ইসিজি এবং হার্ট রেট ডিজিটাল মনিটর: 7 টি ধাপ (ছবি সহ)

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

একটি ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম, বা ইসিজি, হার্টের স্বাস্থ্য পরিমাপ এবং বিশ্লেষণের একটি খুব পুরানো পদ্ধতি। একটি ইসিজি থেকে যে সিগন্যালটি পড়া হয় তা একটি সুস্থ হৃদয় বা বিভিন্ন ধরণের সমস্যা নির্দেশ করতে পারে। একটি নির্ভরযোগ্য এবং সঠিক নকশা গুরুত্বপূর্ণ কারণ ইসিজি সিগন্যাল যদি বিকৃত তরঙ্গাকৃতি বা ভুল হৃদস্পন্দন দেখায়, তাহলে একজন ব্যক্তির ভুল নির্ণয় হতে পারে। লক্ষ্য হল একটি ইসিজি সার্কিট ডিজাইন করা যা ইসিজি সিগন্যাল অর্জন, পরিবর্ধন এবং ফিল্টার করতে সক্ষম। তারপরে, সেই সংকেতটিকে A/D কনভার্টারের মাধ্যমে ল্যাবভিউতে রূপান্তর করুন যাতে ইসিজি সিগন্যালের BPM- এ রিয়েল-টাইম গ্রাফ এবং হার্টবিট তৈরি হয়। আউটপুট তরঙ্গাকৃতি এই ছবির মত হওয়া উচিত।

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।

ধাপ 1: সার্কিট ডিজাইন করা

সার্কিটটি একটি ইসিজি সিগন্যাল অর্জন এবং পরিবর্ধনে সক্ষম হতে হবে। এটি করার জন্য, আমরা তিনটি সক্রিয় ফিল্টার একত্রিত করব; একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার, সেকেন্ড অর্ডার বাটারওয়ার্থ লো-পাস ফিল্টার এবং নচ ফিল্টার। ছবিতে এই সার্কিটগুলির নকশা দেখা যায়। আমরা তাদের এক এক সময়ে যাই, তারপর তাদের সম্পূর্ণ সার্কিট সম্পন্ন করার জন্য একসঙ্গে রাখুন।

ধাপ 2: যন্ত্র পরিবর্ধক

একটি ভালো সিগন্যাল পেতে ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের লাভ 1000 V/V হওয়া প্রয়োজন। ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের মাধ্যমে পরিবর্ধন দুটি পর্যায়ে ঘটে। প্রথম পর্যায়ে বাম এবং রোধকারী R1 এবং R2 এ দুটি অপ amps থাকে এবং দ্বিতীয় স্তরের পরিবর্ধনে ডানদিকে op amp এবং প্রতিরোধক R3 এবং R4 থাকে। পর্যায় 1 এবং পর্যায় 2 এর জন্য লাভ (পরিবর্ধন) সমীকরণ (1) এবং (2) দেওয়া হয়েছে।

পর্যায় 1 লাভ: K1 = 1 + (2R2/R1) (1)

পর্যায় 2 লাভ: K2 = R4/R3 (2)

সার্কিটে লাভ সম্পর্কে একটি গুরুত্বপূর্ণ নোট হল যে গুণক; যেমন চিত্র 2 এর সামগ্রিক সার্কিটের লাভ হল K1*K2। এই সমীকরণগুলি পরিকল্পিতভাবে দেখানো মান তৈরি করে। এই ফিল্টারের জন্য প্রয়োজনীয় উপকরণ হল তিনটি LM741 op amps, তিনটি 1k ohm প্রতিরোধক, দুটি 24.7 kohm প্রতিরোধক এবং দুটি 20 kohm প্রতিরোধক।

ধাপ 3: নচ ফিল্টার

পরবর্তী পর্যায়ে 60 Hz এ শব্দ কমাতে একটি নচ ফিল্টার। এই ফ্রিকোয়েন্সিটি কেটে ফেলা দরকার কারণ পাওয়ার লাইন হস্তক্ষেপের কারণে 60 Hz এ প্রচুর অতিরিক্ত শব্দ আছে, কিন্তু এটি ইসিজি সিগন্যাল থেকে উল্লেখযোগ্য কিছু বের করবে না। সার্কিটে ব্যবহৃত উপাদানগুলির মানগুলি ফ্রিকোয়েন্সি উপর ভিত্তি করে আপনি ফিল্টার করতে চান, এই ক্ষেত্রে 60 Hz (377 rad/s)। উপাদান সমীকরণ নিম্নরূপ

R1 = 1/ (6032*C)

R2 = 16 / (377*C)

R3 = (R1R2)/ (R1 + R2)

এর জন্য প্রয়োজনীয় উপকরণ ছিল একটি LM741 op amp, তিনটি প্রতিরোধক যার মান 1658 ohm, 424.4 kohm এবং 1651 ohms এবং 3 capacitors, দুটি 100 nF এবং একটি 200 nF এ।

ধাপ 4: নিম্ন পাস ফিল্টার

চূড়ান্ত পর্যায়ে একটি দ্বিতীয় অর্ডার Butterworth কম পাস ফিল্টার 250 Hz একটি cutoff ফ্রিকোয়েন্সি সঙ্গে। এটি কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি কারণ একটি ইসিজি সিগন্যাল শুধুমাত্র সর্বোচ্চ 250 Hz পর্যন্ত। ফিল্টারের উপাদানগুলির মানগুলির সমীকরণগুলি নিম্নলিখিত সমীকরণগুলিতে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে:

R1 = 2/ (1571 (1.4C2 + সাজান (1.4^2 * C2^2 - 4C1C2)))

R2 = 1 / (1571*C1*C2*R1)

C1 <(C2 *1.4^2) / 4

এই ফিল্টারের জন্য প্রয়োজনীয় উপকরণ ছিল একটি LM741 op amp, 15.3 kohm এবং 25.6 kohm এর দুটি প্রতিরোধক এবং 47 nF এবং 22 nF এর দুটি ক্যাপাসিটার।

একবার তিনটি স্তর ডিজাইন এবং নির্মিত হলে, চূড়ান্ত সার্কিটটি ছবির মতো হওয়া উচিত।

ধাপ 5: সার্কিট পরীক্ষা করা

সার্কিট তৈরির পরে, এটি সঠিকভাবে কাজ করছে কিনা তা নিশ্চিত করার জন্য এটি পরীক্ষা করা প্রয়োজন। একটি ভোল্টেজ জেনারেটর থেকে 1 Hz এ কার্ডিয়াক ইনপুট সিগন্যাল ব্যবহার করে প্রতিটি ফিল্টারে একটি এসি সুইপ চালানো প্রয়োজন। ডিবিতে মাত্রার প্রতিক্রিয়া চিত্রগুলির মতো হওয়া উচিত। যদি এসি সুইপ থেকে ফলাফল সঠিক হয়, সার্কিট শেষ এবং ব্যবহারের জন্য প্রস্তুত। যদি প্রতিক্রিয়াগুলি সঠিক না হয়, সার্কিটটি ডিবাগ করা প্রয়োজন। সবকিছুর একটি ভাল সংযোগ নিশ্চিত করার জন্য সমস্ত সংযোগ এবং পাওয়ার ইনপুট পরীক্ষা করে শুরু করুন। যদি এটি সমস্যার সমাধান না করে, তাহলে ফিল্টারগুলির উপাদানগুলির জন্য সমীকরণগুলি ব্যবহার করুন যতক্ষণ না আউটপুট যেখানে থাকা উচিত ততক্ষণ প্রতিরোধ এবং ক্যাপাসিটরের মানগুলি সামঞ্জস্য করতে।

ধাপ 6: ল্যাবভিউতে একটি VUI তৈরি করা

ল্যাবভিউ একটি ডিজিটাল ডেটা অর্জনের সফটওয়্যার যা ব্যবহারকারীকে একটি VUI বা ভার্চুয়াল ইউজার ইন্টারফেস ডিজাইন করতে দেয়। একটি DAQ বোর্ড হল একটি A/D রূপান্তরকারী যা ECG সংকেতকে ল্যাবভিউতে রূপান্তর এবং প্রেরণ করতে পারে। এই সফ্টওয়্যারটি ব্যবহার করে, ইসিজি সিগন্যালটি একটি প্রশস্ততা বনাম টাইম গ্রাফে স্পষ্টভাবে সিগন্যালটি পড়ার জন্য এবং তারপর সংকেতটিকে BPM- এ হার্টবিটে রূপান্তর করতে পারে। এর জন্য প্রথম যে জিনিসটি প্রয়োজন তা হল একটি DAQ বোর্ড যা কম্পিউটারে ল্যাবভিউতে পাঠানোর জন্য ডেটা অর্জন করে এবং এটিকে ডিজিটাল সিগন্যালে রূপান্তর করে। ল্যাবভিউ ডিজাইনে প্রথম যে জিনিসটি যোগ করা দরকার তা ছিল DAQ সহকারী, যা DAQ বোর্ড থেকে সংকেত অর্জন করে এবং নমুনা পরামিতিগুলি সংজ্ঞায়িত করে। পরবর্তী ধাপ হল একটি তরঙ্গাকৃতি গ্রাফকে VUI ডিজাইনে DAQ সহকারীর আউটপুটের সাথে সংযুক্ত করা যা ইসিজি তরঙ্গাকৃতি দেখানো ইসিজি সংকেতকে প্লট করে। এখন যেহেতু ওয়েভফর্ম গ্রাফ সম্পূর্ণ হয়েছে, হার্ট রেটের একটি সংখ্যাসূচক আউটপুট তৈরির জন্য ডেটাকেও রূপান্তর করতে হবে। এই গণনার প্রথম ধাপটি ছিল VUI- এর DAQ ডেটার আউটপুটের সাথে সর্বোচ্চ/মিনিটের উপাদানকে সংযুক্ত করে ইসিজি ডেটার সর্বাধিক খোঁজা, এবং তারপর এটিকে পিক ডিটেকশন নামক আরেকটি উপাদান এবং আউটপুট আউটপুট যা খুঁজে বের করবে সময়ের পরিবর্তন যাকে বলা হয় dt। পিক ডিটেকশন এলিমেন্টের সর্বোচ্চ/মিনিট থেকে একটি থ্রেশহোল্ডেরও প্রয়োজন ছিল যা সর্বোচ্চ মিনিটের উপাদান থেকে সর্বোচ্চ গ্রহণ করে এবং.8 দ্বারা গুণ করে সর্বোচ্চ মানের 80% খুঁজে বের করে, তারপর পিক ডিটেক্ট এলিমেন্টে ইনপুট করা হয়। এই থ্রেশহোল্ডটি শিখর সনাক্তকারী উপাদানটিকে R তরঙ্গের সর্বাধিক এবং সিগন্যালের অন্যান্য শিখরকে উপেক্ষা করার সময় সর্বোচ্চ অবস্থানটি খুঁজে পেতে অনুমতি দেয়। চূড়ার অবস্থানগুলি তখন VUI- এর পরের যোগ করা একটি সূচক অ্যারে উপাদানে পাঠানো হয়েছিল। ইনডেক্স অ্যারে এলিমেন্টটি অ্যারেতে সঞ্চয় করার জন্য সেট করা হয়েছিল এবং ইনডেক্স 0 থেকে শুরু হচ্ছে, এবং তারপর আরেকটি 1 এর একটি সূচক দিয়ে শুরু হচ্ছে। তারপর, দুটি পিক লোকেশনের পার্থক্য খুঁজে পেতে একে অপরের থেকে বিয়োগ করা হয়েছে, যা সংখ্যার সাথে মিলে যায় প্রতিটি শিখরের মধ্যে পয়েন্ট। প্রতিটি পয়েন্টের মধ্যে সময়ের ব্যবধান দ্বারা গুণিত পয়েন্টের সংখ্যা প্রতিটি বীট হওয়ার সময় লাগে। এটি dt উপাদান থেকে আউটপুট এবং দুটি অ্যারের বিয়োগ থেকে আউটপুট গুণ করে সম্পন্ন হয়েছিল। এই সংখ্যাটি তখন minute০ দ্বারা ভাগ করা হয়েছিল, প্রতি মিনিটে বিট খুঁজে বের করার জন্য, এবং তারপর VUI- এ একটি সংখ্যাসূচক সূচক উপাদান ব্যবহার করে আউটপুট করা হয়েছিল। ল্যাবভিউতে ভিইউআই ডিজাইনের সেটআপ চিত্রটিতে দেখানো হয়েছে।

ধাপ 7: সব একসাথে রাখুন

একবার ভিউআই ল্যাবভিউতে শেষ হয়ে গেলে, চূড়ান্ত ধাপটি সার্কিটটিকে ডিএকিউ বোর্ডের সাথে সংযুক্ত করা, তাই সংকেতটি সার্কিটের মধ্য দিয়ে বোর্ডে, তারপর ল্যাবভিউতে চলে। যদি সবকিছু ঠিকঠাক কাজ করে, তাহলে 1 Hz সংকেতটি ছবিতে দেখানো তরঙ্গাকৃতি এবং প্রতি মিনিটে 60 বিট হার্টবিট তৈরি করতে হবে। এখন আপনার একটি কার্যকরী ইসিজি এবং হার্ট রেট ডিজিটাল মনিটর আছে।