Генератор кардіосигналу (імітатор ЕКГ) призначений для перевірки та ремонту кардіографів, моніторів Холтера та кардіоблоків реанімаційних моніторів та дефібриляторів. Генератор ЕКГ сигналу - портативний прилад з живленням від вбудованого літієвого акумулятора.
Є можливість підключати кабелю зі штекерами 4 мм із пружиною (banana), DIN3.0 (Pro версія) та контактами типу "кнопка" або "затискач". br />Прилад для перевірки кардіографів генерує сигнали прямокутної форми з тривалістю імпульсу = тривалості паузи (шпаруватість = 2), і сигнал, що імітує роботу серця (кардіоподібний сигнал).
Прилад може бути використаний для:
1. Перевірки амплітуди запису з усіх відведень. Для цього на вибрану групу відведень подається П-подібний сигнал амплітудою 1 мВ і частотою 1 Гц (60 уд/хв) або 2 Гц (120 уд/хв).
2. Перевірка загальної функціональності електрокардіографів, а також для імітації хворого під час перевірки стрес-систем. Генератор ЕКГ формує кардіоподібний сигнал частотою 1 Гц (60 уд/хв) за всіма відведеннями одночасно.
Мал. 1 Зовнішній вигляд генератора кардіосигналу (імітатора ЕКГ).
Основні характеристики приладу для перевірки кардіографів (генератора кардіосигналу):
Сигнал прямокутної форми амплітудою 1.0 мВ, та частотою 1 Гц (60 уд/хв) та 2 Гц (120 уд/хв).
Сигнал, що імітує роботу серця, має ненормовану амплітуду (порядку 1.0 мВ) і частоту 1 Гц (60 уд/хв). Режими виходу - сигнал на обрану групу відведень або сигнал одночасно по всіх відведеннях. Частота сигналу стабілізована кварцем, амплітуда - вбудованим стабілізатором напруги.
Імітатор ЕКГ портативний, живиться від вбудованого літію - полімерного акумулятора.
Зарядка проводиться через роз'єм mini-USB.
Час повної зарядки вбудованого акумулятора -3 години.
Процес зарядки контролюється вбудованим контролером, перезаряджання виключено. Стан зарядки контролюється світлодіодом.
Повної зарядки акумулятора вистачає не менше, ніж на 48 годин безперервної роботи генератора кардіосигналу.
Габарити приладу: довжина 133 мм, ширина 80 мм, висота 54 мм.
Режим роботи - може працювати цілодобово без перерв.
Вага генератора кардіосигналу без приладдя 170 гр.
Робочий діапазон температур 0 - +50 OC
Діапазон температур зберігання -40 - +50 OC
Мал. 2 Форма сигналу у режимі генерації кардіоподібного сигналу (імітатора ЕКГ).
Простий малогабаритний прилад для перевірки кардіографів (генератор кардіосигналу) без мікроконтролера та ПЗП (прототип).
При розробці генератора кардіосигналу (приладу для перевірки кардіографів) ставилося завдання забезпечити прийнятні експлуатаційні характеристики при максимальній простоті та надійності конструкції. Як показала багаторічна практика, прилад повинен бути портативним (малогабаритним, легким), живитись від вбудованого акумулятора та мати контакти для підключення як кардіографів, так і кардіомоніторів. Для більшості практичних випадків вистачає прямокутного вихідного сигналу з декількома фіксованими значеннями амплітуди та частоти. Для простоти повторення конструкції вирішили обійтися без мікроконтролера. Як показала згодом практика експлуатації, що генерується мікроконтролером серія сигналів, що якісно імітують сигнали серця, необхідна лише для перевірки автоматичної постановки діагнозу кардіографами, та й демонстрації роботи клієнту. А, наприклад, для перевірки комплексів стрес-тесту цілком достатньо сигналу, що генерується пропонованим імітатором ЕКГ.
Виходячи з цих вимог була розроблена та випробувана схема генератора кардіосигналу (імітатора ЕКГ) версії 1.0 (прототип), зображена на Мал. 3. Тут і далі при завантаженні малюнки матимуть вихідний розмір.
Мал. 3 Схема прототипу (версії 1.0) простого генератора кардіосигналу.
Основні характеристики приладу для перевірки кардіографів:
- Схема забезпечує амплітуду вихідного сигналу 1 мВ.
- ЧСС (частота серцевих скорочень) перемикається тільки в режимі П-образних імпульсів 1 Гц (60 уд/хв) та 2 Гц (120 уд/хв).
- У режимі імітації (генерування кардіоподібного сигналу Мал. 2) частота фіксована 1 Гц (60 уд/хв).
- Час повної зарядки акумулятора становить 2,5-3 години.
- Час безперервної роботи генератора - до 48 годин.
Мал. 4 Структурна схема генератора кардіосигналу.
Для зведення споживання енергії до мінімуму застосовані КМОП мікросхеми. Кварцовий генератор і дільник зібрані на елементах D1, Z1, R10, R11, C10, C11... Щоб покращити експлуатаційні характеристики, у схему було введено простий формувач кардіосигналу на 1 мікросхемі D2. Для простоти перемикання ЧСС виконано лише П-образного сигналу. Світлодіод HL3 єдиний, зі світлодіодів, що живиться від акумуляторної батареї і є споживаним струмом елементом. Тому на нього подається не постійний струм, а П-подібні імпульси, що дозволило скоротити його енергоспоживання вдвічі та забезпечило контроль максимальної кількості функцій:
- індикація живлення;
- індикація ЧСС П-подібного виходу;
- індикація працездатності кварцового генератора та дільника частоти.
Змінними опорами R17 і R19 регулюється вихідна амплітуда сигналу в режимі відповідно імітатора і в режимі П-образних імпульсів.
Для простоти конструкції і в той же час щоб забезпечити селекцію сигналу по різних відведеннях (для локалізації несправного відведення) застосовано механічний перемикач S4. Резистори R24 - R33 є порівнянними з опором тіла людини. З ними за спотвореннями запису виявляються такі несправності, як витоку на екран у кабелях відведень та у захисних діодах вхідних ланцюгів кардіографів та кардіомоніторів. Схема живлення генератора кардіосигналу представлена Рис. 5.
Мал. 5 Схема живлення генератора кардіосигналу.
Схема живиться від літій - полімерного 1-елементного акумулятора 200 мА/год робочою напругою 3,7 через стабілізатор напруги на мікросхемі IC2, на виході якого виходить напруга 3,3 В. Схема на IC3, T1, R5 - R7 служить для запобігання включенню мікросхеми IC2 у разі падіння напруги на акумуляторі нижче 3,4 В, що запобігає перерозряду акумулятора та його передчасну втрату ємності, а також невідповідність вихідних напруг генератора кардіосигналу через падіння напруги +3,3 В.
літій - полімерного акумулятора вимагало введення в схему контролера його заряду та стану на мікросхемі IC1, резисторах R3 та R4. Ланцюг D1, R1 потрібна для запобігання виходу з ладу мікросхеми IC1 у разі використання кількох зарядних з різними характеристиками. Якщо ж планується використовувати рекомендоване зарядне для мобільних телефонів Nokia старого зразка (тип ACP-7E 3.7V 355mA 1.3VA), або заряджати від USB, цей ланцюг можна опустити. Наведена нижче друкована плата розведена під роз'єм для зарядного телефону Nokia тип ACP-7E 3.7V 355mA 1.3VA (старий варіант).
Генератор кардіосигналу (імітатор ЕКГ) зібраний на друкованій платі з одностороннього фольгованого склотекстоліту розміром 70 х 50 мм (Рис. 6). Напівкруглий виріз служить для розміщення перемикача відведень S3.
Мал. 6 Друкована плата генератора кардіосигналу (імітатора ЕКГ).
Правильно зібрана схема буде працювати відразу ж після подачі живлення, але для отримання відповідності всіх характеристик необхідно провести нескладне налагодження.
Налагодження схеми приладу живлення зводиться до підбору резистора R5, щоб при включенні живлення вимикачем S3 напруга живлення 3 В з'являлося тільки якщо напруга на акумуляторі більша або дорівнює 3,4 В.
Підстроювальними резисторами R17 і R19 досягаємо заданої амплітуди напруги на виходах генератора кардіосигналу.
03 вересня 2014 р. м. Одеса
