সহজ ইসিজি রেকর্ডিং সার্কিট এবং ল্যাবভিউ হার্ট রেট মনিটর: ৫ টি ধাপ

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

এটি একটি মেডিকেল ডিভাইস নয়। এটি শুধুমাত্র সিমুলেটেড সিগন্যাল ব্যবহার করে শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে। যদি এই সার্কিটটি বাস্তব ইসিজি পরিমাপের জন্য ব্যবহার করা হয়, দয়া করে সার্কিট এবং সার্কিট-টু-ইন্সট্রুমেন্ট সংযোগগুলি সঠিক বিচ্ছিন্নতা কৌশল ব্যবহার করছে কিনা তা নিশ্চিত করুন।

আধুনিক স্বাস্থ্যসেবার অন্যতম মৌলিক দিক হল একটি ইসিজি, বা ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম ব্যবহার করে হার্ট ওয়েভ ক্যাপচার করার ক্ষমতা। এই কৌশলগুলি হৃদপিন্ড থেকে নির্গত বিভিন্ন বৈদ্যুতিক নিদর্শন পরিমাপের জন্য সারফেস ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করে, যাতে আউটপুটটি ডায়াগনস্টিক টুল হিসেবে ব্যবহার করা যায় যেমন হার্ট এবং ফুসফুসের অবস্থা যেমন বিভিন্ন ধরনের টাকিকার্ডিয়া, শাখা ব্লক এবং হাইপারট্রফি নির্ণয় করা যায়। এই অবস্থার নির্ণয়ের জন্য, আউটপুট তরঙ্গাকৃতি একটি সাধারণ ইসিজি সংকেতের সাথে তুলনা করা হয়।

ইসিজি তরঙ্গাকৃতি পেতে পারে এমন একটি সিস্টেম তৈরি করার জন্য, সংকেতটি প্রথমে পরিবর্ধন করতে হবে, এবং তারপর শব্দ অপসারণের জন্য যথাযথভাবে ফিল্টার করতে হবে। এটি করার জন্য, OP amps ব্যবহার করে একটি তিন পর্যায়ের সার্কিট তৈরি করা যেতে পারে।

এই নির্দেশযোগ্য নকশা করার জন্য প্রয়োজনীয় তথ্য সরবরাহ করবে এবং তারপর সারফেস ইলেকট্রোড ব্যবহার করে ইসিজি সিগন্যাল রেকর্ড করতে সক্ষম একটি সহজ সার্কিট তৈরি করবে, এবং তারপর আরও প্রক্রিয়াজাতকরণ এবং বিশ্লেষণের জন্য সেই সংকেত ফিল্টার করবে। উপরন্তু, এই নির্দেশযোগ্য সার্কিট আউটপুট এর একটি গ্রাফিক্যাল উপস্থাপনা তৈরি করার জন্য সেই সংকেত বিশ্লেষণ করার জন্য ব্যবহৃত একটি কৌশল রূপরেখা করবে, সেইসাথে ইসিজি ওয়েভফর্ম সার্কিট আউটপুট থেকে হার্ট রেট গণনা করার একটি পদ্ধতি।

দ্রষ্টব্য: প্রতিটি পর্যায়ের নকশা করার সময়, পছন্দসই সার্কিট আচরণ নিশ্চিত করার জন্য উভয় পরীক্ষামূলকভাবে এবং সিমুলেশনের মাধ্যমে এসি সুইপগুলি করতে ভুলবেন না।

ধাপ 1: ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার ডিজাইন এবং কনস্ট্রাক্ট করুন

এই ইসিজি সার্কিটের প্রথম পর্যায় হল একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার, যা তিনটি OP amps নিয়ে গঠিত। প্রথম দুটি OP amps বাফারড ইনপুট, যা পরে তৃতীয় OP amp এ খাওয়ানো হয় যা ডিফারেনশিয়াল এম্প্লিফায়ার হিসেবে কাজ করে। শরীর থেকে সংকেত বাফার করা আবশ্যক অন্যথায় আউটপুট হ্রাস পাবে কারণ শরীর বেশি স্রোত দিতে পারে না। ডিফারেনশিয়াল অ্যাম্প দুটি পরিমাপযোগ্য সম্ভাব্য পার্থক্য প্রদানের জন্য দুটি ইনপুট উত্সের মধ্যে পার্থক্য নিচ্ছে, একই সাথে সাধারণ গোলমাল বাতিল করে। এই পর্যায়ে 1000 এর লাভও রয়েছে, যা সাধারণ mV কে আরও বেশি পঠনযোগ্য ভোল্টেজে বাড়িয়ে তোলে।

ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের জন্য 1000 এর সার্কিট লাভ দেখানো সমীকরণ দ্বারা গণনা করা হয়। ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের স্টেজ 1 লাভ (2) দ্বারা গণনা করা হয়, এবং ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের স্টেজ 2 লাভ (3) দ্বারা গণনা করা হয়। K1 এবং K2 গণনা করা হয়েছিল যাতে তারা একে অপরের থেকে 15 এর বেশি মূল্যের চেয়ে আলাদা না হয়।

1000 লাভের জন্য, K1 কে 40 তে সেট করা যেতে পারে এবং K2 কে 25 এ সেট করা যেতে পারে। প্রতিরোধক মানগুলি সবই গণনা করা যেতে পারে, কিন্তু এই বিশেষ যন্ত্র পরিবর্ধক নীচের রোধক মান ব্যবহার করেছে:

R1 = 40 kΩ

R2 = 780 kΩ

R3 = 4 kΩ

R4 = 100 kΩ

ধাপ 2: নচ ফিল্টার ডিজাইন এবং কনস্ট্রাক্ট করুন

পরের ধাপ হল পাওয়ার আউটলেট থেকে আসা 60 Hz সংকেত অপসারণের জন্য একটি খাঁজ ফিল্টার।

নচ ফিল্টারে, R1 এর প্রতিরোধক মান (4), R2 এর মান (5) এবং R3 এর মান (6) দ্বারা গণনা করা হয়। সার্কিটের কোয়ালিটি ফ্যাক্টর, Q, 8 তে সেট করা হয়েছে কারণ এটি বাস্তবিকভাবে সঠিক থাকার সময় ত্রুটির যুক্তিসঙ্গত মার্জিন দেয়। Q মানটি (7) দ্বারা গণনা করা যেতে পারে। নচ ফিল্টারের শেষ নিয়ন্ত্রক সমীকরণটি ব্যান্ডউইথ গণনার জন্য ব্যবহৃত হয় এবং (8) দ্বারা বর্ণনা করা হয়। 8 এর গুণমান ফ্যাক্টর ছাড়াও, নচ ফিল্টারে অন্যান্য ডিজাইনের স্পেসিফিকেশন উপস্থিত ছিল। এই ফিল্টারটি 1 এর লাভের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যাতে এটি সংকেত পরিবর্তন না করে, যখন এটি 60 Hz সংকেত সরিয়ে দেয়।

সেই সমীকরণ অনুযায়ী, R1 = 11.0524 kΩ, R2 = 2.829 MΩ, R3 = 11.009 kΩ, এবং C1 = 15 nF

ধাপ 3: ২ য় অর্ডার বাটারওয়ার্থ লো-পাস ফিল্টার ডিজাইন এবং কনস্ট্রাক্ট করুন

চূড়ান্ত পর্যায় হল, ইসিজি তরঙ্গের সর্বোচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি উপাদান যেমন ওয়াইফাই শব্দ, এবং অন্যান্য পরিবেষ্টিত সংকেত যা আগ্রহের সংকেত থেকে বিভ্রান্ত হতে পারে তার উপরে সমস্ত সংকেত অপসারণের জন্য একটি নিম্ন-পাস ফিল্টার। এই পর্যায়ের জন্য -3dB পয়েন্টটি 150 Hz এর কাছাকাছি বা কাছাকাছি হওয়া উচিত, যেহেতু একটি ECG তরঙ্গ পরিসরে 0.05 Hz থেকে 150 Hz পর্যন্ত সংকেতগুলির মান পরিসীমা বিদ্যমান।

লো-পাস সেকেন্ড অর্ডার বাটারওয়ার্থ ফিল্টার ডিজাইন করার সময়, সার্কিটটি আবার 1 এর লাভের জন্য সেট করা হয়েছে, যা আরও সহজ সার্কিট ডিজাইনের অনুমতি দেয়। আরও কোন হিসাব করার আগে, এটা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে লো পাস ফিল্টারের কাঙ্ক্ষিত কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি 150 Hz এ সেট করা আছে। ক্যাপাসিটরের 2, C2 এর মান গণনা করে শুরু করা সবচেয়ে সহজ, কারণ অন্যান্য সমীকরণ এই মানের উপর নির্ভর করে। C2 (9) দ্বারা গণনা করা যেতে পারে। C2, C1 গণনা করা থেকে (10) গণনা করা যেতে পারে। এই নিম্ন পাস ফিল্টারের ক্ষেত্রে, সহগ a এবং b সংজ্ঞায়িত করা হয় যেখানে a = 1.414214, এবং b = 1. R1 এর প্রতিরোধক মান (11) দ্বারা গণনা করা হয়, এবং R2 এর প্রতিরোধক মান (12) দ্বারা গণনা করা হয় ।

নিম্নলিখিত মানগুলি ব্যবহার করা হয়েছিল:

R1 = 13.842kΩ

R2 = 54.36kΩ

C1 = 38 nF

C1 = 68 nF

ধাপ 4: ডেটা অর্জন এবং বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত ল্যাবভিউ প্রোগ্রাম সেটআপ করুন

এরপরে, কম্পিউটার প্রোগ্রাম ল্যাবভিউকে একটি টাস্ক তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যা একটি ইসিজি সিগন্যাল থেকে হার্টবিটের একটি গ্রাফিক্যাল উপস্থাপনা তৈরি করবে এবং একই সিগন্যাল থেকে হার্ট রেট গণনা করবে। ল্যাবভিউ প্রোগ্রামটি প্রথমে একটি DAQ বোর্ড থেকে একটি এনালগ ইনপুট গ্রহণ করে এটি সম্পন্ন করে, যা ডিজিটাল কনভার্টারের এনালগ হিসাবেও কাজ করে। এই ডিজিটাল সিগন্যালটি পরে আরও বিশ্লেষণ এবং প্লট করা হয়, যেখানে প্লটটি DAQ বোর্ডে সংকেতের ইনপুট হওয়ার গ্রাফিকাল উপস্থাপনা দেখায়। ডিজিটাল সিগন্যালের সর্বোচ্চ মান 80% গ্রহণ করে সিগন্যাল ওয়েভফর্ম বিশ্লেষণ করা হয়, এবং তারপর সিগন্যালের এই চূড়াগুলি সনাক্ত করতে পিক ডিটেক্টর ফাংশন ব্যবহার করে। একই সাথে, প্রোগ্রাম তরঙ্গাকৃতি নেয় এবং তরঙ্গাকৃতির শিখরগুলির মধ্যে সময়ের পার্থক্য গণনা করে। শিখর শনাক্তকরণ 1 বা 0 এর মানগুলির সাথে মিলিত হয়, যেখানে 1 চূড়ার অবস্থানের একটি সূচক তৈরির জন্য একটি শিখরকে প্রতিনিধিত্ব করে এবং এই সূচকটি তখন চূড়ার মধ্যে সময়ের পার্থক্যের সাথে গাণিতিকভাবে হৃদস্পন্দন গণনা করতে ব্যবহৃত হয়। প্রতি মিনিটে বিট (BPM)। ল্যাবভিউ প্রোগ্রামে যে ব্লক ডায়াগ্রামটি ব্যবহার করা হয়েছিল তা দেখানো হয়েছে।

ধাপ 5: সম্পূর্ণ সমাবেশ

একবার আপনি আপনার সমস্ত সার্কিট এবং ল্যাবভিউ প্রোগ্রাম তৈরি করেছেন এবং নিশ্চিত করেছেন যে সবকিছু সঠিকভাবে কাজ করছে, আপনি একটি ইসিজি সংকেত রেকর্ড করার জন্য প্রস্তুত। ছবি হল পূর্ণ সার্কিট সিস্টেম সমাবেশের একটি সম্ভাব্য পরিকল্পিত।

আপনার ডান হাতের কব্জিতে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং বৃত্তাকার ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার ইনপুটগুলির মধ্যে একটি এবং আপনার বাম কব্জির নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং চিত্রের মতো অন্যান্য যন্ত্রের পরিবর্ধক ইনপুট সংযুক্ত করুন। ইলেক্ট্রোড ইনপুটের ক্রম কোন ব্যাপার না। অবশেষে, আপনার গোড়ালিতে একটি গ্রাউন্ড ইলেক্ট্রোড রাখুন এবং আপনার সার্কিটে মাটিতে সংযুক্ত করুন। অভিনন্দন, আপনি রেকর্ড এবং ইসিজি সিগন্যালের জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত পদক্ষেপ সম্পন্ন করেছেন।