স্বয়ংক্রিয় ইসিজি সার্কিট সিমুলেটর: 4 টি ধাপ

2025 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2025-01-23 14:36

ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম (ইসিজি) একটি শক্তিশালী কৌশল যা রোগীর হৃদয়ের বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপ পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। এই বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার অনন্য আকৃতি রেকর্ডিং ইলেক্ট্রোডের অবস্থানের উপর নির্ভর করে ভিন্ন এবং অনেক শর্ত সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়েছে। বিভিন্ন ধরনের হৃদরোগের প্রাথমিক সনাক্তকরণের সাথে, ডাক্তাররা তাদের রোগীদের তাদের অবস্থার সমাধানের জন্য প্রচুর পরামর্শ দিতে পারেন। এই মেশিনটি তিনটি প্রধান উপাদান নিয়ে গঠিত: একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন পরিবর্ধক যার পরে একটি খাঁজ ফিল্টার এবং একটি ব্যান্ড পাস ফিল্টার। এই অংশগুলির লক্ষ্য আগত সংকেতগুলিকে প্রশস্ত করা, অবাঞ্ছিত সংকেত অপসারণ এবং সমস্ত প্রাসঙ্গিক জৈবিক সংকেত পাস করা। ফলপ্রসূ সিস্টেমের বিশ্লেষণ প্রমাণ করে যে ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম, প্রত্যাশিত হিসাবে, একটি ব্যবহারযোগ্য ইসিজি সংকেত তৈরির জন্য তার পছন্দসই কাজগুলি সম্পাদন করে, যা হার্টের অবস্থা সনাক্ত করতে তার উপযোগিতা প্রদর্শন করে।

সরবরাহ:

• LTSpice সফটওয়্যার
• ইসিজি সিগন্যাল ফাইল

ধাপ 1: যন্ত্র পরিবর্ধক

ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার, কখনও কখনও সংক্ষিপ্ত আইএনএ, রোগীর কাছ থেকে পর্যবেক্ষণ করা নিম্ন-স্তরের, জৈবিক সংকেতগুলি বাড়ানোর জন্য ব্যবহৃত হয়। একটি সাধারণ আইএনএ তিনটি অপারেশনাল এম্প্লিফায়ার (Op Amps) নিয়ে গঠিত। দুটি অপ Amps নন-ইনভার্টিং কনফিগারেশনে এবং ডিফারেনশিয়াল কনফিগারেশনে শেষ Op Amp হওয়া উচিত। Op Amps এর সাথে সাতটি প্রতিরোধক ব্যবহার করা হয় যাতে আমাদের প্রতিরোধক মান আকার পরিবর্তন করে লাভের তারতম্য করতে পারে। প্রতিরোধকগুলির মধ্যে, তিনটি জোড়া এবং একটি পৃথক আকার রয়েছে।

এই প্রকল্পের জন্য, আমি সিগন্যালগুলি বাড়ানোর জন্য 1000 এর লাভ ব্যবহার করব। আমি তখন নির্বিচারে R2, R3, এবং R4 মান নির্বাচন করব (R3 এবং R4 আকারের সমতুল্য হলে এটি সবচেয়ে সহজ কারণ তারা 1 তে বাতিল করবে, সহজ গণনার পথ সুগম করবে)। এখান থেকে, আমি R1 এর জন্য সমস্ত প্রয়োজনীয় উপাদান আকারের সমাধান করতে পারি।

লাভ = (1 + 2R2/R1) * (R4/R3)

উপরের লাভ সমীকরণ এবং R2 = 50kΩ এবং R3 = R4 = 10kΩ ব্যবহার করে আমরা R1 = 100Ω পাই।

লাভটি আসলে 1000 কিনা তা পরীক্ষা করার জন্য, আমরা একটি.ac সুইপ ফাংশন দিয়ে সার্কিটটি চালাতে পারি এবং পর্যবেক্ষণ করতে পারি যেখানে মালভূমি ঘটে। এই ক্ষেত্রে, এটি 60 ডিবি। নীচের সমীকরণটি ব্যবহার করে, আমরা dB কে মাত্রাহীন ভাউট/ভিনে রূপান্তর করতে পারি, যা প্রত্যাশা অনুযায়ী 1000 পর্যন্ত শেষ হয়।

লাভ, dB = 20*log (Vout/Vin)

ধাপ 2: খাঁজ ফিল্টার

নকশা করা পরবর্তী উপাদান হল খাঁজ ফিল্টার। এই ফিল্টারের উপাদানগুলির মান অনেকাংশে নির্ভর করে আপনি কোন ফ্রিকোয়েন্সিটি বাদ দিতে চান। এই ডিজাইনের জন্য, আমরা H০ হার্জ ফ্রিকোয়েন্সি (এফসি) কেটে ফেলতে চাই যা চিকিৎসা যন্ত্রের মাধ্যমে প্রকাশিত হয়।

এই নকশায় একটি টুইন-টি খাঁজ ফিল্টার ব্যবহার করা হবে যাতে নিশ্চিত করা যায় যে শুধুমাত্র কাঙ্ক্ষিত কাটবে এবং আমরা ভুলবশত 60 Hz চিহ্নের কাছাকাছি জৈবিক ফ্রিকোয়েন্সিগুলি হ্রাস করব না। কম্পোনেন্ট মানগুলি নির্বিচারে প্রতিরোধক মানগুলি নির্বাচন করে পাওয়া গেছে, যার মধ্যে আমি নিম্ন পাস ফিল্টারের জন্য 2kΩ এবং উপরের পাস ফিল্টারের (1TΩ) ব্যবহার করতে বেছে নিয়েছি। নীচের সমীকরণটি ব্যবহার করে, আমি প্রয়োজনীয় ক্যাপাসিটরের মানগুলির জন্য সমাধান করেছি।

fc = 1 / (4*pi*R*C)

LTSpice যে.ac সুইপ ফাংশন ব্যবহার করে বোড প্লটটি আবার পাওয়া গেল।

ধাপ 3: ব্যান্ড পাস ফিল্টার

স্বয়ংক্রিয় ইসিজি সিস্টেমের চূড়ান্ত উপাদানটি জৈবিক ফ্রিকোয়েন্সিগুলি পাস করার জন্য প্রয়োজন কারণ আমরা এটির প্রতি আগ্রহী। সাধারণ ইসিজি সংকেত 0.5 Hz এবং 150 Hz (fc) এর মধ্যে ঘটে, তাই দুটি ফিল্টার ব্যবহার করা যেতে পারে; হয় একটি ব্যান্ড পাস ফিল্টার অথবা কম পাস ফিল্টার। এই নকশায়, একটি ব্যান্ড পাস ফিল্টার ব্যবহার করা হয়েছিল কারণ এটি নিম্ন পাসের চেয়ে একটু বেশি সুনির্দিষ্ট, যদিও এটি এখনও কাজ করবে কারণ জৈবিক ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে সাধারণত উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি থাকে না।

একটি ব্যান্ড পাস ফিল্টারে দুটি অংশ থাকে: একটি উচ্চ পাস ফিল্টার এবং একটি কম পাস ফিল্টার। Op Amp এর আগে হাই পাস ফিল্টার আসে এবং লো পাস পরে। মনে রাখবেন যে বিভিন্ন ধরণের ব্যান্ড পাস ফিল্টার ডিজাইন রয়েছে যা ব্যবহার করা যেতে পারে।

fc = 1 / (2*pi*R*C)

আবারও, অন্যান্য অংশের প্রয়োজনীয় মানগুলি খুঁজে পেতে নির্বিচারে মানগুলি বেছে নেওয়া হবে। শেষ ফিল্টারে, আমি নির্বিচারে প্রতিরোধক মান নির্বাচন করেছি এবং ক্যাপাসিটরের মানগুলির জন্য সমাধান করেছি। আপনি কোনটি দিয়ে শুরু করেন তা কোন ব্যাপার না তা প্রদর্শন করার জন্য, আমি এখন প্রতিরোধক মানগুলির সমাধান করার জন্য নির্বিচারে ক্যাপাসিটরের মানগুলি বেছে নেব। এই ক্ষেত্রে, আমি 1uF এর একটি ক্যাপাসিটরের মান বেছে নিয়েছি। উপরের সমীকরণটি ব্যবহার করে, আমি সংশ্লিষ্ট প্রতিরোধকের জন্য সমাধান করার জন্য এক সময়ে একটি কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করি। সরলতার জন্য, আমি ব্যান্ড পাস ফিল্টারে উচ্চ পাস এবং নিম্ন পাস উভয় অংশের জন্য একই ক্যাপাসিটরের মান ব্যবহার করব। 0.5 Hz উচ্চ পাস প্রতিরোধকের জন্য সমাধান করার জন্য ব্যবহার করা হবে এবং 150 Hz cutoff ফ্রিকোয়েন্সি কম পাস প্রতিরোধক খুঁজে পেতে ব্যবহৃত হয়।

সার্কিট ডিজাইন যথাযথভাবে কাজ করেছে কিনা তা দেখার জন্য একটি বোড প্লট আবার ব্যবহার করা যেতে পারে।

ধাপ 4: সম্পূর্ণ সিস্টেম

প্রতিটি উপাদান তার নিজের কাজ করার জন্য যাচাই করার পরে, অংশগুলি একটি সিস্টেমে একত্রিত হতে পারে। ভোল্টেজ সোর্স জেনারেটরে আমদানি করা ইসিজি ডেটা এবং পিডব্লিউএল ফাংশন ব্যবহার করে, সিস্টেমটি সঠিকভাবে পরিবর্ধিত এবং কাঙ্ক্ষিত জৈবিক ফ্রিকোয়েন্সিগুলি নিশ্চিত করতে সিমুলেশন চালাতে পারে।

উপরের প্লট স্ক্রিন শট একটি.tran ফাংশন ব্যবহার করে আউটপুট ডেটা দেখতে কেমন একটি উদাহরণ এবং নীচের প্লট স্ক্রিনশট হল.ac ফাংশন ব্যবহার করে সংশ্লিষ্ট বোড প্লট।

বিভিন্ন ইনপুট ইসিজি ডেটা ডাউনলোড করা যেতে পারে (এই পৃষ্ঠায় দুটি ভিন্ন ইসিজি ইনপুট ফাইল যুক্ত করা হয়েছে) এবং বিভিন্ন মডেলযুক্ত রোগীদের উপর সিস্টেম পরীক্ষা করার জন্য ফাংশনে আনা হয়েছে।