آموزش ساخت شبیه ساز ECG

یکی از تجهیزات مهم برای تست تجهیزات پزشکی در کارگاه های مهندسی پزشکی تستر یا شبیه ساز ECG قلب بیماراست. شبیه ساز ECG بیمار به مانیتور ECG متصل می شود و سیگنال ECG معمولی را نمایش می دهد. تنها با چنین تستر و شبیه سازی می توان یک مانیتور ECG را تعمیر، توابع و تنظیمات آلارم آن و قطعی اتصالات کابل بیمار را بررسی کرد. شبیه سازی بیمار معمولا هزینه های بالایی دارد که برای کارگاه های مهندسی پزشکی در بیمارستان های کوچک کشورهای در حال توسعه این هزینه ها قابل تامین نمی باشد.

اما ساخت و طراحی یک مدار الکترونیکی که بتواند سیگنال های ECG را شبیه سازی نماید نباید بیش از حد دشوار و هزینه ی بالایی داشته باشد. که در اینجا می خواهیم به شما روش ساخت شبیه ساز ECG را بدون IC خاص یاعجیب و همچین قطعاتی که به راحتی می توان آنها را دربردهای الکترونیکی و یا فروشگا ها پیدا کرد و در دسترس اند معرفی کنیم. در این مدار از یک کریستال کوارتز برای شبیه سازی و ایجاد سیگنال ۶۰ و ۱۲۰ ECG قلب استفاده شده است.

توضیح در مورد عملکرد شبیه ساز ECG :

سیگنال ECG بالا از ساختار پیچیده ای تشکیل شده است که میتوان آن را توسط سیگنال های مختلف به وجود آورد.سیگنال های P، Q، R، S، T، در مراحل مختلف تشکیل می شود و پس از یک شیفت رجیستر در سمت راست تکرار می شود RC. (مقاومت و خازن)ترکیب فرکانس و دامنه امواج است.

IC1 (آی سی شماره ۱)از یک نوسان ساز و یک شیفت دهنده رجیستر تشکیل شده است. در خروجی pin10 یک سیگنال ۱۶ هرتز که باعث محرک IC2 (آی سی شماره ۲)می باشد. IC2 یک شمارنده با ۱۰ خروجی است. زمانی که خروجی ۰ از IC2 فعال است (pin3) درR-C ترکیبی از R8،C5  که موج P را تولید می کند.وقتی که شمارنده به خروجی۳ (pin10) برای ایجاد موج R که توسط R4، C4 ایجاد می شود بخش منفی توسط دو دیود وشبیه ساز موج S کاهش می یابد. زمانی که خروجی ۵ فعال است (PIN1) موج T توسط R7 و C5 ایجاد می شود.خروجی هایی که به هم متصل نیستند مکث مورد نیاز بین سیگنال ها را ایجاد میکنند وتمام سیگنال ها را با هم از طریق R3 و R6 که هم سطح دامنه مربوطه است قرار می دهد.

هنگامی که یک دنباله به پایان رسید شیفت ثبات یا رجیستر متوقف می شود. خروجی ۹ (pin11) با EN- ورودی (pin13) متصل می شود.

تنها زمانی که یک پالس مجدد به شمارنده (pin15) می رسد شمارنده دوباره شروع می شود. این شروع دوباره نیز توسط IC1 ایجاد شده است. زیرا علاوه بر سیگنال ۱۶ هرتز برای راه اندازی IC همچنین یک سیگنال ۱ هرتز و ۰٫۵ هرتز در pin14 و pin13 که مرتبط با نرخ ضربان قلب) ۶۰و۱۲۰ (سوئیچ۲)را ایجاد می کند.

بنابراین سیگنال مربعی به یک پالس سوزنی مثبت تبدیل می شود. این کار توسط ترکیبی از المان های C6، R11، D4، R10 انجام می شود. از آنجا که این پالس زودتر یا دیرتر می آید (۰٫۵ هرتز یا ۱ هرتز( فقط در طول دوره U کوتاه تر یا بلند تر است و تاثیری در شکل موج PQRST ندارد. ال ای دی کوچک D3 با مقاومت R5 به خروجی ۳ (IC2 ,Pin7) و در طول هر دوره بر روی R چشمک می زند. ترکیب مقامت های پایانی مدار R12-R15 سیگنال بایپلار را از برد الکترونیکی در خروجی به سه سیگنال قطبی مورد نیاز تبدیل می کند

توجه:

این مدار برای دستگاه های الکترونیکی زیادی طراحی شده است و تمامی قطعات را می توان از روی برد های قدیمی الکترونیکی و یا از فروشگاه الکترونیکی تهیه کرد. اما اگر در پیدا کردن کریستال ساعت به مشکل برخورد کردید می توانید از کریستال ۴٫۴۳ مگاهرتز به جای کریستال ۴٫۱۹۴۳ مگاهرتز که در تلویزیون ها هم به کار برده شده استفاده کنید.سیگنال خروجی با این کریستال نیز خوب می باشد اما ضربان قلب به ۶۳ و ۱۲۷ ضربه در دقیقه تغییر خواهد کرد.

قطعات مورد نیاز برای ساخت شبیه ساز ECG :

برای ساخت شبیه ساز ECG می توان از قطعات الکترونیکی زیر استفاده کرد.

R1 = 4K7
R2, R8 = 1M
R3, R4, R9, R10, R11, R12, R13 = 100K
R5 = 1K
R6, R7 = 470K
R14, R15 = 220
C1 = 22 p
C2 = 82 p
C3, C4, C5, C6 = 220n
IC1 = HEF4521B
IC2 = HCC/HCF4017B
D1, D2, D4 = 1N4148
cristal = 4.1943 Mhz
D3 = LED 3 mm
۲x IC sockets 16 pin

شماتیکی از اولین طراحی وساخت شبیه ساز ECG

شماتیکی ثانویه از طراحی وساخت شبیه ساز ECG