Un electrocardiograma (ECG) mesura l’activitat elèctrica dels batecs del cor per mostrar el ràpid que batega el cor 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 buidi la sang amb cada cop. Les aurícules dreta i esquerra creen la primera ona P, i els ventricles inferiors dreta i esquerra fan que el complex QRS. L'ona T final és des de la recuperació elèctrica fins a un estat de repòs. Els metges utilitzen senyals ECG per diagnosticar les malalties del cor, de manera que és important obtenir imatges clares.
L'objectiu d'aquesta instructable és adquirir i filtrar un senyal d'electrocardiograma (ECG) combinant un amplificador d'instrumentació, un filtre de muesca i un filtre de pas baix en un circuit. A continuació, els senyals passaran per un convertidor A / D a LabView per produir un gràfic i batecs en temps real en BPM.
"Aquest no és un dispositiu mèdic. Això només té finalitats educatives que utilitzen senyals simulades. Si utilitzeu aquest circuit per realitzar mesures de ECG reals, assegureu-vos que el circuit i les connexions de circuit a instrument utilitzen tècniques d'aïllament adequades."
Subministraments:
Pas 1: Dissenyar un amplificador d'instrumentació
Per construir un amplificador d'instrumentació, necessitem 3 amplificadors op i 4 resistències diferents. Un amplificador d’instrumental augmenta el guany de l’ona de sortida. Per a aquest disseny, vam proposar un guany de 1000 V per obtenir un bon senyal. Utilitzeu les següents equacions 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: Dissenyar un filtre de muesca
En segon lloc, hem de construir un filtre de muesca utilitzant un amplificador operatiu, resistències i condensadors. El propòsit d’aquest component és filtrar el soroll a 60 Hz. Volem filtrar exactament a 60 Hz, de manera que passarà tot a sota i per sota d’aquesta freqüència, però l’amplitud de la forma d’ona serà la més baixa a 60 Hz. Per determinar els paràmetres del filtre, hem utilitzat un guany de 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 / sec), i wc1 i wc2 són les freqüències de tall (rad / sec).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B
B = wc2 - wc1
Pas 3: Dissenyar un filtre de pas baix
El propòsit d’aquest component és filtrar les freqüències per sobre d’una determinada freqüència de tall (wc), essencialment no permetent-les passar. Vam decidir filtrar a una freqüència de 250 Hz per evitar que es tallés massa a la freqüència mitjana usada per mesurar un senyal 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 esdevé un circuit obert (sense resistència) i R4 es converteix en un curtcircuit (només un cable).
Pas 4: proveu el circuit
Es realitza un escombrat de CA per a cada component per determinar l’eficàcia del filtre. El escombrat AC mesura la magnitud del component a diferents freqüències. Esperem veure diferents formes segons el component. La importància de l’escombrat AC és assegurar-se que el circuit funciona correctament un cop construït. Per dur a terme aquesta prova al laboratori, només cal enregistrar el Vout / Vin en un rang de freqüències. Per a l'amplificador d'instrumentació vam provar de 50 a 1000 Hz per obtenir un ampli rang. Per al filtre de muesca, vam provar de 10 a 90 Hz per tenir una bona idea de com el component reacciona al voltant de 60 Hz. Per al filtre de pas baix, vam provar de 50 a 500 Hz per entendre com el circuit reacciona quan està destinat a passar i quan està destinat a aturar-se.
Pas 5: Circuit ECG a LabView
A continuació, voleu crear un diagrama de blocs a LabView que simule un senyal ECG mitjançant un convertidor A / D i després traça el senyal a l'ordinador. Vam començar a establir els paràmetres de la nostra senyal de la placa DAQ mitjançant la determinació de quina freqüència cardíaca mitjana esperàvem; vam escollir 60 pulsacions per minut. A continuació, utilitzant una freqüència de 1 kHz, vam poder determinar que necessitàvem mostrar aproximadament 3 segons per obtenir 2-3 pics d'ECG a la trama de la forma d'ona. Vam mostrar 4 segons per assegurar-nos que capturem suficients pics d’ECG. El diagrama de blocs llegirà el senyal entrant i utilitzarà la detecció de pic per determinar la freqüència amb què es produeix un batec del cor.
Pas 6: ECG i ritme cardíac
Utilitzant el codi del diagrama de blocs, l’ECG apareixerà a la caixa de la forma d’ona i es mostraran al seu costat els ritmes per minut. Ara teniu un monitor de freqüència cardíaca que funciona Per posar-vos a prova encara més, proveu d'utilitzar el circuit i els elèctrodes per mostrar el vostre ritme cardíac en temps real.
