Padarykite savo elektrokardiogramą (EKG): 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

PASTEBĖTI:

Tai nėra medicinos prietaisas. Tai tik švietimo tikslais, naudojant imituotus signalus. Jei naudojate šią grandinę tikriems EKG matavimams, įsitikinkite, kad grandinė ir grandinės-prietaiso jungtys naudoja akumuliatoriaus energiją ir kitus tinkamus izoliacijos metodus.

[Vaizdas paimtas iš

1 žingsnis: žinokite savo daiktus

Elektrokardiograma (EKG) yra svarbi gydytojų naudojama priemonė širdies elektriniam aktyvumui stebėti. Tai naudinga fiksuojant viską - nuo nenormalių širdies ritmų iki šilumos nepakankamumo diagnozavimo. Vykdydami šią instrukciją, galėsite sukurti prietaisą, kuriame būtų rodoma asmens elektrokardiograma, naudojant tik pagrindinius „boardboarding“įgūdžius, ir bendrą elektronikos laboratorijos įrangą. Gavę gerą signalo išvestį, galite naudoti tą patį signalą širdies ritmui apskaičiuoti arba kitą įdomią metriką naudodami mikrovaldiklį.

-

Jei nežinote, kas yra EKG, tai tiesiog širdies veiklos įrašas. Dėl širdies susitraukimų elektrinio pobūdžio įtampos pokytį galima užfiksuoti ant odos uždėjus elektrodus ir apdorojant signalą. Šių įtampų grafikas laikui bėgant vadinamas elektrokardiograma (trumpai - EKG). EKG paprastai naudojamas diagnozuoti įvairias širdies nepakankamumo formas arba pasyviai stebėti paciento stresą. Sveika EKG turi specifinių savybių, kurios yra universalios tarp žmonių. (Tai apima P bangą, Q bangą, R bangą, S bangą, T bangą ir QRS kompleksą.) Pateikiau supaprastintą EKG schemą su atitinkama širdies reakcija.

-

Atkreipkite dėmesį, kad kiekvienas elektrinis įvykis, atsirandantis širdies nervuose, atitinka fizinį įvykį, kuris atsiranda raumenų audinyje, ir nors viena širdies dalis susitraukia, kitos dalys atpalaiduoja. Tokiu būdu širdies signalai yra labai svarbūs širdyje, todėl EKG yra labai galingas širdies sveikatos matavimo įrankis.

-

Tačiau norint įrašyti tikrąją EKG, reikia atsižvelgti į daugelį logistinių problemų, tokių kaip signalo dydis, iš likusio kūno sklindantis triukšmas ir aplinkos skleidžiamas triukšmas. Norėdami tai kompensuoti, mes kuriame grandinę, kurią sudarys 3 dalys: diferencialinis stiprintuvas, skirtas padidinti mūsų signalo dydį, žemo dažnio filtras, siekiant pašalinti aukšto dažnio signalų triukšmą, ir išpjovos filtras, skirtas 60 Hz triukšmui pašalinti visada yra pastatuose, kuriuose yra kintamosios srovės maitinimo šaltinis. Toliau išsamiai aprašysiu šių žingsnių stebėjimą.

[Vaizdas paimtas iš

2 žingsnis: surinkite savo reikmenis

Šiam projektui jums reikės:

- 1 didelė duonos lenta (jei bus 2 ar daugiau, bus gražiau)

- 5 bendrosios paskirties stiprintuvai

(Aš naudoju UA741 su +-15 V, tik įsitikinkite, kad jūsų pasirinkti gali valdyti 15 voltų, kitaip turėsite pakoreguoti pasyvių komponentų vertes ir tenkintis mažesniu stiprinimu)

Rezistoriai

o 2x 165 omai

o 3x 1k omų

o 2x 15k omų

o 2x 33k omų

o 1x 42k omų

o 2x 60k omų

Kondensatoriai

o 2x 22nF

o 2x 1μF

o 1x 2Μf

- Daugybė laidų ar trumpiklių

- Nuolatinės įtampos šaltinis, galintis tiekti +-15 V įtampą

- Funkcijų generatorius ir osciloskopas (daugiausia trikčių šalinimui)

- Bent trys lipnūs elektrodai, jei planuojate įrašyti tikrąją EKG

- Užteks kabelių visoms šioms nesąmonėms sujungti

- Tvirtas grandinių, operacinių stiprintuvų supratimas ir patirtis dirbant su duona.

Jei gimtadienio proga ką tik gavote duonos lentą ir norite su ja padaryti ką nors įdomaus, prieš išbandydami atlikite bent kelis paprastesnius kūrinius.

-

3 žingsnis: sukurkite diferencialinį stiprintuvą

Diferencialinis stiprintuvas sustiprins mūsų įrašytą signalą iki tinkamo lygio, kad būtų rodomas apimtyje ar ekrane. Ši grandinės konstrukcija paims įtampos skirtumą nuo dviejų įvesties elektrodų ir jį sustiprins. Tai daroma siekiant sumažinti triukšmą, nes bendras triukšmas tarp elektrodų bus pašalintas. EKG signalo amplitudė skirsis priklausomai nuo įrašymo elektrodų padėties ir atskiro žmogaus, tačiau paprastai įrašant iš riešų jis yra kelių milivoltų. (Nors tai nėra būtina šiai sąrankai, signalo amplitudę galima padidinti uždėjus elektrodus ant krūtinės, tačiau kompromisas yra plaučių judėjimo triukšmas.)

-

Įdėjau sąrankos schemą. Nuotraukoje esanti grandinė turėtų sustiprinti jūsų signalą ~ 1000 kartų. Jums gali tekti tai koreguoti, priklausomai nuo to, kokio tipo stiprintuvą nusprendėte naudoti. Greitas būdas tai pakeisti yra pakeisti R1 reikšmę. Perpus sumažinę R1 vertę, padvigubinsite išvesties padidėjimą ir atvirkščiai.

-

Manau, kad dauguma jūsų gali išversti šią grandinę į duonos lentą, tačiau aš įtraukiau duonos lentos sąrankos schemą, kad supaprastintumėte procesą ir, tikiuosi, sutrumpintumėte trikčių šalinimo laiką. Jūsų patogumui taip pat įtraukiau UA741 (arba LM741) kištuko vaizdą. (jūsų tikslams jums nereikės 1, 5 ar 8 kaiščių) V + ir V- kaiščiai ant stiprintuvo bus atitinkamai prijungti prie jūsų +15 V ir -15 V maitinimo šaltinio. -15V nėra tas pats, kas žemė! Galite ignoruoti mano duonos lentos kondensatorius. Jie yra aplinkkelio kondensatoriai, skirti pašalinti kintamosios srovės triukšmą, tačiau retrospektyviai nebuvo verta pastangų.

-

Rekomenduoju išbandyti kiekvieną etapą, kai jį baigiate, kad išspręstumėte trikčių šalinimą. Kaip rodo grandinė, vieną iš įėjimų galite prijungti prie žemės, o kitą - prie mažo nuolatinės srovės šaltinio, kad patikrintumėte stiprinimą. (įsitikinkite, kad įvedėte <15 mV, kitaip prisotinsite stiprintuvus). Jei jums reikia sumažinti bandymų pelną, nesijaudinkite, mūsų tikslams užteks visko, kas didesnė nei 500 kartų. Be to, jei sukūrėte savo grandinę, kad padidėtų 1000, ir ji parodytų tik 800, tai nėra pasaulio pabaiga, tikslus skaičius nėra kritinis.

-

4 žingsnis: sukurkite įpjovos filtrą

Dabar, kai galime sustiprinti savo signalą, pažvelkime į jo valymą. Jei dabar prijungtumėte elektrodus prie mūsų grandinės, greičiausiai būtų 60 Hz triukšmas. Taip yra todėl, kad dauguma pastatų yra prijungti prie 60 Hz kintamosios srovės, o tai sukelia neišvengiamai didelius triukšmo signalus. Norėdami tai išspręsti, sukursime 60 Hz išpjovos filtrą. Įpjovos filtras skirtas susilpninti labai specifinius dažnius ir nepaliesti kitų dažnių; puikiai tinka atsikratyti 60 Hz triukšmo.

-

Kaip ir anksčiau, aš įtraukiau schemos schemą, duonos lentos sąranką ir savo grandinę. Pažymėtina, kad nors įpjovų filtras yra gana lengvai pastatomas etapas, man prireikė ilgiausio darbo. Mano įvestis buvo gerai susilpninta, bet 63 Hz, o ne 60 Hz, o tai nesumažins. Jei susiduriate su ta pačia problema, rekomenduoju pakeisti R14 vertę. (Didėjant R14 atsparumui, sumažės slopinimo dažnis ir atvirkščiai). Jei turite kintamo rezistoriaus dėžutę, pakeiskite ją R14, tada žaislą su varžos reikšmėmis, kad sužinotumėte, kas geriausiai veikia, nes jis bus jautrus vieno omo dydžio pokyčiams. Aš gavau 175 omų R14, bet teoriškai jis geriausiai atitinka R12.

-

Vėlgi, galite išbandyti šį etapą naudodami funkcijų generatorių, kad įvestumėte 60 Hz sinusinę bangą ir įrašytumėte išvestį osciloskopu. Jūsų išvestis turėtų būti apie -20 dB arba 10% įvesties amplitudės. Kaip jau minėjau, optimizavimui galite patikrinti netoliese esančius dažnius.

-

5 veiksmas: sukurkite žemo dažnio filtrą

Kaip minėta anksčiau, dar vienas svarbus veiksnys yra triukšmo, kurį skleidžia jūsų kūnas, pašalinimas ir visa kita, kas pritrenkia kambarį, kuriame esate. Žemo pralaidumo filtras tai puikiai tinka, nes, kalbant apie signalus, jūsų širdies plakimas yra gana lėtas. Mūsų tikslas naudojant žemo dažnio filtrą yra pašalinti visus signalus, kurių dažnis yra didesnis nei jūsų EKG. Norėdami tai padaryti, turime nurodyti „ribinį dažnį“. Mūsų atveju viską, kas viršija šį dažnį, norime pašalinti, o viską, kas yra žemiau šio dažnio, norime išlaikyti. Nors širdies plakimas yra maždaug 1–3 hercų, atskiros bangos formos, sudarančios mūsų EKG, yra pagamintos iš daug didesnių dažnių; maždaug nuo 1 iki 50 hercų. Dėl šios priežasties aš pasirinkau 80 Hz ribinį dažnį. Pakankamai aukštas, kad signale liktų visi naudingi komponentai, tačiau vis tiek sumažina triukšmą iš HAM radijo, kurį turite kitame kambaryje.

-

Aš neturiu jokių išminčių patarimų dėl žemo dažnio filtro, tai labai paprasta, palyginti su kitais etapais. Panašiai kaip ir stiprintuvas, nesijaudinkite dėl tikslios ribos esant 80 Hz dažniui; tai nėra svarbu ir realiai neįvyks. Nepaisant to, turėtumėte patikrinti jo išvestį naudodami funkcijų generatorių. Kaip taisyklė, sinusinė banga turi praeiti per filtrą nepaliesta 10 Hz dažniu ir perpjauti ją 130 Hz per pusę.

-

6 žingsnis: prijunkite

Jei pasiekėte, tai toli, sveikiname! Jūs turite visus EKG komponentus. Viskas, ką jums reikia padaryti, tai sujungti juos, užspausti elektrodus ir prijungti išvestį prie osciloskopo, kad pamatytumėte EKG!

-

Jei nesate tikri, kaip uždėti elektrodus, rekomenduoju įvesties elektrodus klijuoti ant riešų (po vieną ant kiekvieno riešo) ir prijungti įžeminimo elektrodą prie kojos (paveikslėlis gali padėti.) Primename, kad kiekvienas įvesties elektrodas turi eikite į teigiamą stiprintuvo op-amperų įvestį. (Jis įžemintas tik schemoje modeliavimo tikslais)

-

Kai būsite prisijungę, prijunkite žemo dažnio filtro išvestį prie osciloskopo ir didžiuokitės savimi! Priverskite visus savo vaikus užsidėti elektrodus ir pažvelgti į jų širdies plakimą. Po velnių, leisk kaimynams ateiti išbandyti. Jei jaučiate papildomą motyvaciją, prijunkite išvestį prie mikrovaldiklio, kad apskaičiuotumėte širdies ritmą iš vieno. (Tikriausiai prieš tai darydami norite sumažinti stiprinimą, jis gali kepti naudojamą lentą). Nepaisant to, sveikinu su kūrimu ir linkiu sėkmės!

[Vaizdas paimtas iš