جهاز مراقبة معدل ضربات القلب وتخطيط القلب: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

مخطط كهربية القلب ، المعروف أيضًا باسم مخطط كهربية القلب ، هو اختبار يكتشف ويسجل النشاط الكهربائي لقلب الإنسان. يكتشف معدل ضربات القلب وقوة وتوقيت النبضات الكهربائية التي تمر عبر كل جزء من القلب ، وهو قادر على تحديد مشاكل القلب مثل النوبات القلبية وعدم انتظام ضربات القلب. يتضمن مخطط كهربية القلب في المستشفيات اثني عشر قطبًا كهربائيًا على الجلد في الصدر والذراعين والساقين. في هذا المستعصي ، نستخدم ثلاثة أقطاب فقط ، واحد لكل معصم كموقعين للتسجيل والآخر للكاحل الأيمن كأرضي. من المهم ملاحظة أن هذا ليس جهازًا طبيًا. هذا للأغراض التعليمية فقط باستخدام إشارات محاكاة. في حالة استخدام هذه الدائرة لإجراء قياسات حقيقية لمخطط كهربية القلب ، يرجى التأكد من أن الدائرة والتوصيلات من الدائرة إلى الجهاز تستخدم تقنيات عزل مناسبة.

للحصول على إشارة ECG البشرية وتحليلها ، نحتاج إلى مكبر للأجهزة يعمل على تضخيم إشارة الإدخال بمقدار 1000 ، ومرشح شق يزيل ضوضاء التيار المتردد (60 هرتز) ومرشح تمرير منخفض يقوم بتصفية الضوضاء الأخرى فوق 250 هرتز. يتم استخدام قاطع بتردد 250 هرتز لأن نطاق تردد تخطيط القلب البشري يتراوح بين 0-250 هرتز

الخطوة 1: المواد

مولد وظيفي ، مزود الطاقة ، راسم الذبذبات ، اللوح.

المقاومات: ١ كيلو - ٥٠٠ كيلو أوم

المكثفات: 20-100 nF

مضخم تشغيل x5 (UA741)

الخطوة 2: بناء مضخم الأجهزة

بالإشارة إلى الدائرة ومعادلات مضخم الأجهزة. نحتاج أولاً إلى حساب قيم المقاوم الصحيحة. نظرًا لأن مضخم الأجهزة يحتوي على مرحلتين ، فهناك مكسبان منفصلان ، k1 و k2. نظرًا لأننا نحتاج إلى ربح قدره 1000 ، فإن ضرب k1 في k2 يجب أن يساوي ألف. في هذا البرنامج التعليمي ، استخدمنا القيم التالية ، لا تتردد في تغيير هذه القيم إذا لم يكن لديك مجموعة واسعة من المقاومات.

R1 = 1000Ω ، R2 = 15000Ω ومن ثم ، K1 = 1 + (2 * 15000) / 1000 = 31R3 = 1000Ω ، R4 = 32000Ω وبالتالي ، K2 = 32000/1000 = 32

الآن بعد أن عرفت قيم المقاوم التي تحتاجها ، انطلق واصنع الدائرة.

لاختبار مضخم الأجهزة ، يمكنك استخدام مولد وظيفي لتوليد موجة جيبية بسعة معروفة ، وتوصيلها بمدخل الدائرة وتوصيل خرج مكبر الصوت إلى راسم الذبذبات ، يجب أن ترى موجة جيبية بسعة أكبر 1000 مرة من الموجة الجيبية المدخلة

الخطوة 3: بناء مرشح الشق

على غرار مضخم الأجهزة ، ارجع إلى الدائرة والمعادلات للعثور على قيم المكونات المناسبة. نحن نعلم أنه في مرشح الدرجة هذا ، نحتاج إلى قطع الترددات 60 هرتز ، وبالتالي فإن f0 هي 60 هرتز ، وسنستخدم أيضًا عامل جودة 8 والذي من شأنه أن يمنحنا دقة جيدة. باستخدام هذه القيم ، يمكننا الآن العثور على قيم المكونات المناسبة:

C = 100 nF ، Q = 8 ، w0 = 2ℼf = 2 * pi * 60 = 120pi

R1 = 1 / (2 * 8 * 120 * pi * 100 * 10 ^ -9) = 1658Ω

R2 = (2 * 8) / (120 * pi * 100 * 10 ^ -9) = 424kΩ

R3 = (1658 * 424000) / (1658 + 424000) = 1651Ω

الآن بعد أن عرفت قيم المكونات التي تحتاجها ، انطلق وابني الدائرة. لا يعني ذلك أنه يمكنك استخدام المقاومات بالتوازي أو على التوالي من أجل الحصول على القيم أقرب ما يمكن إلى القيم المطلوبة.

لاختبار مرشح الشق ، يمكنك إجراء مسح التردد. أدخل موجة جيبية بسعة 0.5 فولت وقم بتغيير التردد. انظر كيف يتغير اتساع الخرج المتصل بمؤشر الذبذبات عندما تقترب من 60 هرتز. على سبيل المثال ، عندما يكون التردد أقل من 50 أو أعلى من 70 ، يجب أن ترى إشارة خرج مشابهة للإدخال ولكن كلما اقتربت من 60 هرتز ، يجب أن تنخفض السعة. إذا لم يحدث ذلك ، تحقق من دائرتك وتأكد من استخدام قيم المقاوم الصحيحة.

الخطوة 4: بناء مرشح Butterworth من الدرجة الثانية

نوع المرشح المنخفض الذي استخدمناه هو الترتيب الثاني النشط. يتم استخدام هذا الفلتر لأنه يعطينا دقة كافية وعلى الرغم من أنه يتطلب طاقة ولكن الأداء أفضل. تم تصميم المرشح لقطع الترددات فوق 250 هرتز. وذلك لأن إشارة ECG لها مكون تردد مختلف يتراوح بين صفر و 250 هرتز وأي إشارة بتردد أعلى من 250 هرتز تعتبر ضوضاء. تُظهر الصورة الأولى التخطيطي لمرشح تمرير الترددات المنخفضة مع جميع قيم المقاوم الصحيحة (لاحظ أن R7 يجب أن تكون 25632 درجة بدلاً من 4 كيلو أوم). تتضمن الصورة الثانية جميع المعادلات التي يمكنك استخدامها لحساب قيم المكون بنفسك.

لاختبار مرشح تمرير منخفض ، استخدم مولد الوظيفة لتوليد موجة جيبية بسعة 0.5 فولت. عند إدخال ترددات أقل من 250 هرتز ، يجب أن ترى مخرجًا مشابهًا للإدخال ولكن كلما زاد حجمه بعد 250 هرتز ، يجب أن يصبح الناتج أصغر ويصبح في النهاية قريبًا جدًا من الصفر.

الخطوة 5: ضعها معًا

بعد الانتهاء من بناء المراحل الثلاث ، ضعهم جميعًا معًا عن طريق وضع مضخم للأجهزة ، متبوعًا بفلتر الشق ، ثم مرشح تمرير منخفض. يجب أن تبدو دائرتك مشابهة لهذه الصورة.

الخطوة 6: اختبار الدائرة بأكملها

باستخدام مولد وظيفي ، أدخل إشارة ECG تعسفية بسعة لا تزيد عن 15mV لمدخل مضخم الأجهزة. قم بتوصيل خرج مرشح التمرير المنخفض بجهاز الذبذبات. يجب أن تحصل على إخراج مشابه لهذه الصورة. الإشارة الخضراء هي خرج اللوحة والإشارة الصفراء هي إشارة الإدخال إلى الدائرة. يمكنك أيضًا قياس معدل ضربات القلب عن طريق الحصول على التردد باستخدام مرسمة الذبذبات وضرب هذا الرقم في 60.

لاحظ أنه إذا كنت ترغب في قياس إشارة مخطط كهربية القلب الخاصة بك ، فيمكنك القيام بذلك عن طريق توصيل مدخلين من مضخم الأجهزة بكل واحد من معصميك باستخدام قطب كهربائي وتأريض ساقك. فقط ابق في المنتصف قبل القيام بذلك وتأكد من أن الدائرة والوصلات من الدائرة إلى الجهاز تستخدم تقنيات عزل مناسبة.