رسم القلب الكهربائي (ECG) يقيس النشاط الكهربائي لنبض القلب لإظهار مدى سرعة ضرب القلب وكذلك إيقاعه. هناك دافع كهربائي ، يُعرف أيضًا باسم الموجة ، ينتقل عبر القلب لجعل عضلة القلب تضخ الدم مع كل نبضة. إنشاء الأذين الأيمن والأيسر أول موجة P ، والبطينين الأيمن والأيسر يصنعان مركب QRS. موجة T النهائية هي من الانتعاش الكهربائي إلى حالة الراحة. يستخدم الأطباء إشارات ECG لتشخيص أمراض القلب ، لذلك من المهم الحصول على صور واضحة.
الهدف من هذا التوجيه هو الحصول على إشارة تخطيط كهربية (ECG) وتصفيتها من خلال الجمع بين مضخم صوت الأجهزة ، ومرشح الشق ، ومرشح تمرير منخفض في الدائرة. بعد ذلك ، ستذهب الإشارات عبر محول A / D إلى LabView لإنتاج رسم بياني في الوقت الحقيقي ونبضات القلب في BPM.
"هذا ليس جهازًا طبيًا. إنه للأغراض التعليمية فقط باستخدام إشارات محاكاة. إذا كان استخدام هذه الدائرة لإجراء قياسات ECG حقيقية ، فالرجاء التأكد من أن الدائرة ووصلات الدائرة إلى الأداة تستخدم تقنيات عزل مناسبة."
اللوازم:
الخطوة 1: تصميم مكبر للصوت الأجهزة
لبناء مضخم صوت للأجهزة ، نحتاج إلى 3 أمبير أمبير و 4 مقاومات مختلفة. مكبر للصوت الأجهزة يزيد من كسب موجة الإخراج. لهذا التصميم ، كنا نهدف إلى الحصول على 1000V للحصول على إشارة جيدة. استخدم المعادلات التالية لحساب المقاومات المناسبة حيث تكون K1 و K2 هي الكسب.
المرحلة 1: K1 = 1 + (2R2 / R1)
المرحلة 2: K2 = - (R4 / R3)
لهذا التصميم ، تم استخدام R1 = 20.02Ω ، R2 = R4 = 10kΩ ، R3 = 10Ω.
الخطوة 2: تصميم مرشح الشق
ثانياً ، يجب أن نبني مرشحًا من الدرجة الأولى باستخدام المرجع أمبير والمقاومات والمكثفات. الغرض من هذا المكون هو تصفية الضوضاء عند 60 هرتز. نريد التصفية بدقة عند 60 هرتز ، لذا فإن كل شيء دون هذا التردد سوف يتجاوزه ، لكن سعة الشكل الموجي ستكون أدنى عند 60 هرتز. لتحديد معلمات المرشح ، استخدمنا كسب 1 وعامل جودة 8. استخدم المعادلات أدناه لحساب قيم المقاوم المناسبة. Q هي عامل الجودة ، w = 2 * pi * f ، f هو التردد المركزي (Hz) ، B هو عرض النطاق (rad / sec) ، و wc1 و wc2 هما ترددات القطع (rad / sec).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
س = ث / ب
B = wc2 - wc1
الخطوة 3: تصميم مرشح تمرير منخفض
الغرض من هذا المكون هو تصفية الترددات فوق تردد قطع معين (wc) ، ولا يسمح لهم بالمرور. قررنا التصفية بتردد 250 هرتز من أجل تجنب القطع بالقرب من متوسط التردد المستخدم لقياس إشارة تخطيط القلب (150 هرتز). لحساب القيم التي سنستخدمها لهذا المكون ، سوف نستخدم المعادلات التالية:
C1 <= C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / تردد القطع (هرتز)
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)
سنقوم بتعيين الكسب على 1 ، لذلك يصبح R3 دائرة مفتوحة (بدون مقاوم) ويصبح R4 دائرة قصيرة (مجرد سلك).
الخطوة 4: اختبار الدائرة
يتم تنفيذ عملية المسح AC لكل مكون لتحديد فعالية المرشح. يقيس كنس AC حجم المكون عند ترددات مختلفة. تتوقع ظهور أشكال مختلفة حسب المكون. تكمن أهمية عملية مسح التيار المتردد في التأكد من أن الدائرة تعمل بشكل صحيح بمجرد بناءها. لإجراء هذا الاختبار في المختبر ، ما عليك سوى تسجيل Vout / Vin بمجموعة من الترددات. لقد قمنا باختبار من 50 إلى 1000 هرتز للحصول على مجموعة واسعة لمضخم الأجهزة. بالنسبة إلى مرشح الشق ، قمنا باختبار 10 إلى 90 هرتز للحصول على فكرة جيدة عن كيفية تفاعل المكون حوالي 60 هرتز. بالنسبة لمرشح التمرير المنخفض ، اختبرنا من 50 إلى 500 هرتز لفهم كيفية تفاعل الدائرة عندما يُقصد بها أن تمر وعندما يُقصد منها التوقف.
الخطوة 5: دائرة تخطيط القلب على LabView
بعد ذلك ، تريد إنشاء مخطط كتلة في LabView يحاكي إشارة تخطيط القلب من خلال محول A / D ثم يرسم الإشارة على الكمبيوتر. بدأنا من خلال تحديد معايير إشارة لوحة DAQ الخاصة بنا من خلال تحديد معدل ضربات القلب الذي كنا نتوقعه ؛ لقد اخترنا 60 نبضة في الدقيقة. ثم باستخدام تردد 1 كيلو هرتز ، تمكنا من تحديد أننا نحتاج إلى عرض ما يقرب من 3 ثوان للحصول على 2-3 قمم ECG في مخطط الموجي. عرضنا 4 ثوانٍ لضمان التقاط ما يكفي من قمم ECG. سيقوم مخطط الكتلة بقراءة الإشارة الواردة واستخدام كشف الذروة لتحديد عدد مرات حدوث النبض القلبي الكامل.
الخطوة 6: تخطيط القلب ومعدل ضربات القلب
باستخدام الرمز من مخطط الكتلة ، ستظهر ECG في مربع الشكل الموجي ، وسيتم عرض الإيقاعات في الدقيقة بجانبها. لديك الآن جهاز لمراقبة معدل ضربات القلب! لتحدي نفسك أكثر ، حاول استخدام دائرتك وأقطابك لعرض معدل ضربات القلب في الوقت الفعلي!
