Symulator EKG przydatny w celach testowych i serwisowych

r_911_04_1r_911_04_2
Elektrokardiogramy (EKG) są bardzo często używane do badań medycznych, badań i rozwoju sprzętu biomedycznego.

Symulator EKG ma, zatem wiele różnych potencjalnych zastosowań.
Sztuczny sygnał, który odpowiada faktycznemu sygnałowi EKG, jest potrzebny do opracowania i obsługi sprzętu EKG.
To sprawia, że nie jest konieczne dokonywanie pomiarów na ludziach, a w szczególności w przypadku działań badawczych i naprawczych eliminuje potencjalne ryzyko dla badanego obiektu.
Opisany tutaj symulator wytwarza odpowiedni sygnał.
Ponieważ sygnał ten jest kontrolowany przez oscylator kwarcowy, można go również wykorzystać do kalibracji wyświetlaczy częstości tętna.
Aby wykonać elektrokardiogram, elektrody są przymocowane do określonych miejsc na ciele, takich jak przedramię, łydka i klatka piersiowa.
Następnie rejestrowane są potencjały elektryczne wytwarzane przez aktywność serca, mierzone między tymi elektrodami.
Źródło napięcia dla mięśnia sercowego, węzeł zatokowy, emituje puls, który rozgałęzia się na dwie główne części (czasową i przestrzenną).
Puls i postęp wzbudzenia można zmierzyć na powierzchni ciała.
Kształty powstałych przebiegów i ich przebieg w czasie, dostarczają lekarzom ważnych informacji na temat chorób serca i układu krążenia.
EKG może być stale wyświetlane na monitorze (w celu intensywnego nadzoru) lub śledzone za pomocą pióra na papierze w celu zgromadzenia pełnej dokumentacji.
W późniejszym przypadku często rejestrowanych jest kilka różnych wersji sygnału, mierzonych w różnych punktach.
W przypadku tego rodzaju EKG, które nazywa się EKG powierzchniowym, zmierzone potencjały wynoszą około 1mV.
Tętno może wynosić od 40 Hz (częstotliwość spoczynku) do 150Hz (przy dużym wysiłku).
Specjaliści medyczni używają liter od P do U do oznaczania różnych krzywych i skoków EKG, jak pokazano na rysunku 1.
Nowoczesne rejestratory i monitory EKG weryfikują i oceniają sygnał wejściowy oraz są w stanie odfiltrować artefakty i sygnały obce, takie jak sygnały stymulatora.
Oznacza to, że prosty generator przebiegów prostokątnych nie jest zadowalający, jako symulator EKG, ponieważ sprzęt EKG po prostu zignoruje taki sygnał.
Sygnał wytwarzany przez opisany tutaj symulator został pomyślnie przetestowany na kilku różnych rejestratorach i monitorach EKG.
System mikrokontrolera jest zwykle używany do generowania sygnału testowego w przemysłowym urządzeniu do badania EKG, co w konsekwencji jest dość drogie.
Na próżno jednak będziesz szukać mikrokontrolera na schemacie tego symulatora EKG, który pokazano na rysunku 2.
Wykorzystywane są tylko dwa standardowe układy logiczne i kilka pasywnych elementów. Układ IC1 to 24-stopniowy licznik binarny ze zintegrowanym oscylatorem i dzielnikiem.
Przy wskazanej częstotliwości oscylatora kwarcowego 4 194 304Hz na wyjściu Q18 pojawia się sygnał przebiegu prostokątny 16Hz (pin 10). Przełącznik S1b odbiera drugi sygnał (2Hz lub 1Hz).
Sygnał 16Hz taktuje układ IC2, który jest dziesiętnym licznikiem z dziesięcioma wyjściami.
Drugi sygnał jest różnicowany przez kombinację elementów C3 i R3.
Impulsy w kształcie igieł są obecne na pinie 15 licznika dziesiętnego (IC2), jak pokazano na schemacie.
Impulsy te resetują licznik do zera w odpowiednich momentach. Zadaniem diody D2 jest blokowanie ujemnej części impulsów.
Licznik dziesiętny wielokrotnie osiąga liczbę 9 i utrzymuje ten stan, ponieważ pin 11 jest podłączony do wejścia / Enable – w negacji (pin 13).
Jest resetowany tylko wtedy, gdy wystąpi impuls resetowania.
Ustawienie przełącznika wpływa, zatem na czas trwania przedziału U, co ostatecznie skutkuje symulowanym tętnem o wartości 60Hz lub 120Hz.
W razie potrzeby można zastosować oscylator kwarcowy 4MHz.
Spowoduje to zmniejszenie tętna sygnału odpowiednio do 57,2Hz lub 114,4Hz.
Sygnał EKG jest generowany w niezwykle prosty sposób z wykorzystaniem kilkunastu dyskretnych elementów.
Sygnały przebiegu prostokątnego z przesuniętym czasem pojawiają się na wyjściach Q1, Q4 i Q6.
Pierwszy impuls (z pinu 2) jest przekształcany w przebieg P przez układ całkujący złożony z elementów R6/C4.
Wartość rezystora R6 jest tak dobrana, że kondensator C4 ładuje się wykładniczo od 0V do około 1V.
Przebieg T jest generowany przez drugi układ całkujący (R7/C4).
Ponieważ rezystor R7 ma mniej niż połowę rezystancji R6, impuls z pinu Q6 ładuje kondensator C4 do ponad dwukrotności napięcia (2,2V) przebiegu P.
Układ różniczkujący zbudowany z elementów C5/R10 wstawia impuls R pomiędzy te dwa przebiegi.
Rezystor R8 ogranicza prąd ładowania dla kondensatora C5, a dioda D5 zapewnia, że szczytowa wartość impulsu nie przekroczy około 3,8V.
Ujemna część impulsu (na zboczu opadającym impulsu wejściowego) jest zwarta przez diodę D4, tak że pozostaje tylko dobre napięcie –0,7V ze względu na spadek napięcia na diodzie D4.
Ten stan widoczny jest w części S.
Dioda D3 z rezystorem szeregowym R9 miga podczas skoku R.
Sygnały zarówno układów całkujących, jak i różniczkujący są sumowane przez rezystory R11 i R12 (o różnych wagach).
Kondensator C7 wygładza nadmiernie ostre elementy impulsu.
Ostateczny kształt przebiegu pokazano również na schemacie.
Dzielnik napięcia dostarcza sygnały wyjściowe o amplitudzie 1mV (do podłączenia do wejścia urządzeń EKG) i 1V.
Niewrażliwe urządzenia, które normalnie działają z sygnałami, które zostały już wzmocnione, takie jak monitory wtórne, można podłączyć do drugiego wyjścia.
Jako źródło zasilania można zastosować baterię 9V.
Obwód pobiera tylko około 2,5mA, więc bateria powinna służyć dość długo.
Obwód można złożyć w kilka minut za pomocą płytki drukowanej pokazanej na rysunku 3.
Układy scalone mogą być montowane w gniazdach. Jeśli nie możesz uzyskać przełącznika suwakowego, możesz użyć dwóch oddzielnych jednobiegunowych przełączników przełączających, jednego do napięcia roboczego, a drugiego do przełączania częstości tętna.
Zmontowana płytka drukowana mieści się w sugerowanej obudowie ABS, która zapewnia również miejsce na akumulator.
Miniaturowe gniazda bananowe (2,0 mm lub 2,5 mm) są doskonałym wyborem dla złączy wyjściowych.
Autor: J. Holzhauer

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.