Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών

1. 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 καρδιογράφουΑγριανίδης Αναστάσιος

2. 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.

3. 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

4. Διέγερση Κυτταρικής Μεμβράνης

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

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

7. 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

8. Δομικές μονάδες ενός συστήματος DAQ • Μετατροπέας • Σήμα • Ρύθμιση σημάτων • Υλικό DAQ • Λογισμικό

9. Η συσκευή ΝΙ ELVIS

10. Σταθμός εργασίας ΝΙ ELVIS • SystemPower LED • Ελεγκτές γεννήτριας • PrototypingBoardPowerSwitch • Υποδοχείς DMM • CommunicationsSwitch• Υποδοχείς παλμογράφου (Scope) • Ελεγκτές μεταβλητής παροχής ηλεκτρικού ρεύματος

11. 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

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

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

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

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

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

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

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

19. Ζωνοπερατό φίλτρο Καρδιογραφήματος

20. Εφαρμογή LabVIEW απόκτησης δεδομένων συνεχόμενων δειγμάτων Front Panel

21. Εφαρμογή LabVIEW απόκτησης δεδομένων συνεχόμενων δειγμάτων Block Diagram

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

23. Κυκλώματα Ενισχυτή - Φίλτρου

24. Πλακέτα λήψης Καρδιογραφήματος

25. Μετρήσεις ενισχυτή

26. Μετρήσεις Φίλτρου 150 Hz 5 Hz

27. Καρδιογράφημα στο LabVIEW

28. 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

29. 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 2NDEdition, 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