Bëni elektrokardiogramin tuaj (EKG): 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

NJOFTIM:

Kjo nuk është një pajisje mjekësore. Kjo është vetëm për qëllime edukative, duke përdorur sinjale të simuluara. Nëse përdorni këtë qark për matjet e vërteta të EKG-së, ju lutemi sigurohuni që qarku dhe lidhjet qark-instrument të përdorin energjinë e baterisë dhe teknika të tjera të duhura izolimi.

[Imazhi i marrë nga

Hapi 1: Njihni gjërat tuaja

Elektrokardiografia (EKG) është një mjet i rëndësishëm i përdorur nga mjekët për të monitoruar aktivitetin elektrik të zemrës. Usefulshtë e dobishme në kapjen e gjithçkaje nga ritmet jonormale të zemrës tek diagnostikimi i dështimit të nxehtësisë. Duke ndjekur këtë Udhëzues, ju do të jeni në gjendje të ndërtoni një pajisje që shfaq elektrokardiogramin e një personi duke përdorur vetëm aftësitë themelore të pjatës, dhe pajisjet e përgjithshme laboratorike të elektronikës. Pasi të keni dalje të mirë të sinjalit, mund të përdorni të njëjtin sinjal për të llogaritur pulsin, ose një metrikë tjetër interesante duke përdorur një mikrokontrollues.

-

Nëse nuk e dini se çfarë është EKG, është thjesht një regjistrim i aktivitetit të zemrës. Për shkak të natyrës elektrike të kontraktimeve të zemrës, mund të regjistrohet ndryshimi i tensionit duke vendosur elektroda në lëkurë dhe duke përpunuar sinjalin. Komploti i këtyre tensioneve me kalimin e kohës quhet elektrokardiogram (shkurt EKG). EKG -të zakonisht përdoren për të diagnostikuar forma të ndryshme të dështimit të zemrës, ose për të monitoruar në mënyrë pasive stresin e pacientit. Një EKG e shëndetshme ka karakteristika specifike që janë universale midis njerëzve. (Kjo përfshin një valë P, valë Q, valë R, valë S, valë T dhe një kompleks QRS.) Unë kam dhënë një diagram të thjeshtuar të një EKG me reagimin përkatës të zemrës.

-

Vini re se çdo ngjarje elektrike që ndodh në nervat e zemrës korrespondon me një ngjarje fizike që ndodh rrjedhimisht në indet e muskujve, dhe ndërsa njëra pjesë e zemrës po tkurret, pjesët e tjera janë relaksuese. Në këtë mënyrë, koha e sinjaleve elektrike është shumë e rëndësishme në zemër, gjë që e bën një EKG një mjet shumë të fuqishëm në matjen e shëndetit të zemrës.

-

Për të regjistruar një EKG të vërtetë, megjithatë, shumë çështje logjistike hyjnë në lojë si madhësia e sinjalit, sasia e zhurmës që vjen nga pjesa tjetër e trupit dhe sasia e zhurmës që vjen nga mjedisi. Për të kompensuar këtë, ne po hartojmë një qark që do të përbëhet nga 3 pjesë: një përforcues diferencial për të rritur madhësinë e sinjalit tonë, një filtër me kalim të ulët për të eleminuar zhurmën e sinjaleve me frekuencë të lartë dhe një filtër të nivelit për të hequr zhurmën 60 Hz që është gjithmonë i pranishëm në ndërtesat e furnizuara me energji AC. Më poshtë do t'ju përshkruaj në detaje vëzhgimin e këtyre hapave.

[Imazhi i marrë nga

Hapi 2: Mblidhni Furnizimet tuaja

Për këtë projekt do t'ju duhet:

- 1 dërrasë e madhe (të kesh 2 ose më shumë do të jetë më mirë edhe pse)

- 5 amplifikatorë me përdorim të përgjithshëm

(Kam përdorur UA741 me +-15 V, vetëm sigurohuni që ato që zgjidhni mund të përballojnë 15 volt, përndryshe do t'ju duhet të rregulloni vlerat e përbërësve tuaj pasivë dhe do të duhet të kënaqeni me më pak amplifikim)

Rezistencat

o 2x 165 ohm

o 3x 1k ohm

o 2x 15k ohm

o 2x 33k ohm

o 1x 42k ohm

o 2x 60k ohm

Kondensatorët

o 2x 22nF

o 2x 1μF

o 1x 2Μf

- Një bollëk ose tela kërcyes

- Një burim i tensionit DC i aftë të sigurojë +-15 V

- Një gjenerator funksioni dhe një oshiloskop (kryesisht për zgjidhjen e problemeve)

- Të paktën tre elektroda ngjitëse nëse planifikoni të regjistroni një EKG aktuale

- Mjaft kabllo për të lidhur gjithë këtë marrëzi

- Një kuptim i fortë i qarqeve, amplifikatorëve dhe përvojës me ngrënien e bukës.

Nëse sapo keni marrë një dërrasë për ditëlindjen tuaj dhe po kërkoni të provoni diçka të lezetshme me të, bëni të paktën disa ndërtime më të thjeshta para se ta provoni këtë.

-

Hapi 3: Ndërtoni përforcuesin diferencial

Përforcuesi diferencial është ai që do të amplifikojë sinjalin tonë të regjistruar në një nivel të përdorshëm për t'u shfaqur në një fushë ose në një ekran. Ky dizajn qarku do të marrë ndryshimin në tension nga dy elektrodat hyrëse dhe do ta përforcojë atë. Kjo është bërë për të zvogëluar zhurmën, pasi zhurma e zakonshme midis elektrodave do të eliminohet. Sinjali i EKG -së do të ndryshojë në amplitudë në varësi të vendosjes së elektrodave të regjistrimit dhe individit, por zakonisht janë në rendin e disa milivoltave kur regjistrohen nga kyçet e dorës. (Ndërsa nuk është e nevojshme për këtë konfigurim, amplituda e sinjalit mund të rritet duke vendosur elektroda në gjoks, por kompromisi është zhurma nga lëvizja e mushkërive.)

-

Kam përfshirë një skemë të konfigurimit. Qarku në figurë duhet të përforcojë sinjalin tuaj ~ 1000 herë. Ju mund të keni nevojë ta rregulloni këtë në varësi të llojit të op-amp që keni vendosur të përdorni. Një mënyrë e shpejtë për ta rregulluar këtë është duke ndryshuar vlerën e R1. Duke ulur vlerën e R1 në gjysmë, ju do të dyfishoni fitimin e prodhimit dhe anasjelltas.

-

Supozoj se shumica prej jush mund ta përktheni këtë qark në dërrasën e bukës, megjithatë unë kam përfshirë një diagram të konfigurimit të pjatës për të thjeshtuar procesin dhe shpresoj se do të zvogëlojë kohën tuaj të zgjidhjes së problemeve. Unë kam përfshirë gjithashtu një fotografi të pinout UA741 (ose LM741) për lehtësinë tuaj. (për qëllimet tuaja nuk do të keni nevojë për kunjat 1, 5 ose 8) Kunjat V + dhe V- në op-amp do të lidhen me furnizimin tuaj +15 V dhe -15 V përkatësisht. -15V nuk është e njëjtë me tokën! Ju mund të injoroni kondensatorët në tryezën time të bukës. Ata janë kondensatorë anashkalues të destinuar për të hequr zhurmën AC, por në retrospektivë nuk ia vlen përpjekja.

-

Unë rekomandoj testimin e secilës fazë ndërsa e përfundoni për të zgjidhur problemet. Siç tregon qarku, mund të lidhni njërën prej hyrjeve me tokën dhe tjetrën me një burim të vogël DC për të kontrolluar amplifikimin. (sigurohuni që të futni <15 mV, përndryshe do të ngopni amplifikatorët). Nëse keni nevojë të zvogëloni fitimin tuaj për testim, mos e djersitni, çdo gjë mbi fitimin 500-fish do të jetë e mjaftueshme për qëllimet tona. Për më tepër, nëse e keni ndërtuar qarkun tuaj për të pasur një fitim prej 1000 dhe ai tregon vetëm një fitim prej 800, nuk është fundi i botës, numri i saktë është jo kritik.

-

Hapi 4: Ndërtoni filtrin Notch

Tani që ne mund të përforcojmë sinjalin tonë, le të shohim pastrimin e tij. Nëse lidhni elektroda në qarkun tonë tani, ka shumë të ngjarë të ketë një ton zhurmë 60 Hz. Kjo sepse shumica e ndërtesave janë të lidhura me rrymë AC 60 Hz duke shkaktuar në mënyrë të pashmangshme sinjale të mëdha të zhurmës. Për të korrigjuar këtë, ne do të ndërtojmë një filtër të nivelit 60 Hz. Një filtër i nivelit është krijuar për të zbutur frekuencat shumë specifike dhe për të lënë frekuenca të tjera të paprekur; perfekte për të hequr qafe zhurmën 60 Hz.

-

Si më parë, unë kam përfshirë një fotografi të skemës së qarkut, konfigurimit të pjatës dhe qarkut tim. Si shënim, ndërsa filtri i nivelit është një fazë relativisht e lehtë për tu ndërtuar, më është dashur më e gjata për të punuar. Kontributi im po dobësohej mirë, por në 63 Hz në vend të 60 Hz, gjë që nuk do ta shkurtojë atë. Nëse hasni në të njëjtin problem, ju rekomandoj që të ndryshoni vlerën tuaj të R14. (Rritja e rezistencës së R14 do të ulë frekuencën tuaj të dobësimit dhe anasjelltas). Nëse keni një kuti me rezistencë të ndryshueshme, përdorni atë për të zëvendësuar R14, pastaj lodër me vlera të rezistencës për të gjetur saktësisht se çfarë funksionon më mirë, pasi do të jetë e ndjeshme ndaj ndryshimeve në rendin e një ohm të vetëm. Përfundova me një R14 175 ohm, por në teori funksionon më së miri që të përputhet me R12.

-

Përsëri, ju mund ta provoni këtë fazë duke përdorur një gjenerator funksionesh për të futur një valë sinus 60 Hz dhe regjistroni daljen tuaj në një oshiloskop. Prodhimi juaj duhet të jetë rreth -20 dB ose 10% amplituda e hyrjes. Siç thashë më parë, mund të kontrolloni frekuencat aty pranë për optimizim.

-

Hapi 5: Ndërtoni filtrin me kalim të ulët

Siç u përmend më herët, një faktor tjetër i rëndësishëm është zvogëlimi i zhurmës nga trupi juaj dhe çdo gjë tjetër që po zap dhomën ku jeni. Një filtër me kalim të ulët është i mirë për ta bërë këtë sepse, për sa i përket sinjaleve, rrahjet e zemrës suaj janë mjaft të ngadalta. Qëllimi ynë me filtrin e kalimit të ulët është të eliminojmë të gjitha sinjalet që përmbajnë frekuenca më të larta se EKG-ja juaj. Për ta bërë këtë, ne duhet të përcaktojmë një "frekuencë ndërprerjeje". Në rastin tonë, gjithçka mbi këtë frekuencë duam të eliminojmë dhe gjithçka nën këtë frekuencë duam ta mbajmë. Ndërsa një rrahje zemre po ndodh në rendin prej 1 deri në 3 Hertz, format individuale të valëve që përbëjnë EKG -në tonë përbëhen nga frekuenca shumë më të larta se kjo; afër 1 deri në 50 Hertz. Për shkak të kësaj, unë zgjodha një frekuencë ndërprerëse prej 80 Hz. Itsshtë mjaft e lartë për të mbajtur të gjithë përbërësit e dobishëm në sinjal, por prapëseprapë zvogëlon zhurmën nga radio HAM që keni në dhomën tjetër.

-

Unë nuk kam ndonjë këshillë të urtë në filtrin e kalimit të ulët, është shumë e thjeshtë në krahasim me fazat e tjera. Ngjashëm me amplifikatorin, mos u shqetësoni për marrjen e një ndërprerjeje të saktë në 80 Hz; kjo nuk është vendimtare dhe nuk do të ndodhë realisht. Sidoqoftë, duhet të kontrolloni daljen e tij duke përdorur një gjenerator funksionesh. Si rregull, një valë sinus duhet të kalojë përmes filtrit të paprekur në 10 Hz, dhe duhet të pritet përgjysmë me 130 Hz.

-

Hapi 6: Lidheni

Nëse keni arritur deri këtu, urime! Ju keni të gjithë përbërësit e një EKG. E tëra çfarë ju duhet të bëni është t'i lidhni ato së bashku, të godisni elektrodat dhe të lidhni daljen në oshiloskop për të parë EKG -në tuaj!

-

Në rast se nuk jeni të sigurt se si të vendosni elektroda, ju rekomandoj të ngjitni elektrodat hyrëse në kyçet e dorës (një në çdo dore) dhe të lidhni një elektrodë tokësore me këmbën tuaj (fotografia mund të ndihmojë.) Si kujtesë, çdo elektrodë hyrëse duhet shkoni një hyrje pozitive në op-amps në amplifikator. (Ajo bazohet vetëm në diagramin e qarkut për qëllime simulimi)

-

Pasi të jeni lidhur, lidhni daljen e filtrit me kalim të ulët në një oshiloskop dhe jini krenarë për veten! Bëjini të gjithë fëmijët tuaj të vënë elektroda dhe të shikojnë rrahjet e zemrës së tyre. Dreq, bëni që fqinjët tuaj të vijnë ta provojnë. Nëse ndiheni të motivuar shtesë lidhni daljen me një mikrokontrollues për të llogaritur rrahjet e zemrës nga beqari. (Ju ndoshta dëshironi të ulni amplifikimin para se ta bëni këtë, mund të skuqet bordi që po përdorni). Pavarësisht, urime për ndërtimin, dhe krijim të lumtur!

[Imazhi i marrë nga