Bumuo ng Iyong Sariling ECG !: 10 Hakbang

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

Hindi ito isang aparatong medikal. 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 tibok ng puso ay binubuo ng mga ritmo ng pag-ikli na kinokontrol ng kusang-loob na pagtatanghal ng mga de-koryenteng depolarization sa mga cardiac myocytes (mga kalamnan na cell ng puso). Ang nasabing aktibidad sa kuryente ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paglalagay ng mga noninvasive recording electrode kasama ang iba`t ibang posisyon ng katawan. Kahit na may isang panimulang pag-unawa sa circuitry at bioelectricity, ang mga senyas na ito ay maaaring makuha nang may kadalian. Sa Instructable na ito ipinakilala namin ang isang simplistic na pamamaraan na maaaring magamit upang makuha ang isang electrocardiographic signal na may praktikal at murang kagamitan. Sa kabuuan, mai-highlight namin ang mahahalagang pagsasaalang-alang sa pagkakaroon ng mga naturang signal, at ipakita ang mga diskarte para sa pagsusuri ng signal ng programmatic.

Hakbang 1: Isang Pangkalahatang-ideya ng Mga Tampok

Ang aparato na iyong binubuo ay gagana sa pamamagitan ng mga sumusunod na tampok:

1. Mga recording ng electrode
2. Amplifier ng instrumento
3. Pansala filter
4. Low-pass filter
5. Analog-to-digital na conversion
6. Pagsusuri sa signal gamit ang LabView

Ang ilang mga pangunahing sangkap na kakailanganin mo:

1. NI LabView
2. NI data acquisition board (para sa mga input sa LabView)
3. DC Power supply (to power pagpapatakbo amplifiers)
4. Mga pad ng electrode ng balat para sa mga pag-record ng elektrod
5. O isang function generator na maaaring lumikha ng isang simulate na signal ng ECG

Magsimula na tayo!

Hakbang 2: Magdisenyo ng isang Filter na Mababang-pass

Ang isang normal na ECG ay naglalaman ng mga makikilalang tampok sa waveform ng signal na tinatawag na P wave, QRS complex, at T wave. Ang lahat ng mga tampok ng ECG ay lilitaw sa saklaw ng dalas sa ibaba 250 Hz, at tulad nito, mahalaga na makuha lamang ang mga tampok na interes kapag nagre-record ng isang ECG mula sa mga electrode. Ang isang low-pass filter na may dalas ng cutoff na 250 Hz ay titiyakin na walang ingay ng mataas na dalas ang nakuha sa signal

Hakbang 3: Magdisenyo ng isang Filter ng Notch

Ang isang notch filter sa dalas na 60 Hz ay kapaki-pakinabang upang alisin ang ingay mula sa anumang supply ng kuryente na nauugnay sa pagrekord ng ECG. Ang mga frequency ng cutoff sa pagitan ng 56.5 Hz at 64 Hz ay magpapahintulot sa mga signal na may mga frequency sa labas ng saklaw na iyon na dumaan. Ang isang kalidad na kadahilanan ng 8 ay inilapat sa filter. Ang isang kapasidad na 0.1 uF ay napili. Ang mga pang-eksperimentong resistor ay napili tulad ng sumusunod: R1 = R3 = 1.5 kOhms, R2 = 502 kOhms. Ang mga halagang ito ay ginamit upang mabuo ang pansala filter.

Hakbang 4: Magdisenyo ng isang Instrumentation Amplifier

Ang isang amplifier ng instrumentation na may pakinabang na 1000 V / V ay magpapalakas sa lahat ng na-filter na signal upang payagan ang pagsukat. Gumagamit ang amplifier ng isang serye ng mga pagpapatakbo na amplifier at nahahati sa dalawang yugto (kaliwa at kanan) na may kani-kanilang pakinabang na K1 at K2. Ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng isang eskematiko ng circuitry na maaaring makamit ang resulta na ito at ang mga detalye ng Larawan 6 ang ginawa ng mga kalkulasyon.

Hakbang 5: Ikonekta Lahat ng Magkasama

Ang tatlong yugto ng pagpapalaki at pag-filter ay pinagsama sa Larawan 7 sa ibaba. Ang amplifier ng instrumentation ay nagpapalakas ng input ng dalas na dalas ng dalawit na may nakuha na 1000V / V. Susunod, tinatanggal ng filter ng bingaw ang lahat ng dalas ng signal na 60 Hz na may kalidad na kadahilanan ng 8. Panghuli, ang signal ay dumadaan sa isang mababang pass filter na nagpapahina ng mga signal nang lampas sa dalas na 250 Hz. Ipinapakita ng figure sa itaas ang buong system na nilikha ng eksperimento.

Hakbang 6: … at Tiyaking Magagana Ito

Kung mayroon kang isang function generator, dapat kang bumuo ng isang curve ng frequency response upang matiyak ang isang tamang tugon. Ipinapakita ng imahe sa itaas ang buong system at ang curve ng dalas ng tugon na dapat mong asahan. Kung lumilitaw na gumagana ang iyong system, handa ka nang lumipat sa susunod na hakbang: ang pag-convert ng analog signal sa digital!

Hakbang 7: (Opsyonal) Ipakita ang Iyong ECG sa Oscilloscope

Itinatala ng ECG ang isang senyas na may dalawang electrode at gumagamit ng pangatlong electrode bilang ground. Sa iyong mga electrode ng ECG recording, isingit ang isa sa isang input ng amplumentation ng instrumentation, ang isa pa sa kabilang input amp ng instrumentation, at ikonekta ang pangatlo sa lupa sa iyong breadboard. Susunod, ilagay ang isang elektrod sa isang pulso, ang isa pa sa kabilang pulso, at ibagsak sa iyong bukung-bukong. Ito ay isang pagsasaayos ng Lead 1 para sa isang ECG. Upang mailarawan ang signal sa iyong oscilloscope, gumamit ng isang oscilloscope probe upang masukat ang iyong pangatlong yugto ng output.

Hakbang 8: Kumuha ng Data Sa Mga Pambansang Instrumentong DAQ

Kung nais mong pag-aralan ang iyong signal sa LabView, kakailanganin mo ng ilang paraan upang mangolekta ng analog data mula sa iyong ECG at ilipat ito sa computer. Mayroong lahat ng mga uri ng mga paraan upang makakuha ng data! Ang National Instruments ay isang kumpanya na nagdadalubhasa sa mga aparato sa pagkuha ng data at mga aparato sa pagtatasa ng data. Ang mga ito ay isang magandang lugar upang maghanap ng mga tool upang mangolekta ng data. Maaari ka ring bumili ng iyong sariling murang analog sa digital converter chip, at gumamit ng isang Raspberry Pi upang maipadala ang iyong signal! Marahil ito ang mas murang pagpipilian. Sa kasong ito, mayroon na kaming module ng NI DAQ isang NI ADC at LabView sa bahay, kaya't natigil kami sa mahigpit na hardware at software ng National Instruments.

Hakbang 9: Mag-import ng Data sa LabVIEW

Ang visual programming language na LabVIEW ay ginamit upang pag-aralan ang data na nakolekta mula sa analog amplification / filtering system. Ang data ay nakolekta mula sa unit ng DA DAQ kasama ang DAQ Assistant, isang built-in na function ng koleksyon ng data sa LabVIEW. Gamit ang mga kontrol sa LabView, ang bilang ng mga sample at tagal ng oras para sa koleksyon ng sample ay tinukoy sa program. Ang mga kontrol ay manu-manong naaayos, pinapayagan ang gumagamit na maayos ang mga parameter ng pag-input nang madali. Sa kabuuang bilang ng mga sample at tagal ng oras na nalalaman, isang time vector ang nilikha sa bawat halaga ng index na kumakatawan sa kaukulang oras sa bawat sample sa nakuhang signal.

Hakbang 10: I-format, Pag-aralan, at Tapos Na

Ang data mula sa pagpapaandar ng katulong na DAQ ay na-convert sa isang magagamit na format. Ang signal ay muling nilikha bilang isang 1D na hanay ng mga doble sa pamamagitan ng unang pag-convert ng uri ng data ng output ng DAQ sa isang uri ng data ng alon at pagkatapos ay pag-convert sa isang (X, Y) na clustered na pares ng mga doble. Ang bawat halagang Y mula sa pares na (X, Y) ay pinili at ipinasok sa isang paunang blangko na 1D na hanay ng mga doble sa tulong ng isang looping na istraktura. Ang 1D na hanay ng mga doble at kaukulang time vector ay nailaraw sa isang XY graph. Kasabay, ang maximum na halaga ng 1D na hanay ng mga doble ay nakilala na may isang maximum na pag-andar ng pagkilala sa halaga. Anim na ikasampu ng maximum na halaga ang ginamit bilang isang threshold para sa isang built-in na algorithm ng tuktok na pagtuklas sa LabView. Ang mga rurok na halaga ng 1D na hanay ng mga doble ay nakilala sa pagpapaandar ng rurok ng pagtuklas. Sa mga kilalang lokasyon na kilala, kinakalkula ang pagkakaiba sa oras sa pagitan ng bawat rurok. Ang pagkakaiba sa oras na ito, sa mga yunit ng segundo bawat rurok, ay na-convert sa mga taluktok bawat minuto. Ang nagresultang halaga ay isinasaalang-alang upang kumatawan sa rate ng puso sa beats bawat minuto.

Ayan yun! Nakolekta mo na at nasuri ang isang senyas ng ECG!