সহজ স্বয়ংক্রিয় ইসিজি (1 পরিবর্ধক, 2 ফিল্টার): 7 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:00

একটি ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম (ইসিজি) ত্বকে স্থাপন করা বিভিন্ন ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করে হার্টের বৈদ্যুতিক কার্যকলাপ পরিমাপ করে এবং প্রদর্শন করে। একটি ইসিজি ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার, নচ ফিল্টার এবং লো পাস ফিল্টার ব্যবহার করে তৈরি করা যেতে পারে। পরিশেষে, ফিল্টার করা এবং পরিবর্ধিত সংকেত ল্যাবভিউ সফটওয়্যার ব্যবহার করে দেখা যায়। ল্যাবভিউ মানব বিষয়ের হৃদস্পন্দন গণনার জন্য সংকেতের আগত ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে। নির্মিত ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার শরীরের ক্ষুদ্র সংকেত নিতে এবং এটিকে 1 V তে উন্নীত করতে সফল হয়েছিল, তাই এটি LabView ব্যবহার করে কম্পিউটারে দেখা যেতে পারে। নচ এবং লো পাস ফিল্টারগুলি পাওয়ার সাপ্লাই থেকে H০ হার্জ শব্দ এবং 350 হিজটের উপরে সংকেত হস্তক্ষেপ করতে সফল হয়েছিল। বিশ্রামের সময় হৃদস্পন্দন পরিমাপ করা হয়েছিল 75 বিপিএম, এবং পাঁচ মিনিটের তীব্র ব্যায়ামের পরে 137 বিপিএম। নির্মিত ইসিজি বাস্তবসম্মত মানগুলিতে হৃদস্পন্দন পরিমাপ করতে এবং একটি সাধারণ ইসিজি তরঙ্গাকৃতির বিভিন্ন উপাদানগুলি কল্পনা করতে সক্ষম হয়েছিল। ভবিষ্যতে, এই ইসিজি নচ ফিল্টারে প্যাসিভ ভ্যালু পরিবর্তন করে 60 Hz এর কাছাকাছি আরও শব্দ কমাতে উন্নত করা যেতে পারে।

ধাপ 1: ইনস্ট্রুমেন্টেশন পরিবর্ধক তৈরি করুন

আপনার প্রয়োজন হবে: LTSpice (বা অন্য সার্কিট ভিজ্যুয়ালাইজেশন সফটওয়্যার)

ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার সিগন্যালের আকার বাড়ানোর জন্য তৈরি করা হয়েছিল যাতে এটি দৃশ্যমান হবে এবং তরঙ্গের বিশ্লেষণের অনুমতি দেবে।

R1 = 3.3k ohms, R2 = 33k ohms, R3 = 1k ohms, R4 = 48 ohms ব্যবহার করে X এর একটি লাভ অর্জিত হয়। লাভ = -R4/R3 (1+R2/R1) = -47k/1k (1- (33k/3.3k)) = -1008

কারণ চূড়ান্ত অপারেটরে সিগন্যাল ইনভার্টিং পিনে যায়, লাভ 1008। এই নকশাটি LTSpice এ তৈরি করা হয়েছিল তারপর 1V থেকে 1kHz পর্যন্ত একটি এসি সুইপ দিয়ে প্রতি দশকে 100 পয়েন্টের সাথে সাইন ওয়েভ ইনপুট 1V এর এসি প্রশস্ততা সহ ।

আমরা যাচাই করে দেখেছি যে আমাদের লাভও অনুরূপ লাভ ছিল। গ্রাফ থেকে আমরা Gain = 10^(60/20) = 1000 খুঁজে পেয়েছি যা আমাদের 1008 লাভের কাছাকাছি যথেষ্ট।

ধাপ 2: নচ ফিল্টার তৈরি করুন

আপনার প্রয়োজন হবে: LTSpice (বা অন্য সার্কিট ভিজ্যুয়ালাইজেশন সফটওয়্যার)

একটি খাঁজ ফিল্টার হল একটি নির্দিষ্ট ধরনের নিম্ন পাস ফিল্টার এবং একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি দূর করার জন্য একটি উচ্চ পাস ফিল্টার। 60Hz এ উপস্থিত সমস্ত ইলেকট্রনিক ডিভাইস দ্বারা উত্পাদিত গোলমাল দূর করতে একটি খাঁজ ফিল্টার ব্যবহার করা হয়।

নিষ্ক্রিয় মান গণনা করা হয়েছিল: C =.1 uF (মান নির্বাচিত হয়েছিল) 2C =.2 uF (ব্যবহৃত.22 uF ক্যাপাসিটর)

8 এর AQ ফ্যাক্টর ব্যবহার করা হবে: R1 = 1/(2*Q*2*pi*f*C) = 1/(2*8*2*3.14159*60*.1E-6) = 1.66 kOhm (1.8 kOhm) ব্যবহার করা হয়েছিল) R2 = 2Q/(2*pi*f*C) = (2*8)/(60 Hz*2*3.14159*.1E-6 F) = 424 kOhm (390 kOhm + 33 kOhm = 423 kOhm ছিল ব্যবহৃত) ভোল্টেজ বিভাগ: Rf = R1 * R2 / (R1 + R2) = 1.8 kOhm * 423 kOhm / (1.8 kOhm + 423 kOhm) = 1.79 kOhm (1.8 kOhm ব্যবহার করা হয়েছিল)

এই ফিল্টার ডিজাইনে ১ টি লাভ আছে, যার মানে কোন পরিবর্ধক বৈশিষ্ট্য নেই।

প্যাসিভ ভ্যালুগুলিকে প্লাগ করা এবং এলটিস্পাইসে এসি সুইপ দিয়ে সিমুলেট করা এবং 0.1 কে সাইন ওয়েভের ইনপুট সিগন্যাল এসি ফ্রিকোয়েন্সি সহ 1 কেএইচজেড সংযুক্ত বোড প্লটের ফলাফল।

প্রায় 60 Hz এর একটি ফ্রিকোয়েন্সি এ, সংকেত তার সর্বনিম্ন ভোল্টেজ পৌঁছায়। ফিল্টারটি 0.01 V এর একটি অপ্রত্যাশিত ভোল্টেজ থেকে 60 Hz শব্দটি অপসারণ করতে এবং 1 এর লাভ প্রদান করতে সফল, যেহেতু ইনপুট ভোল্টেজ.1 V।

ধাপ 3: লো পাস ফিল্টার তৈরি করুন

আপনার প্রয়োজন হবে: LTSpice (বা অন্য সার্কিট ভিজ্যুয়ালাইজেশন সফটওয়্যার)

ইসিজি সংকেত ধারণকারী আগ্রহের সীমার উপরে থাকা সংকেতগুলি সরানোর জন্য একটি নিম্ন পাস ফিল্টার তৈরি করা হয়েছিল। আগ্রহের সীমা ছিল 0 - 350Hz এর মধ্যে।

ক্যাপাসিটরের মান.1 uF হতে বেছে নেওয়া হয়েছিল। 335 Hz এর উচ্চ কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি জন্য প্রয়োজনীয় প্রতিরোধের গণনা করা হয়: C = 0.1 uF R = 1/(2pi*0.1*(10^-6)*335 Hz) = 4.75 kOhm (4.7 kOhm ব্যবহার করা হয়েছিল)

প্যাসিভ ভ্যালুতে প্লাগ করা এবং এলটিস্পাইসে এসি সুইপ দিয়ে সিমুলেট করা এবং 0.1 কে সাইন ওয়েভের ইনপুট সিগন্যাল এসি ফ্রিকোয়েন্সি সহ 1 কেএইচজেড এর ফলে সংযুক্ত বোড প্লটে ফলাফল আসে।

ধাপ 4: একটি ব্রেডবোর্ডে সার্কিট তৈরি করুন

আপনার প্রয়োজন হবে: বিভিন্ন মানের প্রতিরোধক, বিভিন্ন মানের ক্যাপাসিটার, UA 471 অপারেশনাল এম্প্লিফায়ার, জাম্পার কেবল, একটি ব্রেডবোর্ড, সংযোগ কেবল, একটি পাওয়ার সাপ্লাই বা 9 V ব্যাটারি

এখন যেহেতু আপনি আপনার সার্কিটকে নকল করেছেন, এখন এটি একটি ব্রেডবোর্ডে এটি তৈরি করার সময়। যদি আপনার সঠিক মান তালিকাভুক্ত না থাকে তবে আপনার যা আছে তা ব্যবহার করুন বা আপনার প্রয়োজনীয় মানগুলি তৈরি করতে প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটারগুলিকে একত্রিত করুন। একটি 9 ভোল্ট ব্যাটারি বা ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে আপনার রুটি বোর্ডকে শক্তি দিতে ভুলবেন না। প্রতিটি অপ amp একটি ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ভোল্টেজ উৎস প্রয়োজন।

ধাপ 5: ল্যাবভিউ পরিবেশ সেটআপ করুন

আপনার প্রয়োজন হবে: ল্যাবভিউ সফটওয়্যার, একটি কম্পিউটার

তরঙ্গাকৃতির প্রদর্শন এবং হৃদস্পন্দনের হিসাব স্বয়ংক্রিয় করার জন্য, ল্যাবভিউ ব্যবহার করা হয়েছিল। ল্যাবভিউ একটি প্রোগ্রাম যা ডেটা ভিজ্যুয়ালাইজ এবং বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়। ইসিজি সার্কিটের আউটপুট হল LabView এর ইনপুট। নিচের ডিজাইন করা ব্লক ডায়াগ্রামের উপর ভিত্তি করে ডেটা ইনপুট, গ্রাফ এবং বিশ্লেষণ করা হয়েছে।

প্রথমে, DAQ সহকারী সার্কিট থেকে এনালগ সিগন্যাল নেয়। নমুনা নির্দেশাবলী এখানে সেট আপ করা হয়। নমুনার হার ছিল প্রতি সেকেন্ডে 1k নমুনা এবং ব্যবধান ছিল 3k ms, তাই ওয়েভফর্ম গ্রাফে দেখা সময়ের ব্যবধান 3 সেকেন্ড। ওয়েভফর্ম গ্রাফ DAQ অ্যাসিস্ট্যান্টের কাছ থেকে ডেটা পেয়েছে তারপর এটি সামনের প্যানেল উইন্ডোতে প্লট করে। ব্লক ডায়াগ্রামের নিচের অংশটি হৃদস্পন্দন গণনাকে অন্তর্ভুক্ত করে। প্রথমে তরঙ্গের সর্বাধিক এবং সর্বনিম্ন পরিমাপ করা হয়। তারপরে, এই প্রশস্ততা পরিমাপগুলি শিখতে হচ্ছে কিনা তা নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত হয় যা সর্বাধিক প্রশস্ততার 95% হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় এবং যদি তাই হয় তবে সময় বিন্দু রেকর্ড করা হয়। একবার শিখরগুলি সনাক্ত করা হলে, প্রশস্ততা এবং সময় বিন্দু অ্যারেতে সংরক্ষণ করা হয়। তারপর শিখর/ সেকেন্ডের সংখ্যা মিনিটে রূপান্তরিত হয় এবং সামনের প্যানেলে প্রদর্শিত হয়। সামনের প্যানেল তরঙ্গাকৃতি দেখায় এবং প্রতি মিনিটে বিট করে।

সার্কিটটি ল্যাবভিউয়ের সাথে একটি ন্যাশনাল ইন্সট্রুমেন্টস এডিসির মাধ্যমে সংযুক্ত ছিল যেমনটি উপরের ছবিতে দেখানো হয়েছে। ফাংশন জেনারেটর সিমুলেটেড ইসিজি সিগন্যাল তৈরি করে এডিসিতে ইনপুট করে যা গ্রাফিং এবং বিশ্লেষণের জন্য ডেটা ল্যাবভিউতে স্থানান্তর করে। উপরন্তু, একবার BPVI ল্যাবভিউতে গণনা করা হলে, সংখ্যাসূচক নির্দেশকটি তরঙ্গাকৃতি গ্রাফের পাশাপাশি অ্যাপ্লিকেশনের সামনের প্যানেলে সেই মানটি মুদ্রণ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল, যেমন চিত্র 2 এ দেখা যায়।

ধাপ 6: ফাংশন জেনারেটর ব্যবহার করে টেস্ট সার্কিট

আপনার প্রয়োজন হবে: ব্রেডবোর্ডে সার্কিট, সংযোগ কেবল, একটি বিদ্যুৎ সরবরাহ বা 9 V ব্যাটারি, জাতীয় যন্ত্র ADC, LabView সফটওয়্যার, একটি কম্পিউটার

ল্যাবভিউ ইন্সট্রুমেন্টেশন পরীক্ষা করার জন্য একটি সিমুলেটেড ইসিজি সার্কিটে ইনপুট করা হয়েছিল এবং সার্কিটের আউটপুট ন্যাশনাল ইন্সট্রুমেন্টস এডিসির মাধ্যমে ল্যাবভিউয়ের সাথে সংযুক্ত ছিল। প্রথমে 1Hz এ 20mVpp এর একটি সংকেত বিশ্রাম হার্ট বিট অনুকরণ করার জন্য সার্কিটে ইনপুট ছিল। LabView সামনের প্যানেলটি নীচের ছবিতে দেখানো হয়েছে। পি, টি, ইউ তরঙ্গ এবং কিউআরএস কমপ্লেক্স সব দৃশ্যমান। বিএমপি সঠিকভাবে গণনা করা হয় এবং সংখ্যাসূচক সূচকে প্রদর্শিত হয়। সার্কিটের মাধ্যমে প্রায় 8 V/0.02 V = 400 লাভ হয় যা সার্কিটটি অসিলোস্কোপের সাথে সংযুক্ত হওয়ার সময় আমরা যা দেখেছি তার অনুরূপ। ল্যাবভিউতে ফলাফলের একটি ছবি সংযুক্ত করা হয়েছে। পরবর্তীতে, অনুশীলনের সময় উদাহরণস্বরূপ একটি উচ্চ হৃদস্পন্দন অনুকরণ করার জন্য, 2Hz এ 20mVpp এর একটি সংকেত সার্কিটে ইনপুট ছিল। বিশ্রাম হার্ট রেট এ পরীক্ষার একটি তুলনামূলক লাভ ছিল। তরঙ্গাকৃতির নীচে পূর্বের মতো একই অংশগুলি দ্রুত হারে দেখা যায়। হৃদস্পন্দন গণনা করা হয় এবং সাংখ্যিক সূচকে প্রদর্শিত হয় এবং আমরা প্রত্যাশিত 120 BPM দেখতে পাই।

ধাপ 7: মানব বিষয় ব্যবহার করে টেস্ট সার্কিট

আপনার প্রয়োজন হবে: ব্রেডবোর্ডে সার্কিট, সংযোগ কেবল, একটি বিদ্যুৎ সরবরাহ বা 9 V ব্যাটারি, ন্যাশনাল ইন্সট্রুমেন্টস এডিসি, ল্যাবভিউ সফটওয়্যার, একটি কম্পিউটার, ইলেক্ট্রোড (কমপক্ষে তিনটি), একটি মানব বিষয়

অবশেষে, সার্কিটটি একটি মানব বিষয় ইসিজি দিয়ে পরীক্ষা করছিল সার্কিটে ইনপুট এবং ল্যাবভিউতে যাওয়া সার্কিটের আউটপুট। একটি বাস্তব সংকেত পেতে একটি বিষয়ের উপর তিনটি ইলেক্ট্রোড স্থাপন করা হয়েছিল। কব্জি এবং ডান পায়ের গোড়ালিতে ইলেক্ট্রোড রাখা হয়েছিল। ডান কব্জি ছিল ইতিবাচক ইনপুট, বাম কব্জি ছিল নেতিবাচক এবং গোড়ালি ছিল মাটিতে। আবার প্রক্রিয়াকরণের জন্য ল্যাবভিউতে ডেটা ইনপুট করা হয়েছিল। ইলেক্ট্রোড কনফিগারেশনটি ছবি হিসাবে সংযুক্ত করা হয়েছে।

প্রথমে, বিষয়টির বিশ্রাম ইসিজি সংকেত প্রদর্শিত এবং বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। বিশ্রামে, বিষয়টির হার্ট রেট ছিল প্রায় 75 বিপিএম। বিষয় তারপর 5 মিনিটের জন্য তীব্র শারীরিক কার্যকলাপে অংশগ্রহণ করে। বিষয়টি পুনরায় সংযুক্ত করা হয়েছিল এবং উত্থাপিত সংকেত রেকর্ড করা হয়েছিল। ক্রিয়াকলাপের পরে হার্ট রেট মোটামুটি 137 বিপিএম ছিল। এই সংকেতটি ছোট ছিল এবং বেশি শব্দ ছিল। কব্জি এবং ডান পায়ের গোড়ালিতে ইলেক্ট্রোড রাখা হয়েছিল। ডান কব্জি ছিল ইতিবাচক ইনপুট, বাম কব্জি ছিল নেতিবাচক এবং গোড়ালি ছিল মাটিতে। আবার তথ্য প্রক্রিয়াকরণের জন্য ল্যাবভিউতে ইনপুট করা হয়েছিল।

একজন গড় ব্যক্তির প্রায় 1mV এর ইসিজি সিগন্যাল থাকে। আমাদের প্রত্যাশিত লাভ প্রায় 1000 ছিল, তাই আমরা 1V এর একটি আউটপুট ভোল্টেজ আশা করব। ইমেজ XX এ দেখা বিশ্রামের রেকর্ডিং থেকে, QRS কমপ্লেক্সের প্রশস্ততা মোটামুটি (-0.7)-(-1.6) = 0.9 V। এটি 10% ত্রুটি তৈরি করে। (1-0.9)/1*100 = 10% একটি আদর্শ মানুষের বিশ্রাম হার্ট রেট 60, পরিমাপ করা হয়েছিল প্রায় 75, এটি | 60-75 |*100/60 = 25% ত্রুটি উৎপন্ন করে। একটি আদর্শ মানুষের হৃদস্পন্দন বেড়েছে 120, পরিমাপ করা হয়েছিল প্রায় 137, এটি | 120-137 |*100/120 = 15% ত্রুটি উৎপন্ন করে।

অভিনন্দন! আপনি এখন আপনার নিজস্ব স্বয়ংক্রিয় ইসিজি তৈরি করেছেন।