心電図(心電図)信号の獲得と解析

1. 心電図信号の取得

1. ソースの電圧を+5Vと-5Vに調整し、直列に接続します。
2. 図 4に示す回路を構築します。抵抗とコンデンサの値を計算します。ハイパスフィルタの場合、カットオフ周波数は0.5Hzである必要があります。コンデンサの値は、以下の表から選択する必要があります(可用性に応じて)。

使用可能なコンデンサ値 (>F )
0.001	1	100
0.022	2.2	220
0.047	4.7	470
0.01	10	1000
0.1	47	2200

3. 患者の右腕、左腕、右脚(基準)に電極を置き、回路に接続します。
4. オシロスコープを使用して心電図信号(V_o)を表示します。[自動設定]を押し、必要に応じて水平スケールと垂直スケールを調整します。信号のノイズにもかかわらず、Rピークを見ることができるはずです。

2. インストルメンテーションソフトウェアを使用した心電図信号の表示

1. このデモでは、LabVIEWを使用しました。測定値と波形グラフを構成するためのグラフィカルインタフェースを使用して、心電図信号を表示するプログラムを作成します。アナログ入力を選択したら、次の設定でプログラムを構成します。

• 信号入力範囲 >> 最大 = 0.5;最小 = -0.5
• ターミナル構成 >> RSE
• 集録モード >> 連続
• 読み取るサンプル = 2000
• サンプリングレート = 1000

2. 心電図信号を取得し、波形を観察します。図 1のようなシグナルが表示されます。
3. x 軸のスケールを調整して、時間を秒単位で表示します。
4. 特定の振幅に対する目的シグナルを増幅するために、計測器で必要になることが多いです。ゲインコントロールを作成し、心電図の振幅が2Vpになるように設定します。

3. 心電図信号の解析

このセクションでは、心電図信号をフィルタリングして分析し、心拍数を決定します。次のブロック図は、プログラムのコンポーネントを示しています。

1. 波形グラフを使用して信号を表示します。
2. 振幅と位相スペクトルサブビ(信号処理→スペクトル)を使用して信号のスペクトルを評価し、波形グラフを使用してその大きさを表示します。横軸は周波数に対応します。コンピュータは高速フーリエ変換(FFT)アルゴリズムを使用して信号のスペクトルを計算するため、これは離散的です。周波数は k = 0 から k = (N-1)/2 (N はシーケンスの長さ)、この場合は 4000 になります。対応するアナログ周波数を計算するには、次の式を使用します。
   
   ここで、fsはサンプリング周波数です。信号のエネルギーのほとんどは低周波域にあり、中周波域にも高輝度のピークがあることに注意してください。上記の式を使用して、そのピークの周波数を計算します。
3. チェビシェフ関数のバターワースを使用してローパスフィルタを実装します。100 Hz に等しいカットオフ周波数を選択します。
4. スプレッドシートサブビから読み出した出力信号をローパスフィルタの入力に接続します。
5. バターワースまたはチェビシェフ関数を使用してストップバンドフィルタを実装します。目的は、他の周波数を変更せずに60 Hzの干渉を減らすことです。60 Hz に近い境界周波数をお試しください。
6. ローパスフィルタの出力をストップバンドフィルタの入力に接続します。
7. ピーク検出器サブビを使用してピークを見つけます(信号処理→ Sig操作にあります)。しきい値については、信号の振幅を確認し、最適な値を選択します。
8. インデックス配列subvi を使用してピークの位置を抽出します (プログラミング → 配列)。
9. より高い位置から下の位置を減算し、サンプリング期間 T = 1/fs を掛けて RR 間隔を取得します。
10. 逆数を計算し、単位を調整し、BPM を表示するインジケーターを配置します。