ईसीजी सर्किट: 7 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

एक ईसीजी एक परीक्षण है जो हृदय की लय और गतिविधि को रिकॉर्ड करके हृदय की विद्युत गतिविधि को मापता है। यह एक इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफ़ मशीन से जुड़े लीड का उपयोग करके दिल से सिग्नल लेने और पढ़ने का काम करता है। यह निर्देश आपको दिखाएगा कि एक सर्किट कैसे बनाया जाए जो हृदय के बायोइलेक्ट्रिक सिग्नल को रिकॉर्ड, फ़िल्टर और प्रदर्शित करता है। यह एक चिकित्सा उपकरण नहीं है। यह केवल नकली संकेतों का उपयोग करके शैक्षिक उद्देश्यों के लिए है। यदि वास्तविक ईसीजी माप के लिए इस सर्किट का उपयोग कर रहे हैं, तो कृपया सुनिश्चित करें कि सर्किट और सर्किट-टू-इंस्ट्रूमेंट कनेक्शन उचित अलगाव तकनीकों का उपयोग कर रहे हैं।

इस सर्किट में लैब व्यू प्रोग्राम के साथ श्रृंखला में एक साथ तारित तीन अलग-अलग चरण होते हैं। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर में प्रतिरोधों की गणना 975 के लाभ के साथ की गई थी ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि हृदय से छोटे संकेतों को अभी भी सर्किट में उठाया जा सकता है। नॉच फिल्टर दीवार में लगे पावर आउटलेट से 60 हर्ट्ज़ का शोर निकालता है। कम पास फिल्टर यह सुनिश्चित करता है कि बेहतर सिग्नल डिटेक्शन के लिए सर्किट से उच्च आवृत्ति शोर को हटा दिया जाए।

इस निर्देश को शुरू करने से पहले, uA741 जनरल पर्पस ऑपरेशनल एम्पलीफायर से खुद को परिचित करना मददगार होगा। op-amp में अलग-अलग पिन के अलग-अलग उद्देश्य होते हैं और यदि वे गलत तरीके से जुड़े हुए हैं तो सर्किट काम नहीं करेगा। पिन को ब्रेडबोर्ड से गलत तरीके से जोड़ना भी op-amp को तलने और इसे गैर-कार्यात्मक बनाने का एक आसान तरीका है। नीचे दिए गए लिंक में इस निर्देश में op-amps के लिए उपयोग किया जाने वाला योजनाबद्ध है।

छवि स्रोत:

चरण 1: सामग्री एकत्र करें

फिल्टर के सभी 3 चरणों के लिए आवश्यक सामग्री:

• आस्टसीलस्कप
• फलन जनक
• बिजली की आपूर्ति (+15 वी, -15 वी)
• सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड
• विभिन्न केले केबल और मगरमच्छ क्लिप
• ईसीजी इलेक्ट्रोड स्टिकर
• विभिन्न जम्पर तार

इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर:

• 3 ऑप-एम्प्स (uA741)

• प्रतिरोधक:

  • 1 केΩ एक्स 3
  • १२ केΩ एक्स २
  • 39 केΩ एक्स 2

नोच फिल्टर:

• 1 सेशन-amp (uA741)

• प्रतिरोधक:

  • १.६ केΩ एक्स २
  • ४१७ को

• संधारित्र:

  • १०० एनएफ एक्स २
  • 200 एनएफ

लो पास फिल्टर:

• 1 ऑप-एम्प (uA741)

• प्रतिरोधक:

  • २३.८ किलो
  • 43 kΩ

• संधारित्र:

  • 22 एनएफ
  • 47 एनएफ

चरण 2: इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर बनाएं

जैविक संकेत अक्सर केवल 0.2 और 2 mV [2] के बीच वोल्टेज का उत्पादन करते हैं। ये वोल्टेज आस्टसीलस्कप पर विश्लेषण करने के लिए बहुत छोटे हैं इसलिए हमें एक एम्पलीफायर बनाने की आवश्यकता है।

आपका सर्किट बनने के बाद, यह सुनिश्चित करने के लिए परीक्षण करें कि यह वाउट पर वोल्टेज को मापकर सही तरीके से काम कर रहा है (ऊपर की छवि में नोड 2 के रूप में दिखाया गया है)। हमने अपने इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर को 20 mV के इनपुट आयाम वोल्टेज के साथ साइन वेव भेजने के लिए फ़ंक्शन जनरेटर का उपयोग किया। इससे बहुत ऊपर की कोई भी चीज़ आपको वह परिणाम नहीं देगी जिसकी आप तलाश कर रहे हैं क्योंकि op amps को केवल -15 और +15 V की एक निश्चित मात्रा में शक्ति मिल रही थी। फ़ंक्शन जनरेटर के आउटपुट की तुलना अपने इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के आउटपुट से करें और १००० वी के करीब के लाभ की तलाश करें। (वाउट/विन १००० के बहुत करीब होना चाहिए)।

समस्या निवारण के लिए युक्ति: सुनिश्चित करें कि सभी प्रतिरोधक kΩ श्रेणी में हैं।

[2] "उच्च प्रदर्शन इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी) सिग्नल कंडीशनिंग | शिक्षा | एनालॉग डिवाइस।” [ऑनलाइन]। उपलब्ध: https://www.analog.com/en/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html। [प्रवेश किया: १०-दिसंबर-२०१७]।]

चरण 3: नॉच फ़िल्टर बनाएं

हमारे नॉच फिल्टर को 60 हर्ट्ज पर आवृत्ति को फ़िल्टर करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। हम अपने सिग्नल से 60 हर्ट्ज को फ़िल्टर करना चाहते हैं क्योंकि यह विद्युत आउटलेट में पाए जाने वाले प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति है।

पायदान फ़िल्टर का परीक्षण करते समय, इनपुट और आउटपुट ग्राफ़ के बीच पीक-टू-पीक अनुपात को मापें। 60 हर्ट्ज पर, -20 डीबी या बेहतर का अनुपात होना चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि -20 डीबी पर, आउटपुट वोल्टेज अनिवार्य रूप से 0V है, जिसका अर्थ है कि आपने 60 हर्ट्ज पर सिग्नल को सफलतापूर्वक फ़िल्टर कर दिया है! यह सुनिश्चित करने के लिए कि कोई अन्य आवृत्तियों को गलती से फ़िल्टर नहीं किया जा रहा है, 60 हर्ट्ज के आसपास परीक्षण आवृत्तियों के साथ-साथ।

समस्या निवारण के लिए युक्ति: यदि आप ६० हर्ट्ज पर ठीक -20dB नहीं प्राप्त कर सकते हैं, तो एक रोकनेवाला चुनें और वांछित परिणाम प्राप्त होने तक इसे थोड़ा बदल दें। हमें तब तक R2 के मूल्य के साथ खेलना था जब तक हमें वांछित परिणाम नहीं मिल जाते।

चरण 4: लो पास फ़िल्टर बनाएँ

हमारा लो पास फिल्टर 150 हर्ट्ज की कटऑफ फ्रीक्वेंसी के साथ डिजाइन किया गया था। हमने इस कटऑफ को इसलिए चुना क्योंकि ईसीजी के लिए व्यापक डायग्नोस्टिक रेंज 0.05 हर्ट्ज - 150 हर्ट्ज है, एक गतिहीन और कम शोर वाले वातावरण को मानते हुए [3]। लो पास फिल्टर मांसपेशियों या शरीर के अन्य हिस्सों से आने वाले उच्च आवृत्ति के शोर से छुटकारा पाने में सक्षम है [4]।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह सही ढंग से काम कर रहा है, इस सर्किट का परीक्षण करने के लिए, वाउट को मापें (सर्किट आरेख में नोड 1 के रूप में दिखाया गया है)। 150 हर्ट्ज पर, आउटपुट सिग्नल का आयाम इनपुट सिग्नल के आयाम का 0.7 गुना होना चाहिए। हमने आसानी से यह देखने में सक्षम होने के लिए 1V के इनपुट सिग्नल का उपयोग किया कि हमारा आउटपुट 150 हर्ट्ज पर 0.7 होना चाहिए।

समस्या निवारण के लिए सुझाव: जब तक आपकी कटऑफ आवृत्ति 150 हर्ट्ज के कुछ हर्ट्ज के भीतर है तब भी आपका सर्किट काम करना चाहिए। हमारा कटऑफ 153 हर्ट्ज रहा। शरीर में जैविक संकेतों की सीमा में थोड़ा उतार-चढ़ाव होगा, इसलिए जब तक आप कुछ हर्ट्ज से अधिक बंद नहीं होते हैं, तब भी आपका सर्किट काम करना चाहिए।

[३] "ईसीजी फिल्टर | मेडटेक।" [ऑनलाइन]। उपलब्ध: https://www.medteq.info/med/ECGFilters। [प्रवेश किया: १०-दिसंबर-२०१७]।

[४] के.एल. वेंकटचलम, जे.ई. हेरब्रांडसन, और एस.जे. असीर्वथम, "इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिस्ट के लिए सिग्नल और सिग्नल प्रोसेसिंग: भाग I: इलेक्ट्रोग्राम एक्विजिशन," सर्किल। अतालता इलेक्ट्रोफिजियोल।, वॉल्यूम। 4, नहीं। 6, पीपी। 965-973, दिसंबर 2011।

चरण 5: लैब व्यू प्रोग्राम बनाएं

[५] "बीएमई ३०५ डिजाइन लैब प्रोजेक्ट" (पतन २०१७)।

यह लैबव्यू ब्लॉक आरेख कार्यक्रम के माध्यम से जाने वाले सिग्नल का विश्लेषण करने, ईसीजी चोटियों का पता लगाने, चोटियों के बीच समय के अंतर को इकट्ठा करने और गणितीय रूप से बीपीएम की गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह ईसीजी तरंग का एक ग्राफ भी आउटपुट करता है।

चरण 6: तीनों चरणों को कनेक्ट करें

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के आउटपुट को नॉच फिल्टर के इनपुट और नॉच फिल्टर के आउटपुट को लो पास फिल्टर के इनपुट से जोड़कर सीरीज में सभी तीन सर्किट कनेक्ट करें। लो पास फिल्टर के आउटपुट को DAQ असिस्टेंट से कनेक्ट करें और DAQ असिस्टेंट को कंप्यूटर से कनेक्ट करें। सर्किट को एक साथ तार करते समय, सुनिश्चित करें कि प्रत्येक ब्रेडबोर्ड के लिए पावर स्ट्रिप्स जुड़े हुए हैं और ग्राउंड स्ट्रिप्स सभी एक ही ग्राउंड टर्मिनल से जुड़े हुए हैं।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर में, दूसरे ऑप-एम्प को भूमिगत करने की आवश्यकता होती है ताकि दो इलेक्ट्रोड लीड जो परीक्षण विषय से जुड़े हों, प्रत्येक उस फिल्टर के पहले चरण में एक अलग ऑप amp से जुड़ सकें।

चरण 7: मानव परीक्षण विषय से संकेत प्राप्त करें

प्रत्येक कलाई पर एक इलेक्ट्रोड स्टिकर लगाया जाना चाहिए, और एक को जमीन के लिए टखने पर रखा जाना चाहिए। दो कलाई इलेक्ट्रोड को इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर और टखने को जमीन से जोड़ने के लिए मगरमच्छ क्लिप का उपयोग करें। तैयार होने पर, LabView प्रोग्राम पर "रन" पर क्लिक करें और स्क्रीन पर अपनी हृदय गति और ईसीजी देखें!