심전도 (ECG)는 심박동의 전기적 활동을 측정하여 심장이 얼마나 빠르게 뛰고 있는지, 리듬이 있는지를 보여줍니다. 심장 마비가 심장 박동을 일으켜 혈액을 뽑아 내기 위해 심장을 관통하는 전기 임펄스가 있습니다. 오른쪽 및 왼쪽 심방이 첫 번째 P 파를 만들고 오른쪽 및 왼쪽 심 심실이 QRS를 복잡하게 만듭니다. 최종 T 파는 전기적 복구에서 휴식 상태입니다. 의사는 심전도 신호를 사용하여 심장 상태를 진단하므로 명확한 이미지를 얻는 것이 중요합니다.
이 지침의 목적은 계측 증폭기, 노치 필터 및 회로의 저역 통과 필터를 결합하여 심전도 (ECG) 신호를 수집하고 필터링하는 것입니다. 그러면 신호는 A / D 변환기를 통해 LabView로 이동하여 BPM에서 실시간 그래프와 하트 비트를 생성합니다.
"이것은 의료 기기가 아닙니다. 이것은 시뮬레이션 된 신호만을 사용하는 교육 목적을위한 것입니다. 실제 ECG 측정을 위해이 회로를 사용하는 경우 회로와 회로 간 연결이 적절한 절연 기술을 활용하는지 확인하십시오."
용품:
1 단계 : 계측 증폭기 설계
계측 증폭기를 제작하려면 3 개의 연산 증폭기와 4 개의 다른 저항이 필요합니다. 계측 증폭기는 출력 파의 이득을 증가시킵니다. 이 디자인에서는 좋은 신호를 얻기 위해 1000V의 이득을 목표로했습니다. 다음 방정식을 사용하여 적절한 저항을 계산하십시오. 여기서 K1과 K2는 이득입니다.
1 단계 : K1 = 1 + (2R2 / R1)
단계 2 : K2 = - (R4 / R3)
이 설계에서는 R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω이 사용되었다.
2 단계 : 노치 필터 설계
둘째, 연산 증폭기, 저항 및 커패시터를 사용하여 노치 필터를 구축해야합니다. 이 구성 요소의 목적은 60Hz에서 노이즈를 필터링하는 것입니다. 우리는 정확히 60Hz에서 필터링하기를 원하기 때문에이 주파수의 아래와 위의 모든 것이 통과 할 것이지만 파형의 진폭은 60Hz에서 가장 낮을 것입니다. 필터의 매개 변수를 결정하기 위해 게인 1과 품질 계수 8을 사용했습니다. 아래의 방정식을 사용하여 적절한 저항 값을 계산합니다. Q는 품질 계수, w = 2 * pi * f, f는 중심 주파수 (Hz), B는 대역폭 (rad / sec), wc1과 wc2는 차단 주파수 (rad / sec)입니다.
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B
B = wc2 - wc1
3 단계 : 로우 패스 필터 설계
이 구성 요소의 목적은 특정 컷오프 주파수 (wc) 이상의 주파수를 걸러내는 것입니다. 우리는 ECG 신호 (150 Hz)를 측정하는 데 사용 된 평균 주파수에 너무 가깝게 자르지 않도록 250 Hz 주파수로 필터링하기로 결정했습니다. 이 구성 요소에 사용할 값을 계산하기 위해 다음 방정식을 사용합니다.
C1 <= C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / 컷오프 주파수 (Hz)
R1 = 2 / (wc (a * C2 + (a ^ 2 + 4b (k-1) C2 ^ 2 - 4b * C1 * C2) ^
R2 = 1 / (b * C1 * C2 * R1 * wc ^ 2)
이득을 1로 설정하면 R3은 개방 회로 (저항 없음)가되고 R4는 단락 회로 (단선)가됩니다.
4 단계 : 회로 테스트
AC 스위프 (sweep)가 각 구성 요소에 대해 수행되어 필터의 효력을 결정합니다. AC 스위프는 다른 주파수에서 구성 요소의 크기를 측정합니다. 구성 요소에 따라 모양이 다를 수 있습니다. AC 스윕의 중요성은 회로가 한 번 빌드되면 제대로 작동하는지 확인하는 것입니다. 실험실에서이 테스트를 수행하려면 다양한 주파수에서 Vout / Vin을 기록하십시오. 인스 트루먼 테이션 앰프의 경우 50 ~ 1000Hz에서 넓은 범위를 테스트했습니다. 노치 필터의 경우, 부품이 60Hz 주변에서 어떻게 반응하는지에 대한 좋은 아이디어를 얻기 위해 10에서 90Hz까지 테스트했습니다. 저역 통과 필터의 경우 50Hz에서 500Hz까지 테스트하여 회로가 통과 할 때와 정지 할 때 회로가 어떻게 반응 하는지를 이해했습니다.
5 단계 : LabView의 ECG 회로
다음으로, A / D 변환기를 통해 ECG 신호를 시뮬레이션 한 다음 컴퓨터에 신호를 그려주는 LabView에서 블록 다이어그램을 만들고 싶습니다. 우리는 우리가 기대했던 평균 심박수를 결정함으로써 DAQ 보드 신호의 매개 변수를 설정함으로써 시작되었습니다. 우리는 분당 60 비트를 선택했습니다. 그런 다음 1kHz의 주파수를 사용하여 파형 플롯에서 2 ~ 3 개의 ECG 피크를 획득하는 데 약 3 초를 표시해야한다고 결정할 수있었습니다. 충분한 심전도 피크를 확보 할 수 있도록 4 초간 표시했습니다. 블록 다이어그램은 들어오는 신호를 읽고 피크 탐지를 사용하여 전체 심장 박동이 발생하는 빈도를 결정합니다.
6 단계 : 심전도 및 심박수
블록 다이어그램의 코드를 사용하면 ECG가 파형 상자에 나타나고 분당 비트가 옆에 표시됩니다. 이제 심장 박동 모니터가 작동합니다! 자신에게 더 많은 도전을하기 위해 회로와 전극을 사용하여 실시간 심박수를 표시하십시오!
