Симулятор ЕКГ (генератор кардіосигналу для перевірки кардіографів, кардіогенератор, імітатор ЕКГ)
Генератор кардіосигналу (імітатор ЕКГ) призначений для перевірки і ремонту кардіографів, моніторів Холтера і кардіоблока реанімаційних моніторів і дефібриляторів.
Є можливість підключати кабелі зі штекерами 4 мм з пружиною (banana), DIN3.0 (Pro версія) і контактами типу "кнопка" або "затиск".
Прилад для перевірки кардіографів генерує сигнали прямокутної форми з тривалістю імпульсу = тривалості паузи (шпаруватість = 2), і сигнал, що імітує роботу серця.
Симулятор ЕКГ (генератор кардіосигналу для перевірки кардіографів, кардіогенератор, імітатор ЕКГ)
Мал. 1 Зовнішній вигляд генератора кардіосигналу (імітатора ЕКГ).
Простий малогабаритний прилад для перевірки кардіографів (генератор кардіосигналу) без мікроконтролера і ПЗУ (прототип).
При розробці генератора кардіосигналу (приладу для перевірки кардіографів) ставилося завдання забезпечити прийнятні експлуатаційні характеристики при максимальній простоті і надійності конструкції. Як показала багаторічна практика, прилад повинен бути портативним (малогабаритним, легким), харчуватися від вбудованого акумулятора і мати контакти для підключення як кардіографів, так і кардіомонітор. Для більшості практичних випадків вистачає прямокутного вихідного сигналу з декількома фіксованими значеннями амплітуди і частоти. Для простоти повторення конструкції ми вирішили обійтися без мікроконтролера. Як показала надалі практика експлуатації, що генерується мікро контролером серія сигналів, якісно імітують сигнали серця, необхідна лише для перевірки автоматичної постановки діагнозу кардіограф, 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 і випробувана схема генератора кардіосигналу (імітатора ЕКГ) версії 1.0 (прототип), зображена на Рис. 2. Тут і далі при скачуванні малюнки матимуть вихідний розмір.
Симулятор ЕКГ (генератор кардіосигналу для перевірки кардіографів, кардіогенератор, імітатор ЕКГ)
Мал. 2 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) і 2 Гц (120 уд / хв).
- У режимі імітації частота фіксована 1 Гц (60 уд / хв).
- Час повної зарядки акумулятора складає 2,5-3 години.
- Час безперервної роботи - до 48 годин.
До відома споживання енергії до мінімуму застосовані КМОП мікросхеми. Кварцовий генератор і дільник зібрані на елементах D1, Z1, R10, R11, C10, C11. Щоб поліпшити експлуатаційні характеристики, в схему був введений простий формувач кардіосигналу на 1-й мікросхемі D2. Для простоти перемикання ЧСС виконано тільки для П-образного сигналу. Світлодіод HL3 єдиний, з світлодіодів, що живиться від акумуляторної батареї і є самим споживаним ток елементом. Тому на нього подається не постійний струм, а П-подібні імпульси, що дозволило скоротити його енергоспоживання вдвічі і забезпечило контроль максимальної кількості функцій:
- індикація включення харчування;
- індикація ЧСС П-образного виходу;
- індикація працездатності кварцового генератора і 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 з різних відведенням (для локалізації несправного відведення) був застосований механічний перемикач S4. Резистори R24 - R33 є приблизно порівнянними з опором тіла людини. З ними по спотворень записи виявляються такі несправності, як витоку на екран в кабелях відведень і в захисних діодів вхідних ланцюгів кардіографів і кардіомонітор. Схема живлення генератора кардіосигналу представлена на Рис. 3.
Симулятор ЕКГ (генератор кардіосигналу для перевірки кардіографів, кардіогенератор, імітатор ЕКГ)
Мал. 3 Схема живлення генератора кардіосигналу.
Генератор кардіосигналу (імітатор ЕКГ) зібраний на друкованій платі з однобічного фольгованого склотекстоліти розміром 70 х 50 мм (Рис. 4). Напівкруглий виріз служить для розміщення перемикача відведень S3.
Симулятор ЕКГ (генератор кардіосигналу для перевірки кардіографів, кардіогенератор, імітатор ЕКГ)
Мал. 4 Друкована плата генератора кардіосигналу (імітатора ЕКГ).
Правильно зібрана схема буде працювати відразу ж після подачі живлення, але для отримання відповідності всіх характеристик необхідно провести нескладну наладку.
Налагодження схеми приладу харчування зводиться до підбору резистора R5, щоб при включенні живлення за допомогою вимикача S3 напруга живлення +3,3 В з'являлося тільки якщо напруга на акумуляторі більше або дорівнює 3,4 В.
Підлаштування резисторами R17 і R19 добиваємося заданої амплітуди напруги на виходах генератора кардіосигналу.