בנה א.ק.ג משלך!: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

זה לא מכשיר רפואי. זה מיועד למטרות לימוד רק באמצעות אותות מדומים. אם אתה משתמש במעגל זה למדידות א.ק.ג אמיתיות, ודא שהמעגל וחיבורי המעגל למכשיר משתמשים בטכניקות בידוד נאותות

פעימות הלב מורכבות מהתכווצויות קצביות המוסדרות על ידי הצגה ספונטנית של דפולריזציות חשמליות במיוציטים לבביים (תאי השריר של הלב). ניתן ללכוד פעילות חשמלית כזו על ידי הצבת אלקטרודות הקלטה לא פולשניות לאורך מיקומים שונים של הגוף. אפילו עם הבנה מקדימה של מעגלים וביו -חשמל, ניתן ללכוד אותות אלה בקלות יחסית. במדריך זה אנו מציגים מתודולוגיה פשטנית שניתן להשתמש בה כדי ללכוד אות אלקטרוקרדיוגרפי עם ציוד מעשי וזול. לאורך כל הדרך, נדגיש שיקולים חיוניים ברכישת אותות כאלה, ונציג טכניקות לניתוח אותות פרוגרמטי.

שלב 1: סקירת תכונות

המכשיר שאתה בונה יפעל באמצעות התכונות הבאות:

1. הקלטות אלקטרודות
2. מגבר מכשור
3. מסנן חריץ
4. מסנן מעביר נמוך
5. המרה אנלוגית לדיגיטלית
6. ניתוח אותות באמצעות LabView

כמה רכיבים מרכזיים שתזדקקו להם:

1. NI LabView
2. לוח רכישת נתונים של NI (עבור תשומות ל- LabView)
3. ספק כוח DC (להפעלת מגברים תפעוליים)
4. כריות עור לאלקטרודות להקלטות אלקטרודות
5. או מחולל פונקציות שיכול ליצור אות אק"ם מדומה

בואו נתחיל!

שלב 2: תכנן מסנן נמוך

א.ק.ג רגיל מכיל תכונות ניתנות לזיהוי בצורת הגל של האות הנקרא גל P, קומפלקס QRS וגל T. כל התכונות של האק ג יופיעו בטווח התדרים מתחת ל -250 הרץ, וככזה, חשוב ללכוד רק את התכונות המעניינות בעת הקלטת א.ק.ג מאלקטרודות. מסנן מעבר נמוך עם תדר ניתוק של 250 הרץ יבטיח כי לא יתפס רעש בתדר גבוה באות

שלב 3: עיצוב מסנן חריץ

מסנן חריץ בתדר של 60 הרץ שימושי להסרת הרעש מכל אספקת חשמל הקשורה להקלטת הא.ק.ג. תדרי ניתוק בין 56.5 הרץ ל -64 הרץ יאפשרו לאותות עם תדרים מחוץ לטווח זה לעבור. מקדם איכות של 8 הוחל על המסנן. נבחר קיבול של 0.1 uF. נגדי הניסוי נבחרו כדלקמן: R1 = R3 = 1.5 kOhms, R2 = 502 kOhms. ערכים אלה שימשו לבניית מסנן החריצים.

שלב 4: תכנן מגבר מכשור

מגבר מכשור בעל רווח של 1000 V/V יגביר את כל האותות המסוננים כדי לאפשר קלות מדידה. המגבר משתמש בסדרה של מגברים תפעוליים ומחולק לשני שלבים (שמאל וימין) עם רווח K1 ו- K2 בהתאמה. התמונה למעלה מציגה סכמטה של מעגלים שעשויים להשיג תוצאה זו ואיור 6 מפרט את החישובים שנעשו.

שלב 5: חבר הכל ביחד

שלושת שלבי ההגברה והסינון משולבים באיור 7 להלן. מגבר המכשור מגביר את קלט התדר הסינוסי עם רווח של 1000V/V. לאחר מכן, מסנן החריץ מסיר את כל תדר האות של 60 הרץ עם גורם איכות של 8. לבסוף, האות עובר דרך מסנן מעבר נמוך המחליש אותות מעבר לתדר של 250 הרץ. האיור למעלה מציג את המערכת המלאה שנוצרה בניסוי.

שלב 6: … וודא שזה עובד

אם יש לך מחולל פונקציות, עליך לבנות עקומת תגובת תדרים כדי להבטיח תגובה נכונה. התמונה למעלה מציגה את המערכת המלאה ואת עקומת תגובת התדרים שצריך לצפות לה. אם נראה שהמערכת שלך עובדת, אתה מוכן לעבור לשלב הבא: המרת האות האנלוגי לדיגיטלי!

שלב 7: (אופציונלי) דמיינו את האק"ג שלכם באוססילוסקופ

הא.ק.ג רושם אות עם שתי אלקטרודות ומשתמש באלקטרודה שלישית כקרקע. בעזרת אלקטרודות הקלטת הא.ק.ג שלך, הכנס אחת לכניסה אחת של מגבר המכשור, השנייה לכניסת מגבר המכשור השנייה, וחבר את השלישית לקרקע על לוח הלחם שלך. לאחר מכן, הניחו אלקטרודה אחת על פרק כף היד האחת, השנייה על פרק כף היד השנייה, וקרסו על הקרסול. זוהי תצורה של Lead 1 עבור א.ק.ג. כדי להמחיש את האות באוסילוסקופ שלך, השתמש בבדיקת אוסצילוסקופ כדי למדוד את תפוקת השלב השלישי שלך.

שלב 8: רכישת נתונים באמצעות DAQ מכשירים לאומיים

אם אתה רוצה לנתח את האות שלך ב- LabView, תצטרך דרך כלשהי לאסוף נתונים אנלוגיים מה- ECG שלך ולהעביר אותם למחשב. יש כל מיני דרכים לרכוש נתונים! חברת National Instruments הינה חברה המתמחה במכשירי רכישת נתונים ומכשירי ניתוח נתונים. הם מקום טוב לחפש כלים לאיסוף נתונים. אתה יכול גם לקנות שבב ממיר אנלוגי לדיגיטלי זול משלך, ולהשתמש ב- Raspberry Pi כדי להעביר את האות שלך! זו כנראה האפשרות הזולה יותר. במקרה זה, כבר היה לנו מודול NI DAQ ו- NI ADC ו- LabView בבית, ולכן דבקנו בחומרה ותוכנה של National Instruments למהדרין.

שלב 9: ייבא נתונים ל- LabVIEW

שפת התכנות החזותית LabVIEW שימשה לניתוח נתונים שנאספו ממערכת ההגברה/סינון האנלוגית. הנתונים נאספו מהיחידה NI DAQ עם DAQ Assistant, פונקציה מובנית לאיסוף נתונים ב- LabVIEW. באמצעות פקדי LabView, מספר הדגימות ומשך הזמן לאיסוף הדגימות נקבעו באופן תוכניתי. הפקדים ניתנים להתאמה ידנית, ומאפשרים למשתמש לכוונן בקלות פרמטרי קלט. כאשר המספר הכולל של הדגימות ומשך הזמן ידוע, נוצר וקטור זמן כאשר כל ערך אינדקס מייצג את הזמן המתאים בכל מדגם באות שנתפס.

שלב 10: פרמט, ניתוח וסיום

נתונים מהפונקציה עוזר DAQ הוסבו לפורמט שמיש. האות שוחזר כמערך 1D של זוגות על ידי המרה תחילה של סוג נתוני הפלט DAQ לסוג נתונים של צורת גל ולאחר מכן המרה לזוג זוגות (X, Y) מקובצים. כל ערך Y מהצמד (X, Y) נבחר והוכנס למערך דו -ממדי ריק בתחילה בעזרת מבנה לולאה. מערך ה- 1D של הכפילים ווקטור הזמן המתאים הוצג על גרף XY. במקביל, הערך המרבי של מערך הכפילות ה -1 D זוהה עם פונקציית זיהוי ערך מקסימלי. שש עשיריות מהערך המרבי שימשו סף לאלגוריתם שיא זיהוי מובנה ב- LabView. ערכי השיא של מערך הזוגות 1D זוהו עם פונקציית זיהוי השיא. כאשר מיקומי השיא ידועים, חושב הפרש הזמן בין כל שיא. הפרש הזמן הזה, ביחידות של שניות לשיא, הומר לשיאים לדקה. הערך שהתקבל נחשב לייצג את קצב הלב בפעימות לדקה.

זהו זה! אספת וניתחת כעת אות אק ג!