Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Πληροφορικής και Επικοινωνιών Εισαγωγή της χρήσης του λογισμικού πακέτου LabVIEW και της συσκευής NI ELVIS σε βιοϊατρικές εφαρμογές: Σχεδίαση και υλοποίηση ενός απλού καρδιογράφου Αγριανίδης Αναστάσιος

Στόχος της πτυχιακής εργασίας Η κατασκευή μιας απλής συσκευής καρδιογραφήματος: Χρησιμοποιεί το λογισμικό LabVIEW, τη συσκευή ΝI ELVIS και τα απαραίτητα ηλεκτρονικά κυκλώματα ενίσχυσης και φιλτραρίσματος.

Βήματα Κατανόηση της φυσιολογίας της καρδιάς Λειτουργία και χρήση της συσκευής ΝI ELVIS Προγραμματισμός και χρήση του λογισμικού πακέτου LabVIEW Κυκλώματα ενισχυτή οργάνων και φίλτρου Μετρήσεις

Διέγερση Κυτταρικής Μεμβράνης

Φυσιολογικό ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ) Συχνότητα καρδιακού ρυθμού: 60 – 100 παλμοί/min. R – R διαστήματα: σταθερά και ίσα.

Ειδικές ΗΚΓ διαταραχές Κολπικός πτερυγισμός Νόσος φλεβοκόμβου Κοιλιακή ταχυκαρδία Kοιλιακή μαρμαρυγή Έμφραγμα

Η συσκευή εκπαιδευτικής εργαστηριακής εικονικής ενοργάνωσης (ΝI ELVIS) Εικονική ενοργάνωση: Ο συνδυασμός μέτρησης και ελέγχου υλικού και προγραμμάτων εφαρμογών με την τεχνολογία υπολογιστών βιομηχανικού -πρότυπου για τη δημιουργία των καθορισμένων από το χρήστη συστήματων ενοργάνωσης. Εφαρμογές εφαρμοσμένη μηχανική βιολογικές επιστήμες φυσικές επιστήμες

Δομικές μονάδες ενός συστήματος DAQ Μετατροπέας Σήμα Ρύθμιση σημάτων Υλικό DAQ Λογισμικό

Η συσκευή ΝΙ ELVIS

Σταθμός εργασίας ΝΙ ELVIS System Power LED • Ελεγκτές γεννήτριας Prototyping Board Power Switch • Υποδοχείς DMM Communications Switch • Υποδοχείς παλμογράφου (Scope) Ελεγκτές μεταβλητής παροχής ηλεκτρικού ρεύματος

Το λογισμικό πακέτο LabVIEW Πανίσχυρη γλώσσα προγραμματισμού μετρήσεων, έλεγχου και ανάλυσης για υπολογιστές Λειτουργικά συστήματα: Win (3.1, 9Χ, 2000, ΝΤ, ΧΡ), Sοlaris, Macintosh, HP-UX Γραφική γλώσσα προγραμματισμού (G): προγραμματισμός σε διαγραμματικά μπλοκ

Εικονόργανο (Virtual Instrument) Οποιοδήποτε πρόγραμμα έχει γραφεί στη γλώσσα LabVIEW Front Panel Block Diagram

Το παράθυρο Front Panel Αριθμητικά Controls και Indicators (Numeric) Ψηφιακά Controls και Indicators (Boolean)

Block Diagram Κόμβοι (Nodes) Λειτουργίες/Συναρτήσεις, SubVIs, Προγραμματιστικές Δομές CINs Τερματικά (Terminαls) Καλώδια (Wires)

Σχεδίαση και υλοποίηση καρδιογράφου με τη χρήση του λογισμικού LabVIEW και της συσκευής ΝΙ ELVIS Ενισχυτής Φίλτρο 1mV 1 V για 50 Hz

Διαφορικός ενισχυτής οργάνων Διαφορικός ενισχυτής: τάση εξόδου Αd: διαφορικού σήματος Ac: κοινού σήματος Κέρδος κυκλώματος

Διαφορικός ενισχυτής οργάνων καρδιογραφήματος για R1 = 26,7 kΩ, Rgain = 1 kΩ, R3 = 200 kΩ, R2 = 10 kΩ (1+26,7)x20 = 27,7x20 = 554

Ζωνοπερατό φίλτρο συχνότητα υψηλής αποκοπής για fu: 100 Hz => R1 = 1.5 kΩ συχνότητα χαμηλής αποκοπής για fL: 0.5 Hz => R3 = 320 kΩ

Ζωνοπερατό φίλτρο Καρδιογραφήματος

Εφαρμογή LabVIEW απόκτησης δεδομένων συνεχόμενων δειγμάτων Front Panel

Εφαρμογή LabVIEW απόκτησης δεδομένων συνεχόμενων δειγμάτων Block Diagram

VIs NI-DAQmx Physical Channel Control NI-DAQmx Create Virtual Channel VI NI-DAQmx Read VI Waveform indicator Bρόχος WHILE

Κυκλώματα Ενισχυτή - Φίλτρου

Πλακέτα λήψης Καρδιογραφήματος

Μετρήσεις ενισχυτή

Μετρήσεις Φίλτρου 150 Hz 5 Hz

Καρδιογράφημα στο LabVIEW

Ερμηνεία Ανιχνεύεται το peak του καρδιογραφήματος: 1 V Στη διάρκεια 4 sec ανιχνεύονται 5 peaks => 5 παλμοί Αν κάνουμε αναγωγή στο 1 min δηλαδή στα 60 secs => 75 peaks, δηλαδή 75 παλμούς περίπου Συμπέρασμα: Φυσιολογικό Καρδιογράφημα

Βιβλιογραφία Barry Paton, Introduction to NI ELVIS, National Instruments Corporation, 2004–2005 National Instruments, NI Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite (NI ELVIS), Hardware User Manual, 2006 Στάκος Δημήτρης, Σημειώσεις επιλεγόμενου μαθήματος ηλεκτροκαρδιογράφημα Χατζόπουλος Αργύρης, Ηλεκτρονικά ΙΙ, 2005 Κωνσταντίνος Ιπ. Καλοβρέκτης, LabVIEW για Μηχανικούς Προγραμματισμός Συστημάτων DAQ, 2005 Εκδόσεις Τζιόλα Charles Kitchin and Lew Counts, A DESIGNER’S GUIDE TO INSTRUMENTATION AMPLIFIERS 2ND Edition, 2004 National Semiconductor Corporation, February, 1995 LabVIEW 7 express / Robert H. Bishop. - Student ed. Upper Saddle River, N.J.: Pearson/Prentice Hall, 2006 Πηγές από το διαδίκτυο: www.wikipedia.org Εικόνες http://kazur-web.hp.infoseek.co.jp/120.amp.pic/51.opamp.LF353N.pic.jpg http://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/FilterBkgrnd/bandpass.gif http://medicalimages.allrefer.com/large/electrocardiogram-ecg.jpg