Проектирование регистраторов электрокардиосигнала для систем

Ю. Балашов, Д. Козлов, А. Костин

Проектирование регистраторов электрокардиосигнала для системы дистанционного мониторинга электрокардиограмм

Для достижения адекватной полнофункциональной работоспособности людей, функционирующих в жизненно важных областях человеческой деятельности, необходимо применение соответствующих технических средств. Данные средства могут осуществлять как непосредственное обеспечение приемлемого функционирования людей, так и своевременный контроль физиологического состояния для предотвращения негативных последствий.

Разработанная телеметрическая система для дистанционного кардиомониторинга операторов атомных электростанций позволяет проводить контроль состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) операторов в процессе их деятельности на тренажере блочного щита управления (БЩУ). Для регистрации электрокардиосигнала (ЭКС) в системе используются четыре одновременно работающих автономных регистратора. Регистраторы ЭКС позволяют проводить регистрацию ЭКС, обработку и передачу данных в режиме "реального времени" по радиоканалу на базу системы кардиомониторинга. База системы работает совместно с любым IBM-совместимым компьютером, имеющим характеристики не хуже P╡╡-433/128 DIMM/5.1GB HDD/SVGA, под управлением ОС Windows 9x/NT/ME/2000/XP и установленным программным обеспечением системы. База позволяет осуществлять автоматизированный сбор поступающих данных и их передачу в ЭВМ. Полученные ЭВМ через COM- или USB-порт данные обрабатываются с помощью соответствующего программного обеспечения и выводятся на экран монитора в виде графиков, отображающих состояние ССС четыр╦х операторов в режиме "реального времени".

При проектировании регистратора ЭКС были сформулированы необходимые основные технические требования.

Габаритные размеры и масса регистратора не должны превышать 120x70x40 мм и 200 г, соответственно, для обеспечения удобства ношения и не скованности движений операторов. Регистратор должен обеспечивать регистрацию не менее 3-х электрокардиографических отведений с разрешающей способностью не хуже 5 мкВ. Как известно, закон изменения ЭКС во времени может считаться квазипериодическим с периодом кардиокомплексов (RR-интервалов) TRR ~ 1-3 c. Форма эквивалентного кардиокомплекса близка к треугольной с амплитудой, лежащей в диапазоне 0-5 мВ. Полоса занимаемых кардиокомплексом частот охватывает диапазон от 0,05 до 800 Гц. Чрезмерное сужение частотного диапазона со стороны нижних частот fн приводит к искажению сегмента ST и зубца T, но уменьшает смещение изолинии, а со стороны высоких fв - к сглаживанию QRS-комплекса и уменьшению крутизны его склонов. С другой стороны, увеличение fв приводит к увеличению помех от биопотенциалов мышц. Регистратор должен иметь полосу пропускания не уже f = 0,05-100 Гц, соответствующую наиболее информативной части ЭКС. Конструкция входных узлов регистратора и узлов обработки ЭКС должна обеспечивать приемлемое качество регистрации ЭКС и его передачи на базу системы в условиях сложной электромагнитной обстановки, вызванной как внешними помехами, так и помехами от собственного модуля радиоканала.

Наличие напряжений помех, попадающих на вход усилителя ЭКС синфазно и противофазно. Помехи могут быть биологического и физического происхождения. Особенно большой уровень имеют синфазные сигналы помех напряжения сети, попадающие на объект через емкостную связь.

Помехоустойчивость регистратора ЭКС по отношению к синфазным сигналам определяется коэффициентом ослабления синфазных сигналов KOCC = KД/KC, где KД и KC - коэффициенты усиления дифференциального и синфазного сигналов. Часто используется логарифмическая форма для значения KOCC:

KOCC = 20lg(KД/KC).

Таким образом, KOCC показывает способность усилителя различать малый дифференциальный (разностный, противофазный) сигнал на фоне большого синфазного. Легко достижимое значение KOCC лежит в диапазоне 70-80 дБ. Дальнейшее увеличение KOCC до 90-120 дБ требует специальных методов и усложняет конструкцию усилителя ЭКС [1].

Напряжения противофазных помех возникает чаще всего благодаря магнитной связи или вследствие преобразования синфазной помехи в противофазную. Мерой степени преобразования синфазной помехи в противофазную является коэффициент преобразования синфазной помехи в противофазную, который представляет собой отношение результирующего напряжения противофазной помехи UПФ к синфазной UСФ:

где - частота помехи; ZИ - сопротивление источника; ZПР - сопротивление при╦мника (в наиболее часто встречающемся случае |ZПР|>>|ZИ|).

Коэффициент преобразования синфазной помехи в противофазную соответствует синфазному усилению AСФ у операционных усилителей:

AСФ = |Úвых|/|Úвх|.

Таким образом, коэффициент синфазно-противофазного затухания определяется как логарифм обратной величины коэффициента преобразования (средний коэффициент экранирования и затухания):

KСФ.ПФ = 20lg(|ÚСФ(w)|/|ÚПФ(w)|).

Напряжение помехи UП на входных устройствах регистратора ЭКС определяется как:

UПФ /UП = (ZИ + ZПР)/ZПР.

Если |ZИ|






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.