সিমুলেটেড ইসিজি সার্কিট: 7 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

একটি ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম হল একটি সাধারণ পরীক্ষা যা স্ট্যান্ডার্ড পরীক্ষা এবং গুরুতর রোগ নির্ণয় উভয় ক্ষেত্রেই ব্যবহৃত হয়। ইসিজি নামে পরিচিত এই যন্ত্রটি হৃদস্পন্দন নিয়ন্ত্রণের জন্য দায়ী শরীরের মধ্যে বৈদ্যুতিক সংকেত পরিমাপ করে। বিষয়টির ত্বকে ইলেক্ট্রোড প্রয়োগ করে এবং আউটপুট পর্যবেক্ষণ করে পরীক্ষাটি পরিচালিত হয়, যা দেখানো পরিচিত ইসিজি তরঙ্গরূপে রূপ নেয়। এই তরঙ্গরূপে একটি পি তরঙ্গ, কিউআরএস কমপ্লেক্স এবং টি তরঙ্গ রয়েছে যা প্রতিটি একটি শারীরবৃত্তীয় প্রতিক্রিয়া উপস্থাপন করে। এই নির্দেশিকাটি একটি সার্কিট সিমুলেশন সফ্টওয়্যারে ইসিজি অনুকরণ করার ধাপগুলি অতিক্রম করবে।

সরবরাহ:

LTSpice বা অনুরূপ সার্কিট সিমুলেটর

ধাপ 1: একটি যন্ত্র পরিবর্ধক তৈরি করুন

একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের উদ্দেশ্য হল একটি খুব ছোট সংকেতকে প্রশস্ত করা যা প্রায়ই উচ্চ মাত্রার শব্দ দ্বারা বেষ্টিত থাকে। একটি EMG তে ইনপুট সিগন্যালের ভোল্টেজ সাধারণত 1 mV থেকে 5 mV এর মধ্যে থাকে এবং এই পর্যায়ের উদ্দেশ্য হল সেই সংকেতকে প্রায় 1000 লাভের সাথে বাড়ানো R1 = R2, R4 = R5, এবং R6 = R7:

লাভ = K1*K2, যেখানে K1 = K2

K1 = 1 + (2R1/R3)

K2 = -R6/R4

লাভ তাই 1000 এর সমান সেট করা হয়েছিল, তাই K1 এবং K2 প্রায় 31.6। কিছু প্রতিরোধক নির্বিচারে বেছে নেওয়া যেতে পারে এবং অন্যদের হিসাব করা হয়, যতক্ষণ পর্যন্ত লাভের সমীকরণ 1000 এর সমান হয়। একটি ভৌত সার্কিটে, ইলেক্ট্রোডগুলি কর্মক্ষম পরিবর্ধকের মধ্যে চলে যায়, কিন্তু সিমুলেশন উদ্দেশ্যে একটি স্থল হয় এবং অন্যটি বোঝাতে ব্যবহৃত হয় সম্ভাব্য পার্থক্য। ভিন নোড পরে ইনপুট তরঙ্গ অনুকরণ করতে ব্যবহৃত হবে। ভাউট নোড ইসিজির পরবর্তী পর্যায়ে নিয়ে যায়। একটি LTC1151 অপারেশনাল পরিবর্ধক বেছে নেওয়া হয়েছিল কারণ এটি LTSpice লাইব্রেরিতে অবস্থিত, একটি উচ্চ CMRR রয়েছে এবং চিকিৎসা যন্ত্রপাতিতে ব্যবহৃত হয়েছে। +15V এবং -15V সরবরাহ ভোল্টেজ সহ যে কোনও মৌলিক অপারেশনাল পরিবর্ধক এই সিস্টেমে কাজ করবে।

ধাপ 2: একটি নচ ফিল্টার তৈরি করুন

ইসিজি -র পরবর্তী ধাপ হল 60 -হার্জের ফ্রিকোয়েন্সি -তে ঘটে যাওয়া পাওয়ার লাইনের হস্তক্ষেপ ফিল্টার করার জন্য একটি খাঁজ ফিল্টার। একটি খাঁজ ফিল্টার সংকেতগুলির একটি ছোট পরিসীমা অপসারণ করে কাজ করে যা একটি একক ফ্রিকোয়েন্সি এর খুব কাছাকাছি ঘটে। অতএব, 60 Hz এর একটি cutoff ফ্রিকোয়েন্সি এবং cutoff ফ্রিকোয়েন্সি সমীকরণ ব্যবহার করে, উপযুক্ত প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটর নির্বাচন করা যেতে পারে। উপরের পরিকল্পিত ব্যবহার করে এবং লক্ষ্য করুন যে C = C1 = C2, C3 = 2*C1, R = R10, এবং R8 = R9 = 2*R10, ক্যাপাসিটরের মানগুলি নির্বিচারে নির্বাচন করা যেতে পারে (উদাহরণটি 1uF ক্যাপাসিটরের নির্বাচিত দেখায়)। নিম্নলিখিত সমীকরণ ব্যবহার করে, যথাযথ প্রতিরোধক মান গণনা এবং এই পর্যায়ে ব্যবহার করা যেতে পারে:

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

ভিন নোড হচ্ছে ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার থেকে আউটপুট এবং ভাউট নোড পরবর্তী পর্যায়ে নিয়ে যায়।

ধাপ 3: একটি ব্যান্ডপাস ফিল্টার তৈরি করুন

সিস্টেমের শেষ পর্যায়ে ফ্রিকোয়েন্সিগুলির একটি নির্দিষ্ট পরিসরের উপরে এবং নীচে গোলমাল অপসারণের জন্য একটি সক্রিয় ব্যান্ডপাস ফিল্টার থাকে। সময়ের সাথে পরিবর্তিত সংকেতের বেসলাইন দ্বারা সৃষ্ট বেসলাইন ভান্ডার, 0.6 Hz এর নিচে ঘটে এবং EMG শব্দ, পেশীর গোলমাল উপস্থিতির কারণে 100 Hz এর উপরে ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে ঘটে। অতএব, এই সংখ্যাগুলি cutoff ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে সেট করা হয়। ব্যান্ডপাস ফিল্টারটিতে একটি নিম্ন পাস ফিল্টার এবং তারপরে একটি উচ্চ পাস ফিল্টার থাকে। যাইহোক, উভয় ফিল্টার একই cutoff ফ্রিকোয়েন্সি আছে:

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

নির্বিচারে ক্যাপাসিটরের মান হিসাবে 1uF এবং 0.6 এবং 100 কে কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে ব্যবহার করে, ফিল্টারের যথাযথ অংশগুলির জন্য প্রতিরোধক মান গণনা করা হয়েছিল। ভিন নোডটি নচ ফিল্টারের আউটপুট থেকে আসে এবং ভাউট নোড যেখানে সম্পূর্ণ সিস্টেমের সিমুলেটেড আউটপুট পরিমাপ করা হবে। একটি ভৌত ব্যবস্থায়, এই আউটপুটটি বাস্তব সময়ে ইসিজি তরঙ্গ দেখার জন্য একটি অসিলোস্কোপ বা অনুরূপ ডিসপ্লে ডিভাইসের সাথে সংযুক্ত হবে।

ধাপ 4: যন্ত্র পরিবর্ধক পরীক্ষা করুন

এর পরে, ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারটি পরীক্ষা করা হবে যাতে এটি 1000 এর লাভ প্রদান করে। এটি করার জন্য, একটি স্বেচ্ছাসেবী ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রশস্ততায় একটি সাইনোসয়েডাল ওয়েভ ইনপুট করুন। এই উদাহরণটি একটি EMG তরঙ্গ এবং 1000 Hz এর ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিনিধিত্ব করার জন্য একটি 2mV শিখর প্রশস্ততা ব্যবহার করে। সার্কিট সিমুলেশন সফটওয়্যারে ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার অনুকরণ করুন এবং ইনপুট এবং আউটপুট ওয়েভফর্মগুলি প্লট করুন। একটি কার্সার ফাংশন ব্যবহার করে, ইনপুট এবং আউটপুট মাত্রা রেকর্ড করুন এবং Gain = Vout/Vin দ্বারা লাভ গণনা করুন। যদি এই লাভ প্রায় 1000 হয়, এই পর্যায়টি সঠিকভাবে কাজ করছে। এই পর্যায়ে অতিরিক্ত পরিসংখ্যান বিশ্লেষণ করা যেতে পারে প্রতিরোধক সহনশীলতা বিবেচনা করে এবং প্রতিরোধক মান +5% এবং -5% দ্বারা পরিবর্তন করে এটি আউটপুট তরঙ্গ এবং পরবর্তী লাভকে কীভাবে প্রভাবিত করে তা দেখতে।

ধাপ 5: নচ ফিল্টার পরীক্ষা করুন

60 Hz ধারণকারী পরিসীমা থেকে এসি সুইপ করে খাঁজ ফিল্টার পরীক্ষা করুন। এই উদাহরণে, সুইপ 1 Hz থেকে 200 Hz পর্যন্ত চালানো হয়েছিল। Vout নোডে পরিমাপ করা চক্রান্তটি, DB বনাম Hz এর ফ্রিকোয়েন্সি এর পরিবর্ধনের একটি গ্রাফ আউটপুট করবে। গ্রাফটি 0 ডিবি পরিবর্ধনে শুরু হওয়া উচিত এবং উভয় দিক থেকে 60 হার্জ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে শেষ হওয়া উচিত এবং পরিবর্ধনের একটি বড় ড্রপ 60 হার্জ বা তার খুব কাছে উপস্থিত হওয়া উচিত। এটি দেখায় যে এই ফ্রিকোয়েন্সিতে সংকেতগুলি সঠিকভাবে কাঙ্ক্ষিত সংকেত থেকে সরানো হচ্ছে। এই পর্যায়ে অতিরিক্ত পরিসংখ্যান বিশ্লেষণ প্রতিরোধক সহনশীলতা বিবেচনা করে এবং প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটরের মান +5% এবং -5% দ্বারা সংশোধন করে এটি পরীক্ষামূলক কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি (ফ্রিকোয়েন্সি যা গ্রাফিকভাবে সর্বাধিক ক্ষয় অনুভব করে) প্রভাবিত করে তা দেখতে পারে।

ধাপ 6: ব্যান্ডপাস ফিল্টার পরীক্ষা করুন

সবশেষে, আরেকটি এসি সুইপ বিশ্লেষণ করে ব্যান্ডপাস ফিল্টার পরীক্ষা করুন। ব্যান্ডপাস গ্রাফিক্যালি দেখা যাবে তা নিশ্চিত করার জন্য এই সময়, সুইপ 0.6 এর চেয়ে কম এবং 100 এর বেশি ফ্রিকোয়েন্সি হতে হবে। আবারও, পরিকল্পিতভাবে দেখানো ভাউট নোডে পরিমাপ করে বিশ্লেষণ চালান। আউটপুটটি উপরের চিত্রের মতো হওয়া উচিত যেখানে 0.6-100Hz পরিসীমা থেকে পরিবর্ধন নেতিবাচক। যে পয়েন্টগুলোতে পরিবর্ধন -3dB হল 0.6 এবং 100 Hz হওয়া উচিত, অথবা মানগুলি যথাক্রমে প্রথম এবং দ্বিতীয় পয়েন্টের খুব কাছাকাছি। -3dB পয়েন্টগুলি বোঝায় যখন একটি সংকেত বিন্দুতে হ্রাস পায় যেখানে এই ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে আউটপুট মূল শক্তির অর্ধেক হবে। অতএব, -3dB পয়েন্ট ফিল্টারগুলির জন্য সংকেতগুলির ক্ষয় বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়। যদি আউটপুটযুক্ত গ্রাফে -3dB পয়েন্ট ব্যান্ডপাস পরিসরের সাথে মিলে যায়, তাহলে স্টেজটি সঠিকভাবে কাজ করছে।

এই পর্যায়ে অতিরিক্ত পরিসংখ্যান বিশ্লেষণ করা যেতে পারে প্রতিরোধক সহনশীলতা বিবেচনা করে এবং প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটরের মান +5% এবং -5% দ্বারা সংশোধন করে এটি উভয় পরীক্ষামূলক কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে কীভাবে প্রভাবিত করে তা দেখতে।

ধাপ 7: সম্পূর্ণ ইসিজি সিস্টেম একসাথে রাখুন

অবশেষে, যখন তিনটি ধাপ সঠিকভাবে কাজ করার জন্য নিশ্চিত করা হয়, তখন ইসিজি -র তিনটি ধাপই একসাথে রাখুন এবং চূড়ান্ত ফলাফল সম্পন্ন হয়। একটি সিমুলেটেড ইসিজি ওয়েভ ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার পর্যায়ে প্রবেশ করা যেতে পারে এবং আউটপুটযুক্ত তরঙ্গ একটি বর্ধিত ইসিজি তরঙ্গ হওয়া উচিত।