistor at kapasitor sa circuit.

Hakbang 1: Pagtukoy sa Mga Kinakailangan at Pangunahing Mga Bahagi

Ang trabaho ng circuit ay upang palakasin ang signal ng ECG na nabuo ng pasyente, at i-filter ang lahat ng nauugnay na ingay. Ang hilaw na signal ay binubuo ng isang kumplikadong form ng alon na may maximum na amplitude na halos 2 mV at mga bahagi ng dalas sa saklaw na 100 Hz hanggang 250 Hz sa QRS complex. Ito ang signal na dapat palakasin at maitala.

Sa tuktok ng senyas na iyon ng interes, ang ingay ay ginawa mula sa maraming mga mapagkukunan. Ang mga power supply ay bumubuo ng 60 Hz na ingay at ang kilusang pasyente ay gumagawa ng mga artifact sa saklaw na mas mababa sa 1 Hz. Mas maraming ingay sa mataas na dalas ang ipinakilala mula sa background radiation at mga signal ng telecommunication tulad ng mga cell phone at wireless internet. Ang koleksyon ng ingay na ito ay ang signal upang ma-filter.

Dapat munang palakasin ng circuit ang hilaw na signal. Dapat pagkatapos ay i-filter ang 60 Hz na ingay, at anumang iba pang ingay sa itaas 160 Hz. Ang pag-filter ng ingay na mababa ang dalas na nauugnay sa paggalaw ng pasyente ay itinuturing na hindi kinakailangan, dahil ang pasyente ay maaaring mabilinan lamang na humawak pa rin.

Dahil ang signal ay sinusukat bilang pagkakaiba sa potensyal sa pagitan ng dalawang electrode na matatagpuan sa pasyente, nakakamit ang amplification sa pamamagitan ng paggamit ng isang amplifier ng instrumento. Ang isang simpleng pagkakaiba-iba ng amplifier ay maaaring magamit din, ngunit ang mga amp amp ng instrumento ay madalas na gumaganap nang mas mahusay na patungkol sa pagtanggi sa ingay at pagpapaubaya. Ang 60 Hz na pag-filter ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng isang notch filter, at ang natitirang pagsukat ng mataas na dalas ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng isang low-pass filter. Ang tatlong elemento na ito ang bumubuo sa buong analog circuit.

Alam ang tatlong elemento ng circuit, ang mas maliit na mga detalye ay maaaring tukuyin tungkol sa mga nadagdag, mga frequency ng cutoff, at bandwidth ng mga bahagi.

Ang amp ng kagamitan ay maitatakda sa pagkakaroon ng 670. Ito ay sapat na malaki upang maitala ang isang maliit na signal ng ECG, ngunit sapat din na maliit upang matiyak na ang mga op-amp ay kumilos sa loob ng kanilang linear range kapag sinusubukan ang circuit na may mga signal malapit sa 20 mV, bilang ay ang minimum sa ilang mga function generator.

Ang filter ng bingaw ay nakasentro sa 60 Hz.

Ang low pass filter ay magkakaroon ng cutoff frequency na 160 Hz. Dapat pa rin nitong makuha ang karamihan ng QRS complex at tanggihan ang ingay ng background sa dalas ng dalas.

Hakbang 2: Instrumentation Amplifier

Inilalarawan ng mga iskema sa itaas ang instrumentation amplifier.

Ang amplifier ay may dalawang yugto. Ang unang yugto ay binubuo ng dalawang op-amp sa kaliwa ng mga imahe sa itaas, at ang pangalawang yugto ay binubuo ng solong op-amp sa kanan. Ang pakinabang ng bawat isa sa mga ito ay maaaring mabago bilang isang nalulugod, ngunit napagpasyahan naming itayo ito sa pagkakaroon ng 670 V / V. Maaari itong makamit sa mga sumusunod na halaga ng paglaban:

R1: 100 Ohms

R2: 3300 Ohms

R3: 100 Ohms

R4: 1000 Ohms

Hakbang 3: Filter ng Notch

Inilalarawan ng mga iskema sa itaas ang filter ng bingaw. Ito ay isang aktibong filter, kaya maaari naming piliing mapalakas o makapagpahina ng signal kung nais namin, ngunit nakamit na namin ang lahat ng kinakailangang amplification, kaya pumili kami ng isang nakuha para sa op-amp na ito. Ang dalas ng Center ay dapat na 60 Hz at ang factor na kalidad ay dapat na 8. Maaari itong makamit sa mga sumusunod na halaga ng sangkap:

R1: 503 Ohms

R2: 128612 Ohms

R3: 503 Ohms

C: 0.33 microFarads

Hakbang 4: Mababang Pass Filter

Muli, ito ay isang aktibong filter, kaya maaari kaming pumili ng anumang nakuha na gusto namin, ngunit pipiliin namin 1. Ginagawa ito sa pamamagitan ng paggawa ng R4 sa itaas sa isang maikling circuit, at R3 sa isang bukas na circuit. Ang natitira ay, tulad ng iba pang mga bahagi, nakamit sa pamamagitan ng paggamit ng aming dating tinukoy na mga kinakailangan na kasama ng mga equation na namamahala sa mga circuit upang makakuha ng mga indibidwal na halaga ng elemento:

R1: 12056 Ohms

R2: 19873.6 Ohms

C1: 0.047 microFarads

C2: 0.1 microFarads

Hakbang 5: Magdisenyo ng Buong Circuit Halos

Ang pagdidisenyo ng isang circuit sa isang virtual na gusali ng software ng gusali tulad ng PSPICE ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa paghuli ng mga pagkakamali at pagpapatibay ng mga plano bago lumipat sa tunay na katha ng analog circuit. Sa puntong ito, ang isa ay maaaring makuha ang AC sweep ng circuit upang matiyak na ang lahat ay kumikilos ayon sa plano.

Hakbang 6: Bumuo ng Buong Circuit

Ang circuit ay maaaring maitayo sa anumang paraan na gusto mo, ngunit isang breadboard ang napili para sa kasong ito.

Inirekumenda ang pagpupulong sa isang breadboard dahil mas madali ito kaysa sa paghihinang, ngunit ang paghihinang ay magbibigay ng higit na tibay. Ang paglalagay ng isang 0.1 microFarad bypass capacitor sa lupa na kahanay ng mapagkukunan ng kuryente ay inirerekomenda din, dahil makakatulong ito na alisin ang mga hindi nais na paglihis mula sa patuloy na lakas.

Hakbang 7: LabVIEW User Interface

Ang interface ng gumagamit ng LabVIEW ay isang paraan ng pag-convert mula sa mga analog signal sa visual at numerical na representasyon ng ECG signal na madali para sa isang gumagamit na bigyang kahulugan. Ginagamit ang isang DAQ board upang mai-convert ang signal mula sa analog sa digital, at ang data ay mai-import sa LabVIEW.

Ang software ay isang programa na nakabatay sa object na tumutulong sa pagproseso ng data at paglikha ng interface. Ang data ay unang kinatawan ng grap, at pagkatapos ang ilang pagproseso ng signal ay ginaganap upang matukoy ang dalas ng tibok ng puso upang maipakita ito sa tabi ng grap.

Upang matukoy ang dalas ng rate ng puso, dapat makita ng isa ang mga tibok ng puso. Magagawa ito sa pinakamataas na object ng pagtuklas ng Lab VIEW. Ang object ay naglalabas ng mga indeks ng mga tuktok sa natanggap na data array, na maaaring magamit sa mga kalkulasyon upang matukoy ang oras na dumadaan sa pagitan ng mga tibok ng puso.

Dahil ang mga detalye ng LabVIEW ay magiging isang buong magkakaibang Tagubilin, iiwan namin ang mga detalye sa isa pang mapagkukunan. Ang eksaktong paggana ng programa ay maaaring makita sa block diagram na ipinakita sa itaas.

Hakbang 8: LabVIEW Final User Interface

Nagpapakita ang pangwakas na interface ng gumagamit ng isang pinalakas, nasala, na-convert, at naprosesong signal kasama ang pagbabasa ng dalas ng puso sa mga beats bawat minuto