ईसीजी मॉनिटर: 8 कदम

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

सूचना: 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।

इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी हृदय की गतिविधि के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए रोगी के हृदय द्वारा उत्पन्न विद्युत संकेतों को रिकॉर्ड करने की प्रक्रिया है। विद्युत संकेत को प्रभावी ढंग से पकड़ने के लिए, इसे विद्युत घटकों के माध्यम से फ़िल्टर और प्रवर्धित किया जाना चाहिए। उपयोगकर्ता को जानकारी भी स्पष्ट और प्रभावी तरीके से प्रस्तुत की जानी चाहिए।

निम्नलिखित निर्देश योग्य रूपरेखा बताता है कि प्रवर्धन / फ़िल्टरिंग सर्किटरी के साथ-साथ एक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस कैसे बनाया जाए। इसमें लैबव्यू में इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर, नॉच फिल्टर, लो पास फिल्टर और यूजर इंटरफेस बनाना शामिल है।

प्रक्रिया में पहला कदम एनालॉग सर्किट की आवश्यकताओं को परिभाषित करना है। आवश्यकताओं को परिभाषित करने के बाद, निर्णय लिया जाता है कि कौन से प्राथमिक घटक सर्किट का गठन करेंगे। बाद में, इन प्रमुख घटकों की विशेषताओं से संबंधित छोटे विवरणों को संबोधित किया जाता है, और अंत में सर्किट में प्रत्येक प्रतिरोधी और संधारित्र के सटीक मूल्यों को परिभाषित करके सर्किट डिजाइन चरण समाप्त होता है।

चरण 1: आवश्यकताओं और प्राथमिक घटकों को परिभाषित करना

सर्किट का काम रोगी द्वारा उत्पन्न ईसीजी सिग्नल को बढ़ाना है, और सभी संबंधित शोर को फ़िल्टर करना है। कच्चे सिग्नल में लगभग 2 mV के अधिकतम आयाम और क्यूआरएस कॉम्प्लेक्स में 100 हर्ट्ज से 250 हर्ट्ज की सीमा में आवृत्ति घटकों के साथ एक जटिल तरंग होती है। यह प्रवर्धित और रिकॉर्ड किए जाने का संकेत है।

रुचि के उस संकेत के ऊपर, कई स्रोतों से शोर उत्पन्न होता है। बिजली की आपूर्ति 60 हर्ट्ज शोर उत्पन्न करती है और रोगी आंदोलन 1 हर्ट्ज से कम की सीमा में कलाकृतियों का उत्पादन करता है। अधिक उच्च आवृत्ति शोर पृष्ठभूमि विकिरण और सेल फोन और वायरलेस इंटरनेट जैसे दूरसंचार संकेतों से पेश किया जाता है। शोर का यह संग्रह फ़िल्टर किया जाने वाला संकेत है।

सर्किट को पहले कच्चे सिग्नल को बढ़ाना चाहिए। इसके बाद इसे 60 हर्ट्ज़ शोर और 160 हर्ट्ज़ से ऊपर के किसी भी अन्य शोर को फ़िल्टर करना होगा। रोगी की गति से जुड़े कम आवृत्ति वाले शोर को फ़िल्टर करना अनावश्यक समझा जाता है, क्योंकि रोगी को केवल स्थिर रहने का निर्देश दिया जा सकता है।

चूंकि सिग्नल को रोगी पर स्थित दो इलेक्ट्रोडों के बीच संभावित अंतर के रूप में मापा जाता है, इसलिए एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के उपयोग के माध्यम से प्रवर्धन प्राप्त किया जाता है। एक साधारण अंतर एम्पलीफायर का भी उपयोग किया जा सकता है, लेकिन शोर अस्वीकृति और सहनशीलता के संबंध में उपकरण एएमपीएस अक्सर बेहतर प्रदर्शन करते हैं। 60 हर्ट्ज फ़िल्टरिंग एक पायदान फ़िल्टर के उपयोग के माध्यम से प्राप्त की जाती है, और शेष उच्च आवृत्ति फ़िल्टरिंग कम-पास फ़िल्टर के उपयोग के माध्यम से प्राप्त की जाती है। ये तीन तत्व पूरे एनालॉग सर्किट को बनाते हैं।

सर्किट के तीन तत्वों को जानने के बाद, छोटे विवरणों को लाभ, कटऑफ आवृत्तियों और घटकों के बैंडविंड से संबंधित परिभाषित किया जा सकता है।

इंस्ट्रूमेंटेशन amp को 670 के लाभ पर सेट किया जाएगा। यह एक छोटे ईसीजी सिग्नल को रिकॉर्ड करने के लिए काफी बड़ा है, लेकिन यह भी सुनिश्चित करने के लिए काफी छोटा है कि ऑप-एम्प्स 20 एमवी के पास सिग्नल के साथ सर्किट का परीक्षण करते समय उनकी रैखिक सीमा के भीतर व्यवहार करते हैं, जैसा कि कुछ फ़ंक्शन जनरेटर पर न्यूनतम है।

नॉच फिल्टर 60 हर्ट्ज पर केंद्रित होगा।

लो पास फिल्टर की कटऑफ फ्रीक्वेंसी 160 हर्ट्ज होगी। यह अभी भी अधिकांश क्यूआरएस परिसर को कैप्चर करना चाहिए और उच्च आवृत्ति पृष्ठभूमि शोर को अस्वीकार करना चाहिए।

चरण 2: इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर

ऊपर दिए गए स्कीमैटिक्स इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का वर्णन करते हैं।

एम्पलीफायर के दो चरण हैं। पहले चरण में ऊपर की छवियों के बाईं ओर दो ऑप-एम्प होते हैं, और दूसरे चरण में दाईं ओर एकल ऑप-एम्प होते हैं। इनमें से प्रत्येक के लाभ को इच्छानुसार संशोधित किया जा सकता है, लेकिन हमने इसे 670 वी/वी के लाभ के साथ बनाने का निर्णय लिया है। यह निम्नलिखित प्रतिरोध मूल्यों के साथ प्राप्त किया जा सकता है:

R1: १०० ओम

R2: 3300 ओम

R3: १०० ओम

R4: 1000 ओम

चरण 3: पायदान फ़िल्टर

ऊपर दिए गए स्कीमैटिक्स नॉच फिल्टर का वर्णन करते हैं। यह एक सक्रिय फ़िल्टर है, इसलिए यदि हम चाहें तो इसे बढ़ाना या सिग्नल को क्षीण करना चुन सकते हैं, लेकिन हमने पहले से ही सभी आवश्यक प्रवर्धन हासिल कर लिए हैं, इसलिए हम इस सेशन के लिए एक का लाभ चुनते हैं। केंद्र आवृत्ति 60 हर्ट्ज होनी चाहिए और गुणवत्ता कारक 8 होना चाहिए। इसे निम्नलिखित घटक मूल्यों के साथ प्राप्त किया जा सकता है:

R1: 503 ओम

आर २: १२८६१२ ओहम्स

R3: 503 ओम

सी: 0.33 माइक्रोफ़ारड्स

चरण 4: कम पास फ़िल्टर

फिर से, यह एक सक्रिय फ़िल्टर है, इसलिए हम अपनी इच्छानुसार कोई भी लाभ चुन सकते हैं, लेकिन हम 1 चुनेंगे। यह ऊपर R4 को शॉर्ट सर्किट में, और R3 को एक ओपन सर्किट में बदलकर पूरा किया जाता है। बाकी, अन्य घटकों के साथ, व्यक्तिगत तत्व मान प्राप्त करने के लिए सर्किट को नियंत्रित करने वाले समीकरणों के संयोजन में हमारी पूर्व परिभाषित आवश्यकताओं का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है:

R1: १२०५६ ओम

R2: 19873.6 ओम

C1: 0.047 माइक्रोफ़ारड्स

C2: 0.1 माइक्रोफ़ारड्स

चरण 5: वस्तुतः पूर्ण सर्किट डिजाइन करें

वर्चुअल सर्किट बिल्डिंग सॉफ्टवेयर जैसे PSPICE में सर्किट डिजाइन करना वास्तविक एनालॉग सर्किट फैब्रिकेशन पर जाने से पहले त्रुटियों को पकड़ने और योजनाओं को मजबूत करने में बहुत मददगार हो सकता है। इस बिंदु पर, कोई भी सर्किट के एसी स्वीप को कैप्चर कर सकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सब कुछ योजना के अनुसार व्यवहार करता है।

चरण 6: पूर्ण सर्किट बनाएँ

सर्किट को किसी भी तरह से बनाया जा सकता है, लेकिन इस मामले के लिए एक ब्रेडबोर्ड चुना गया था।

ब्रेडबोर्ड पर असेंबली की सिफारिश की जाती है क्योंकि यह सोल्डरिंग की तुलना में आसान है, लेकिन सोल्डरिंग अधिक स्थायित्व देगा। बिजली के स्रोत के समानांतर जमीन पर 0.1 माइक्रोफ़ारड बाईपास कैपेसिटर लगाने की भी सिफारिश की जाती है, क्योंकि यह निरंतर शक्ति से अवांछित विचलन को खत्म करने में मदद करता है।

चरण 7: लैबव्यू यूजर इंटरफेस

LabVIEW यूजर इंटरफेस ईसीजी सिग्नल के एनालॉग सिग्नल से विजुअल और न्यूमेरिकल रिप्रेजेंटेशन में बदलने का एक साधन है, जिसकी व्याख्या करना उपयोगकर्ता के लिए आसान है। एक DAQ बोर्ड का उपयोग सिग्नल को एनालॉग से डिजिटल में बदलने के लिए किया जाता है, और डेटा को LabVIEW में आयात किया जाता है।

सॉफ्टवेयर एक ऑब्जेक्ट-आधारित प्रोग्राम है जो डेटा प्रोसेसिंग और इंटरफ़ेस निर्माण में मदद करता है। डेटा को पहले ग्राफ द्वारा नेत्रहीन रूप से दर्शाया जाता है, और फिर कुछ सिग्नल प्रोसेसिंग को दिल की धड़कन की आवृत्ति निर्धारित करने के लिए किया जाता है ताकि इसे ग्राफ के बगल में प्रदर्शित किया जा सके।

हृदय गति आवृत्ति निर्धारित करने के लिए, किसी को दिल की धड़कन का पता लगाना चाहिए। इसे लैब व्यू के पीक डिटेक्शन ऑब्जेक्ट के साथ पूरा किया जा सकता है। ऑब्जेक्ट प्राप्त डेटा सरणी में चोटियों के सूचकांकों को आउटपुट करता है, जिसे तब गणना में उपयोग किया जा सकता है जो दिल की धड़कन के बीच गुजरने वाले समय को निर्धारित करता है।

चूँकि LabVIEW विवरण पूरी तरह से भिन्न निर्देशयोग्य होगा, इसलिए हम विवरण को किसी अन्य स्रोत पर छोड़ देंगे। कार्यक्रम की सटीक कार्यप्रणाली को ऊपर प्रस्तुत ब्लॉक आरेख में देखा जा सकता है।

चरण 8: लैबव्यू फाइनल यूजर इंटरफेस

अंतिम उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस बीट्स प्रति मिनट में हृदय आवृत्ति रीडआउट के साथ एक प्रवर्धित, फ़िल्टर्ड, परिवर्तित और संसाधित संकेत प्रदर्शित करता है