א.ק.ג ודופק: 7 שלבים (עם תמונות)

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

הערה: זהו אינו 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.

אחד מכלי האבחון החשובים ביותר המשמשים לאיתור מצבים אלה הוא האלקטרוקרדיוגרמה (א.ק.ג.). אלקטרוקרדיוגרמה פועלת על ידי התחקות אחר הדחף החשמלי דרך ליבך והעברתו חזרה למכונה [1]. האות נקלט מאלקטרודות המונחות על הגוף. מיקום האלקטרודות הוא קריטי לאיסוף האותות הפיזיולוגיים מכיוון שהם פועלים על ידי רישום הפרשי הפוטנציאל על פני הגוף. המיקום הסטנדרטי של האלקטרודות הוא שימוש במשולש איינתובן. כאן ממוקמת אלקטרודה אחת על זרוע ימין, זרוע שמאל ורגל שמאל. רגל שמאל משמשת כקרקע לאלקטרודות והיא קולטת את רעש התדרים בגוף. לזרוע הימנית יש אלקטרודה שלילית ולשמאל יש אלקטרודה חיובית לחישוב הפרש הפוטנציאל על החזה ולכן איסוף האנרגיה החשמלית מהלב [2]. מטרת הפרויקט הייתה ליצור מכשיר שיכול לרכוש בהצלחה אות א.ק.ג ושחזור ברור של האות ללא רעש ובתוספת מדידת דופק.

שלב 1: חומרים וכלים

• נגדים וקבלים שונים
• לוח לחם
• מחולל פונקציות
• אוֹסְצִילוֹסקוּפּ
• ספק כוח DC
• מגברי אופ
• מחשב עם LABView מותקן
• כבלי BNC
• עוזר DAQ

שלב 2: בנה מגבר מכשור

על מנת להעצים בצורה מספקת את האות הביו -אלקטרי, הרווח הכולל של מגבר המכשור הדו -שלבי צריך להיות 1000. כל שלב מוכפל כדי לקבל את הרווח הכולל והמשוואות המשמשות לחישוב השלבים הבודדים מוצגים להלן.

רווח שלב 1: K1 = 1+2*R2/R1 שלב 2 רווח: K2 = -R4/R3

באמצעות המשוואות לעיל, ערכי הנגד בהם השתמשנו היו R1 = 10kΩ, R2 = 150kΩ, R3 = 10kΩ ו- R4 = 33kΩ. על מנת להבטיח שערכים אלה יספקו את הפלט הרצוי, תוכל לדמות אותו באופן מקוון או לבחון אותו באמצעות אוסצילוסקופ לאחר בניית המגבר הפיזי.

לאחר חיבור הנגדים שנבחרו לבין מגברי ההגברה בלוח הלחם, יהיה עליך להפעיל את מגברי ה- op-± 15V מספק כוח DC. לאחר מכן, חבר את מחולל הפונקציות לקלט של מגבר המכשור והאוסילוסקופ ליציאה.

התמונה למעלה מראה שמגבר האבזור שהושלם ייראה כמו בלוח הלחם. כדי לבדוק שהוא פועל כראוי, הגדר את מחולל הפונקציות לייצר גל סינוס ב -1 קילוהרץ עם משרעת שיא לשיא של 20 mV. תפוקת המגבר באוסילוסקופ צריכה להיות במשרעת משיא לשיא של 20 וולט, מכיוון שיש רווח של 1000 אם הוא פועל כראוי.

שלב 3: בנה מסנן חריץ

בשל רעש קו החשמל, היה צורך במסנן כדי לסנן רעש ב -60 הרץ שהוא רעש קו החשמל בארצות הברית. נעשה שימוש במסנן חריץ מכיוון שהוא מסנן תדר ספציפי. המשוואות הבאות שימשו לחישוב ערכי הנגד. גורם איכותי (Q) של 8 עבד היטב וערכי קבלים של 0.1uF נבחרו לנוחות הבנייה. התדר במשוואות (המתואר כ- w) הוא תדר החריץ 60Hz מוכפל ב- 2π.

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

באמצעות המשוואות לעיל, ערכי הנגד בהם השתמשנו היו R1 = 1.5kΩ, R2 = 470kΩ ו- R3 = 1.5kΩ. על מנת להבטיח שערכים אלה יספקו את הפלט הרצוי, תוכל לדמות אותו באופן מקוון או לבחון אותו באמצעות אוסצילוסקופ לאחר בניית המגבר הפיזי.

התמונה למעלה מראה כיצד ייראה מסנן החריצים שהושלם בלוח הלחם. ההתקנה של מגברי אופ היא זהה למגבר המכשור וכעת צריך להגדיר את מחולל הפונקציות לייצר גל סינוס במהירות 1 קילוהרץ עם משרעת שיא לשיא של 1V. אם אתה מבצע סוויטת AC אתה אמור להיות מסוגל לוודא שתדרים בסביבות 60 הרץ מסוננים החוצה.

שלב 4: בנה מסנן Low Pass

על מנת לסנן את הרעש בתדר גבוה שאינו קשור לאק ג נוצר מסנן מעבר נמוך עם תדר ניתוק של 150 הרץ.

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)

באמצעות המשוואות לעיל, ערכי הנגד בהם השתמשנו היו R1 = 12kΩ, R2 = 135kΩ, C1 = 0.01 µF ו- C2 = 0.068 µF. הערכים עבור R3 ו- R4 בסופו של דבר היו אפס מכיוון שרצינו שהרווח, K, של המסנן יהיה אפס, לכן השתמשנו בחוטים במקום נגדים כאן במערך הפיזי. על מנת להבטיח שערכים אלה יספקו את הפלט הרצוי, תוכל לדמות אותו באופן מקוון או לבחון אותו באמצעות אוסצילוסקופ לאחר בניית המגבר הפיזי.

כדי לבנות את המסנן הפיזי, חבר את הנגדים והקבלים שנבחרו למגבר ה- OP כפי שמוצג בסכימה. הפעל את מגבר ה- OP וחבר את מחולל הפונקציות ואת האוסילוסקופ באותו אופן כפי שתואר בשלבים הקודמים. הגדר את מחולל הפונקציות לייצר גל סינוס ב -150 הרץ ועם משרעת שיא לשיא של כ -1 V. מכיוון ש -150 הרץ צריך להיות תדר החיתוך, אם המסנן פועל כראוי, הגודל צריך להיות 3dB בתדר זה. זה יגיד לך אם המסנן הוגדר כראוי.

שלב 5: חבר את כל הרכיבים יחד

לאחר בניית כל רכיב ובדיקתם בנפרד, ניתן לחבר את כולם בסדרה. חבר את מחולל הפונקציות לכניסה של מגבר המכשור ולאחר מכן חבר את הפלט של זה לקלט של מסנן החריץ. בצע זאת שוב על ידי חיבור הפלט של מסנן החריץ לכניסה של מסנן המעבר הנמוך. הפלט של מסנן המעבר הנמוך אמור להתחבר לאוסילוסקופ.

שלב 6: הגדרת LabVIEW

צורת הגל של פעימות הלב של ה- ECG נלכדה לאחר מכן באמצעות עוזר DAQ ו- LabView. עוזר DAQ רוכש אותות אנלוגיים ומגדיר פרמטרי דגימה. חבר את עוזר DAQ למחולל הפונקציות שיוציא אות לב לב ולמחשב עם LabView. הגדר את LabView בהתאם לסכימה המוצגת למעלה. עוזר DAQ יכניס את גל הלב ממחולל הפונקציות. הוסף את גרף צורת הגל גם להתקנת LabView שלך כדי לצפות בגרף. השתמש באופרטורים מספריים כדי להגדיר סף לערך המרבי. בסכימה המוצגת נעשה שימוש ב -80%. ניתוח שיא צריך לשמש גם לאיתור מיקומי שיא ולקשר אותם עם השינוי בזמן. הכפל את תדירות השיא ב- 60 על מנת לחשב את הפעימות לדקה והמספר הזה הוציא ליד הגרף.

שלב 7: עכשיו אתה יכול להקליט א.ק.ג

[1] "אלקטרוקרדיוגרמה - מרכז מידע על לב מכון טקסס." [באינטרנט]. זמין: https://www.texasheart.org/HIC/Topics/Diag/diekg.cfm. [גישה: 09-דצמבר 2017].

[2] "ה- ECG Leads, Polarity והמשולש של איינתובן - הפיזיולוג הסטודנטיאלי." [באינטרנט]. זמין: https://thephysiologist.org/study-materials/the-ecg-leads-polarity-and-einthovens-triangle/. [גישה: 10-דצמבר 2017].