Ang isang electrocardiogram (ECG) ay sumusukat sa mga de-koryenteng aktibidad ng tibok ng puso upang ipakita kung gaano kabilis ang puso ay matalo pati na rin ang ritmo nito. May isang elektrikal na salpok, na kilala rin bilang isang alon, na naglalakbay sa pamamagitan ng puso upang gawin ang puso ng kalamnan na magpahid ng dugo sa bawat matalo. Ang kanan at kaliwang atria ay lumikha ng unang P wave, at ang kanan at kaliwang ibaba ventricle ay gumagawa ng QRS complex. Ang pangwakas na wave ng T ay mula sa elektrikal na pagbawi sa isang resting state. Ginagamit ng mga doktor ang mga signal ng ECG upang masuri ang mga kondisyon ng puso, kaya mahalaga na makakuha ng malinaw na mga larawan.
Ang layunin ng instructable na ito ay upang makuha at i-filter ang isang signal ng electrocardiogram (ECG) sa pamamagitan ng pagsasama ng isang amplifier ng paggamit ng instrumento, filter ng tako, at mababang pass filter sa isang circuit. Pagkatapos ay ang mga signal ay dumadaan sa isang A / D converter sa LabView upang makagawa ng isang real-time na graph at tibok ng puso sa BPM.
"Ito ay hindi isang aparatong pang-medikal, para sa mga layuning pang-edukasyon lamang gamit ang mga kunsang signal. Kung ginagamit ang circuit na ito para sa tunay na mga sukat ng ECG, mangyaring tiyakin na ang circuit at ang circuit-to-instrumentong koneksyon ay gumagamit ng tamang mga pamamaraan sa paghihiwalay."
Mga Kagamitan:
Hakbang 1: Idisenyo ang isang Amplifier ng Instrumentasyon
Upang bumuo ng isang amplifier ng paggamit ng mga kasangkapan, kailangan namin ng 3 op amps at 4 na magkakaibang resistors. Ang isang instrumento ng amplifier ay nagpapataas ng pakinabang ng output wave. Para sa disenyo na ito, kami ay naglalayong makakuha ng 1000V upang magkaroon ng magandang signal. Gamitin ang mga sumusunod na equation upang kalkulahin ang naaangkop na resistors kung saan ang K1 at K2 ay ang nakuha.
Stage 1: K1 = 1 + (2R2 / R1)
Stage 2: K2 = - (R4 / R3)
Para sa disenyo na ito, R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω ay ginamit.
Hakbang 2: Idisenyo ang isang Notch Filter
Pangalawa, kailangan naming bumuo ng isang filter ng tako gamit ang isang op amp, resistors, at capacitors. Ang layunin ng sangkap na ito ay i-filter ang ingay sa 60 Hz. Gusto naming i-filter ng eksakto sa 60 Hz, kaya lahat ng bagay sa ibaba at sa itaas dalas na ito ay pumasa, ngunit ang amplitude ng waveform ay magiging pinakamababa sa 60 Hz. Upang matukoy ang mga parameter ng filter, ginamit namin ang isang pakinabang ng 1 at isang kalidad na factor ng 8. Gamitin ang mga equation sa ibaba upang kalkulahin ang naaangkop na mga halaga ng risistor. Q ay ang kalidad na kadahilanan, w = 2 * pi * f, f ay ang dalas ng dalas (Hz), B ay ang bandwidth (rad / sec), at wc1 at wc2 ay ang cutoff frequency (rad / sec).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B
B = wc2 - wc1
Hakbang 3: Magdisenyo ng Low-pass Filter
Ang layunin ng sangkap na ito ay upang i-filter ang mga frequency sa itaas ng isang tiyak na cutoff frequency (wc), mahalagang hindi pinapayagan ang mga ito upang pumasa sa. Nagpasya kaming mag-filter sa dalas 250 Hz upang maiwasan ang pagputol masyadong malapit sa average na dalas na ginagamit upang masukat ang isang ECG signal (150 Hz). Upang kalkulahin ang mga halaga na gagamitin namin para sa bahagi na ito, gagamitin namin ang mga sumusunod na equation:
C1 <= C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / cutoff frequency (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)
Itatakda namin ang pakinabang bilang 1, kaya ang R3 ay nagiging isang bukas na circuit (walang risistor) at R4 ay nagiging isang maikling circuit (isang kawad lamang).
Hakbang 4: Subukan ang Circuit
Ang isang sweep ng AC ay ginagawa para sa bawat sangkap upang matukoy ang pagiging epektibo ng filter. Ang sweep ng AC ay sumusukat sa laki ng bahagi sa iba't ibang mga frequency. Inaasahan mong makita ang iba't ibang mga hugis depende sa bahagi. Ang kahalagahan ng sweep ng AC ay siguraduhin na ang circuit ay gumagana nang maayos kapag itinayo. Upang maisagawa ang pagsubok na ito sa lab, i-record lamang ang Vout / Vin sa hanay ng mga frequency. Para sa instrumentation amplifier sinubok namin mula 50 hanggang 1000 Hz upang makakuha ng isang malawak na hanay. Para sa filter na notch, nasubukan namin ang 10 hanggang 90 Hz upang makakuha ng isang mahusay na ideya kung paano ang bahagi ng reacts sa paligid ng 60 Hz. Para sa mababang pass filter, sinubukan namin mula sa 50 hanggang 500 Hz upang maunawaan kung paano ang reaksyon ng circuit kapag ito ay sinadya upang lumipas at kapag ito ay sinadya upang maging tigil.
Hakbang 5: ECG Circuit sa LabView
Susunod, nais mong lumikha ng isang bloke diagram sa LabView na simulates ng isang ECG signal sa pamamagitan ng isang A / D converter at pagkatapos ay plots ang signal sa computer. Nagsimula kami sa pamamagitan ng pagtatakda ng mga parameter ng aming signal ng DAQ board sa pamamagitan ng pagtukoy kung anong average heart rate ang inaasahan namin; Pinili namin ang 60 beats kada minuto. Pagkatapos ay gumagamit ng isang dalas ng 1kHz, natukoy namin na kailangan namin upang ipakita ang halos 3 segundo upang makakuha ng 2-3 ECG peak sa balangkas waveform. Nagpakita kami ng 4 na segundo upang matiyak na nakakuha kami ng sapat na mga peak ng ECG. Ang block diagram ay magbabasa ng papasok na signal at gumamit ng peak detection upang matukoy kung gaano kadalas ang matalo ng buong puso ay nagaganap.
Hakbang 6: ECG at Rate ng Puso
Gamit ang code mula sa block diagram, ang ECG ay lilitaw sa waveform box, at ang mga beats kada minuto ay ipapakita sa tabi nito. Mayroon ka na ngayong working heart rate monitor! Upang hamunin ang iyong sarili kahit na higit pa, subukan ang paggamit ng iyong circuit at electrodes upang ipakita ang iyong real-time na rate ng puso!
