সহজ ইসিজি সার্কিট এবং ল্যাবভিউ হার্ট রেট প্রোগ্রাম: 6 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:02

একটি ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম, বা আরও একটি ইসিজি হিসাবে উল্লেখ করা হয়, এটি একটি অত্যন্ত শক্তিশালী ডায়গনিস্টিক এবং পর্যবেক্ষণ ব্যবস্থা যা সমস্ত চিকিৎসা পদ্ধতিতে ব্যবহৃত হয়। ইসিজিগুলি হার্টের হার বা বৈদ্যুতিক সংকেতের অস্বাভাবিকতা পরীক্ষা করার জন্য হৃদরোগের বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপ পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়।

একটি ইসিজি পড়া থেকে, রোগীদের হৃদস্পন্দন কিউআরএস কমপ্লেক্সের মধ্যে সময়ের ব্যবধান দ্বারা নির্ধারিত হতে পারে। উপরন্তু, অন্যান্য চিকিৎসা শনাক্ত করা যেতে পারে যেমন একটি এসটি সেগমেন্টের উচ্চতা দ্বারা একটি মুলতুবি হার্ট অ্যাটাক। রোগীর সঠিকভাবে রোগ নির্ণয় ও চিকিৎসার জন্য এই ধরনের পড়া গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে। পি তরঙ্গ হৃদয়ের অলিন্দের সংকোচন দেখাচ্ছে, কিউআরএস বক্ররেখা হল ভেন্ট্রিকুলার সংকোচন, এবং টি তরঙ্গ হল হৃদযন্ত্রের পুনর্বিন্যাস। এমনকি এর মতো সহজ তথ্য জানাও রোগীদের দ্রুত হৃদরোগের জন্য নির্ণয় করতে পারে।

চিকিৎসা পদ্ধতিতে ব্যবহৃত একটি আদর্শ ইসিজিতে সাতটি ইলেক্ট্রোড থাকে যা হৃদয়ের নিচের অঞ্চলের চারপাশে হালকা অর্ধবৃত্তাকার প্যাটার্নে স্থাপন করা হয়। ইলেক্ট্রোডের এই স্থাপনা রেকর্ডিংয়ের সময় ন্যূনতম শব্দ করার অনুমতি দেয় এবং আরও সামঞ্জস্যপূর্ণ পরিমাপের অনুমতি দেয়। আমাদের তৈরি ইসিজি সার্কিটের উদ্দেশ্যে, আমরা কেবল তিনটি ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করব। ইতিবাচক ইনপুট ইলেক্ট্রোড ডান অভ্যন্তরীণ কব্জিতে স্থাপন করা হবে, নেতিবাচক ইনপুট ইলেক্ট্রোড বাম অভ্যন্তরীণ কব্জিতে স্থাপন করা হবে এবং স্থল ইলেক্ট্রোড গোড়ালির সাথে সংযুক্ত থাকবে। এটি আপেক্ষিক নির্ভুলতার সাথে হৃদয় জুড়ে রিডিংয়ের অনুমতি দেবে। ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার, লো পাস ফিল্টার এবং নচ ফিল্টারের সাথে সংযুক্ত ইলেক্ট্রোডগুলির এই স্থাপনার সাথে, ইসিজি ওয়েভফর্মগুলি তৈরি সার্কিট থেকে আউটপুট সিগন্যাল হিসাবে সহজেই আলাদা করা উচিত।

দ্রষ্টব্য: এটি একটি মেডিকেল ডিভাইস নয়। এটি কেবলমাত্র সিমুলেটেড সিগন্যাল ব্যবহার করে শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে। যদি সত্যিকারের ইসিজি পরিমাপের জন্য এই সার্কিটটি ব্যবহার করেন, দয়া করে সার্কিট এবং সার্কিট-টু-ইন্সট্রুমেন্ট সংযোগগুলি সঠিক বিচ্ছিন্নতা কৌশলগুলি ব্যবহার করছে তা নিশ্চিত করুন।

ধাপ 1: ইন্সট্রুমেন্টেশন পরিবর্ধক তৈরি করুন

1000 বা 60 ডিবি লাভের সাথে একটি মাল্টিস্টেজ যন্ত্র তৈরি করতে, নিম্নলিখিত সমীকরণ প্রয়োগ করা উচিত।

লাভ = (1+2*R1/Rgain)

R1 ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারে ব্যবহৃত সমস্ত প্রতিরোধকের সমান, যা লাভ প্রতিরোধককে বাদ দিয়ে এক অর্থে সমস্ত লাভকে পরিবর্ধকের প্রথম পর্যায়ে জড়িত করে তুলবে। এটি 50.3 kΩ হতে বেছে নেওয়া হয়েছিল। লাভ প্রতিরোধক গণনা করার জন্য, এই মানটি উপরের সমীকরণে প্লাগ করা হয়েছে।

1000 = (1+2*50300/Rgain)

Rgain = 100.7

এই মান গণনা করার পর, এই ধাপে দেখানো নিচের সার্কিট হিসাবে যন্ত্র পরিবর্ধক তৈরি করা যেতে পারে। সার্কিট ডায়াগ্রামে দেখানো হিসাবে OP/AMP গুলিকে পজিটিভ এবং নেগেটিভ 15 ভোল্ট দিয়ে চালানো উচিত। প্রতিটি OP/AMP- এর বাইপাস ক্যাপাসিটারগুলিকে OP/AMP- এর কাছে ধারাবাহিকভাবে পাওয়ার সাপ্লাই দিয়ে স্থাপন করা উচিত যাতে বিদ্যুতের উৎস থেকে মাটিতে আসা যেকোনো AC সংকেতকে ভেজানো যায় যাতে OP/AMP- কে ভাজা হতে না হয় এবং যে কোনো অতিরিক্ত শব্দ হতে পারে। সংকেত। এছাড়াও, সার্কিটগুলি প্রকৃত লাভ পরীক্ষা করার জন্য, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড নোডকে একটি ইনপুট সাইন ওয়েভ দিতে হবে এবং নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড নোডটি মাটিতে সংযুক্ত থাকতে হবে। এটি সার্কিটের লাভকে 15 এমভি পিকের কম শিখরের ইনপুট সিগন্যালের সাথে সঠিকভাবে দেখা যাবে।

ধাপ ২: ২ য় অর্ডার লো পাস ফিল্টার তৈরি করুন

ইসিজি সিগন্যালের জন্য আগ্রহের ফ্রিকোয়েন্সি এর উপরে গোলমাল অপসারণের জন্য একটি দ্বিতীয় অর্ডার লো পাস ফিল্টার ব্যবহার করা হয়েছিল যা ছিল 150 Hz।

২ য় অর্ডার লো পাস ফিল্টারের গণনায় ব্যবহৃত K মান হল লাভ। যেহেতু আমরা আমাদের ফিল্টারে কোন লাভ চাই না, তাই আমরা 1 এর একটি লাভ মান বেছে নিলাম যার অর্থ ইনপুট ভোল্টেজটি আউটপুট ভোল্টেজের সমান হবে।

কে = 1

দ্বিতীয় সারির বাটারওয়ার্থ ফিল্টারের জন্য যা এই সার্কিটের জন্য ব্যবহার করা হবে, a এবং b সহগ নীচে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে। a = 1.414214 b = 1

প্রথমত, দ্বিতীয় ক্যাপাসিটরের মান অপেক্ষাকৃত বড় ক্যাপাসিটর হিসেবে বেছে নেওয়া হয় যা ল্যাব এবং বাস্তব জগতে সহজেই পাওয়া যায়।

C2 = 0.1 F

প্রথম ক্যাপাসিটরের গণনা করার জন্য, এটি এবং দ্বিতীয় ক্যাপাসিটরের মধ্যে নিম্নলিখিত সম্পর্কগুলি ব্যবহার করা হয়। এই মানটি কী হওয়া উচিত তা গণনা করার জন্য K, a এবং b সহগগুলি সমীকরণে প্লাগ করা হয়েছিল।

C1 <= C2*[a^2+4b (K-1)]/4b

C1 <= (0.1*10^-6 [1.414214^2+4*1 (1-1)]/4*1

C1 <= 50 nF

যেহেতু প্রথম ক্যাপাসিটর 50 nF এর চেয়ে কম বা সমান বলে গণনা করা হয়, নিম্নলিখিত ক্যাপাসিটরের মান নির্বাচন করা হয়েছিল।

C1 = 33 nF

এই দ্বিতীয় অর্ডার লো পাস ফিল্টারের জন্য 150 Hz এর কাট অফ ফ্রিকোয়েন্সি সহ প্রয়োজনীয় প্রথম রেজিস্টার গণনা করতে, নিম্নলিখিত সমীকরণটি গণনা করা ক্যাপাসিটরের মান এবং K, a, এবং b সহগামীগুলি ব্যবহার করে সমাধান করা হয়েছিল। R1 = 2/[(cutoff frequency)*[aC2*sqrt ([(a^2+4b (K-1)) C2^2-4bC1C2]

R1 = 9478 ওহম

দ্বিতীয় প্রতিরোধক গণনা করার জন্য, নিম্নলিখিত সমীকরণ ব্যবহার করা হয়েছিল। কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি আবার 150 Hz এবং b সহগ 1।

R2 = 1/[bC1C2R1 (cutoff ফ্রিকোয়েন্সি)^2]

R2 = 35.99 kOhm সেকেন্ড-অর্ডার নচ ফিল্টারের জন্য প্রয়োজনীয় রেসিস্টর এবং ক্যাপাসিটরের উপরোক্ত মানগুলি গণনার পর, ব্যবহার করা হবে এমন সক্রিয় লো পাস ফিল্টার দেখানোর জন্য নিম্নলিখিত সার্কিট তৈরি করা হয়েছিল। OP/AMP ডায়াগ্রামে দেখানো হিসাবে ইতিবাচক এবং নেতিবাচক 15 ভোল্ট দিয়ে চালিত। বাইপাস ক্যাপাসিটারগুলিকে বিদ্যুৎ উৎসের সাথে সংযুক্ত করা হয় যাতে উৎস থেকে বেরিয়ে আসা যে কোন এসি সিগন্যাল মাটিতে ডাইভার্ট করা হয় যাতে নিশ্চিত করা যায় যে OP/AMP এই সিগন্যাল দ্বারা ভাজা হয় না। ইসিজি সার্কিটের এই পর্যায়টি পরীক্ষা করার জন্য, ইনপুট সিগন্যাল নোডটি একটি সাইন ওয়েভের সাথে সংযুক্ত থাকতে হবে এবং 1 Hz থেকে 200 Hz পর্যন্ত একটি এসি সুইপ করতে হবে যাতে ফিল্টারটি কিভাবে কাজ করে তা দেখা যায়।

ধাপ 3: নচ ফিল্টার তৈরি করুন

কম ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত পরিমাপের জন্য নচ ফিল্টার অনেক সার্কিটের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ অংশ। কম ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে, 60 Hz এসি শব্দ অত্যন্ত সাধারণ কারণ এটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ভবনগুলির মধ্য দিয়ে চলমান এসি কারেন্টের ফ্রিকোয়েন্সি। এই 60 Hz শব্দটি অসুবিধাজনক কারণ এটি ইসিজির জন্য পাস ব্যান্ডের মাঝখানে রয়েছে, কিন্তু একটি নচ ফিল্টার সিগন্যালের বাকি অংশ সংরক্ষণ করার সময় নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি অপসারণ করতে পারে। এই খাঁজ ফিল্টারটি ডিজাইন করার সময়, একটি উচ্চ মানের ফ্যাক্টর, Q থাকা খুবই গুরুত্বপূর্ণ, যাতে নিশ্চিত করা যায় যে কাট-অফের রোল অফটি আগ্রহের বিন্দুর চারপাশে ধারালো। ইসিজি সার্কিটে ব্যবহার করা হবে এমন একটি সক্রিয় খাঁজ ফিল্টার তৈরিতে ব্যবহৃত গণনার বিস্তারিত বিবরণ নীচে।

প্রথমে সুদের ফ্রিকোয়েন্সি, 60 Hz কে Hz থেকে rad/s এ রূপান্তর করতে হবে।

ফ্রিকোয়েন্সি = 2*পাই*ফ্রিকোয়েন্সি

ফ্রিকোয়েন্সি = 376.99 রেড/সেকেন্ড

পরবর্তী, ফ্রিকোয়েন্সি কাটা ব্যান্ডউইথ গণনা করা উচিত। এই মানগুলি এমন একটি ফ্যাশনে নির্ধারিত হয় যা নিশ্চিত করে যে সুদের মূল ফ্রিকোয়েন্সি, 60 Hz সম্পূর্ণরূপে বন্ধ হয়ে গেছে এবং শুধুমাত্র আশেপাশের কয়েকটি ফ্রিকোয়েন্সি সামান্য প্রভাবিত হয়েছে।

ব্যান্ডউইথ = Cutoff2-Cutoff1

ব্যান্ডউইথ = 37.699 কোয়ালিটি ফ্যাক্টর পরবর্তী নির্ধারণ করতে হবে। মানের ফ্যাক্টর নির্ধারণ করে যে খাঁজটি কতটা তীক্ষ্ণ এবং কতটা সংকীর্ণ কাটা শুরু হয়। এটি ব্যান্ডউইথ এবং আগ্রহের ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে গণনা করা হয়। প্রশ্ন = ফ্রিকোয়েন্সি/ব্যান্ড প্রস্থ

প্রশ্ন = 10

একটি সহজলভ্য ক্যাপাসিটরের মান এই ফিল্টারের জন্য বেছে নেওয়া হয়। ক্যাপাসিটরের বড় হওয়ার প্রয়োজন নেই এবং অবশ্যই খুব ছোট হওয়া উচিত নয়।

C = 100 nF

এই সক্রিয় খাঁজ ফিল্টারে ব্যবহৃত প্রথম প্রতিরোধক গণনা করার জন্য, নিম্নোক্ত সম্পর্কটি গুণমানের ফ্যাক্টর, আগ্রহের ফ্রিকোয়েন্সি এবং নির্বাচিত ক্যাপাসিটরের সাথে জড়িত ছিল।

R1 = 1/[2QC*ফ্রিকোয়েন্সি]

R1 = 1326.29 ওহম

এই ফিল্টারে ব্যবহৃত দ্বিতীয় রেসিস্টারটি নিম্নলিখিত সম্পর্ক ব্যবহার করে গণনা করা হয়।

R2 = 2Q/[ফ্রিকোয়েন্সি*C]

R2 = 530516 ওহম

এই ফিল্টারের চূড়ান্ত প্রতিরোধকটি পূর্ববর্তী দুটি প্রতিরোধক মান ব্যবহার করে গণনা করা হয়। এটি গণনা করা প্রথম প্রতিরোধকের অনুরূপ হবে বলে আশা করা হচ্ছে।

R3 = R1*R2/[R1+R2]

R3 = 1323 ওহম

উপরে বর্ণিত সমীকরণগুলি ব্যবহার করে সমস্ত উপাদানগুলির মান গণনা করার পরে, ইসিজি সংকেতকে ব্যাহত করবে এমন 60 Hz AC শব্দটি সঠিকভাবে ফিল্টার করার জন্য নিম্নলিখিত খাঁজ ফিল্টারটি তৈরি করা উচিত। OP/AMP ধনাত্মক এবং নেতিবাচক 15 ভোল্ট দিয়ে চালিত হওয়া উচিত যেমনটি নীচের সার্কিটে দেখানো হয়েছে। বাইপাস ক্যাপাসিটারগুলি ওপি/এএমপি -র পাওয়ার সোর্স থেকে সংযুক্ত থাকে যাতে পাওয়ার সোর্স থেকে আসা যে কোনো এসি সিগন্যাল মাটিতে ডাইভার্ট করে যাতে ওপি/এএমপি ভাজা না হয়। সার্কিটের এই অংশটি পরীক্ষা করার জন্য ইনপুট সিগন্যাল একটি সাইন ওয়েভের সাথে সংযুক্ত হওয়া উচিত এবং 60 Hz সিগন্যালের ফিল্টারিং দেখার জন্য একটি এসি সুইপ 40 Hz থেকে 80 Hz পর্যন্ত করা উচিত।

ধাপ 4: হার্ট রেট গণনা করার জন্য একটি ল্যাবভিউ প্রোগ্রাম তৈরি করুন

LabVIEW হল উপকরণ চালানোর পাশাপাশি উপকরণ সংগ্রহের জন্য একটি দরকারী হাতিয়ার। ইসিজি ডেটা সংগ্রহের জন্য, একটি DAQ বোর্ড ব্যবহার করা হয় যা 1 kHz এর নমুনা হারে ইনপুট ভোল্টেজগুলি পড়বে। এই ইনপুট ভোল্টেজগুলি তখন একটি প্লটে আউটপুট হয় যা ইসিজি রেকর্ডিং প্রদর্শন করতে ব্যবহৃত হয়। সংগৃহীত ডেটাগুলি তখন সর্বাধিক সন্ধানকারীর মধ্য দিয়ে যায় যা সর্বাধিক পড়া মানগুলিকে আউটপুট করে। এই মানগুলি সর্বাধিক আউটপুটের 98% এ সর্বোচ্চ সীমা নির্ধারণ করতে দেয়। পরে, একটি পিক ডিটেক্টর ব্যবহার করা হয় যখন ডেটা সেই থ্রেশহোল্ডের চেয়ে বড়। চূড়ার মধ্যবর্তী সময়ের সাথে এই তথ্য হৃদস্পন্দন নির্ধারণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই সহজ হিসাবটি সঠিকভাবে DAQ বোর্ডের পড়া ইনপুট ভোল্টেজ থেকে হৃদস্পন্দন নির্ধারণ করবে।

ধাপ 5: পরীক্ষা

আপনার সার্কিটগুলি তৈরির পরে আপনি সেগুলি কাজে লাগাতে প্রস্তুত! প্রথমত, প্রতিটি পর্যায়ে 0.05 Hz থেকে 200 Hz পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সিগুলির এসি সুইপ দিয়ে পরীক্ষা করা উচিত। ইনপুট ভোল্টেজ 15 এমভি পিকের চেয়ে বেশি হতে হবে না যাতে সিপিএলটি ওপি/এএমপি সীমাবদ্ধতা দ্বারা প্রবাহিত না হয়। এরপরে, সমস্ত সার্কিট সংযুক্ত করুন এবং সবকিছু সঠিকভাবে কাজ করছে তা নিশ্চিত করার জন্য আবার একটি সম্পূর্ণ এসি সুইপ চালান। আপনি আপনার সম্পূর্ণ সার্কিটের আউটপুট নিয়ে সন্তুষ্ট হওয়ার পরে এটির সাথে নিজেকে সংযুক্ত করার সময়। আপনার ডান কব্জিতে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং বাম কব্জিতে নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড রাখুন। আপনার গোড়ালি উপর স্থল ইলেক্ট্রোড রাখুন। সম্পূর্ণ সার্কিটের আউটপুট আপনার DAQ বোর্ডে সংযুক্ত করুন এবং LabVIEW প্রোগ্রামটি চালান। আপনার ইসিজি সংকেত এখন কম্পিউটারে তরঙ্গাকৃতি গ্রাফে দৃশ্যমান হওয়া উচিত। যদি এটি না হয় বা বিকৃত হয় তবে সেই অনুযায়ী লাভ প্রতিরোধক পরিবর্তন করে সার্কিটের লাভ প্রায় 10 এ নামানোর চেষ্টা করুন। এটি ল্যাবভিউ প্রোগ্রাম দ্বারা সংকেত পড়ার অনুমতি দেওয়া উচিত।