Taula de continguts:

Com construir un monitor digital d’ECG i de freqüència cardíaca: 6 passos
Com construir un monitor digital d’ECG i de freqüència cardíaca: 6 passos

Vídeo: Com construir un monitor digital d’ECG i de freqüència cardíaca: 6 passos

Vídeo: Com construir un monitor digital d’ECG i de freqüència cardíaca: 6 passos
Vídeo: Samsung Galaxy Watch 6 Classic Real Review 2024, De novembre
Anonim
Com construir un monitor digital d’ECG i de freqüència cardíaca
Com construir un monitor digital d’ECG i de freqüència cardíaca
Com construir un monitor digital d’ECG i de freqüència cardíaca
Com construir un monitor digital d’ECG i de freqüència cardíaca

Un electrocardiograma (ECG) mesura l’activitat elèctrica del batec del cor per mostrar la velocitat amb què el cor batega i el seu ritme. Hi ha un impuls elèctric, també conegut com a ona, que viatja a través del cor per fer que el múscul cardíac bombi sang a cada batec. Les aurícules dreta i esquerra creen la primera ona P, i els ventricles inferiors dret i esquerre fan que el QRS sigui complex. L'ona T final és de la recuperació elèctrica a un estat de repòs. Els metges utilitzen senyals d’ECG per diagnosticar afeccions cardíaques, per la qual cosa és important obtenir imatges clares.

L'objectiu d'aquesta instrucció és adquirir i filtrar un senyal d'electrocardiograma (ECG) mitjançant la combinació d'un amplificador d'instrumentació, filtre de graella i filtre de pas baix en un circuit. A continuació, els senyals passaran per un convertidor A / D a LabView per produir un gràfic en temps real i un batec del cor en BPM.

"No es tracta d'un dispositiu mèdic. A efectes educatius només s'utilitzen senyals simulats. Si utilitzeu aquest circuit per a mesures reals d'ECG, assegureu-vos que el circuit i les connexions circuit-instrument utilitzen tècniques d'aïllament adequades".

Pas 1: Dissenyeu un amplificador d'instrumentació

Dissenyar un amplificador d'instrumentació
Dissenyar un amplificador d'instrumentació
Dissenyar un amplificador d'instrumentació
Dissenyar un amplificador d'instrumentació

Per construir un amplificador d’instrumentació, necessitem 3 amplificadors operatius i 4 resistències diferents. Un amplificador d'instrumentació augmenta el guany de l'ona de sortida. Per a aquest disseny, preteníem obtenir un guany de 1000 V per obtenir un bon senyal. Utilitzeu les equacions següents per calcular les resistències adequades on K1 i K2 són el guany.

Etapa 1: K1 = 1 + (2R2 / R1)

Etapa 2: K2 = - (R4 / R3)

Per a aquest disseny, es van utilitzar R1 = 20,02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω.

Pas 2: dissenyeu un filtre de tall

Dissenyeu un filtre de tacs
Dissenyeu un filtre de tacs
Dissenyeu un filtre de tacs
Dissenyeu un filtre de tacs

En segon lloc, hem de construir un filtre de ranura mitjançant un amplificador operatiu, resistències i condensadors. L’objectiu d’aquest component és filtrar el soroll a 60 Hz. Volem filtrar exactament a 60 Hz, de manera que passarà tot per sota i per sobre d’aquesta freqüència, però l’amplitud de la forma d’ona serà més baixa a 60 Hz. Per determinar els paràmetres del filtre, hem utilitzat un guany d'1 i un factor de qualitat de 8. Utilitzeu les equacions següents per calcular els valors de resistència adequats. Q és el factor de qualitat, w = 2 * pi * f, f és la freqüència central (Hz), B és l’amplada de banda (rad / seg) i wc1 i wc2 són les freqüències de tall (rad / seg).

R1 = 1 / (2QwC)

R2 = 2Q / (wC)

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

Q = w / B

B = wc2 - wc1

Pas 3: dissenyeu un filtre de pas baix

Dissenyeu un filtre de pas baix
Dissenyeu un filtre de pas baix
Dissenyeu un filtre de pas baix
Dissenyeu un filtre de pas baix

L'objectiu d'aquest component és filtrar les freqüències superiors a una determinada freqüència de tall (wc), essencialment no permetent-los passar. Vam decidir filtrar a una freqüència de 250 Hz per evitar tallar massa a prop de la freqüència mitjana que s’utilitza per mesurar un senyal d’ECG (150 Hz). Per calcular els valors que utilitzarem per a aquest component, utilitzarem les següents equacions:

C1 <= C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b

C2 = 10 / freqüència de tall (Hz)

R1 = 2 / (wc (a * C2 + (a ^ 2 + 4b (k-1) C2 ^ 2 - 4b * C1 * C2) ^ (1/2))

R2 = 1 / (b * C1 * C2 * R1 * wc ^ 2)

Establirem el guany com a 1, de manera que R3 es converteix en un circuit obert (sense resistència) i R4 es converteix en un curtcircuit (només un cable).

Pas 4: proveu el circuit

Proveu el circuit
Proveu el circuit
Proveu el circuit
Proveu el circuit
Proveu el circuit
Proveu el circuit
Proveu el circuit
Proveu el circuit

Es realitza un escombrat de CA per a cada component per determinar l’eficàcia del filtre. L'escombrat de CA mesura la magnitud del component a diferents freqüències. Espereu veure diferents formes en funció del component. La importància de l’escombrat de corrent altern és assegurar-se que el circuit funcioni correctament un cop construït. Per realitzar aquesta prova al laboratori, només heu de gravar el Vout / Vin a diverses freqüències. Per a l'amplificador d'instrumentació hem provat de 50 a 1000 Hz per obtenir un ampli rang. Per al filtre de graelles, hem provat de 10 a 90 Hz per tenir una bona idea de com reacciona el component al voltant de 60 Hz. Per al filtre de pas baix, hem provat de 50 a 500 Hz per comprendre com reacciona el circuit quan es pretén que passa i quan s’ha de parar.

Pas 5: circuit ECG a LabView

Circuit d’ECG a LabView
Circuit d’ECG a LabView

A continuació, voleu crear un diagrama de blocs a LabView que simuli un senyal ECG mitjançant un convertidor A / D i, a continuació, traça el senyal a l'ordinador. Vam començar establint els paràmetres del senyal de la nostra placa DAQ determinant quina freqüència cardíaca mitjana esperàvem; vam triar 60 pulsacions per minut. Després, amb una freqüència d’1 kHz, vam poder determinar que havíem de mostrar aproximadament 3 segons per adquirir 2-3 pics d’ECG a la trama de la forma d’ona. Vam mostrar 4 segons per assegurar-nos de captar prou pics d’ECG. El diagrama de blocs llegirà el senyal entrant i utilitzarà la detecció de pics per determinar la freqüència amb què es produeix un batec cardíac complet.

Pas 6: ECG i freqüència cardíaca

ECG i freqüència cardíaca
ECG i freqüència cardíaca

Utilitzant el codi del diagrama de blocs, l’ECG apareixerà al quadre de formes d’ona i els batecs per minut es mostraran al costat. Ara teniu un monitor de ritme cardíac en funcionament. Per desafiar-vos encara més, proveu d’utilitzar el circuit i els elèctrodes per mostrar la vostra freqüència cardíaca en temps real.

Recomanat: