Maak u eie elektrokardiogram (EKG): 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

KENNISGEWING:

Dit is nie 'n mediese toestel nie. Dit is slegs vir opvoedkundige doeleindes, met behulp van gesimuleerde seine. As u hierdie kring vir werklike EKG-metings gebruik, moet u seker maak dat die stroombaan en die stroombaan-na-instrumentverbindings gebruik maak van batterykrag en ander behoorlike isolasie tegnieke.

[Beeld geneem uit

Stap 1: Ken u goed

Die elektrokardiogram (EKG) is 'n belangrike hulpmiddel wat dokters gebruik om die elektriese aktiwiteit van die hart te monitor. Dit is handig om alles vas te vang, van abnormale hartritmes tot die diagnose van hitteversaking. Deur hierdie instruksies te volg, kan u 'n toestel bou wat die elektrokardiogram van 'n persoon vertoon wat slegs basiese vaardighede vir broodplankry en algemene elektroniese laboratoriumtoerusting gebruik. As u eers 'n goeie seinuitset het, kan u dieselfde sein gebruik om die hartklop te bereken, of 'n ander interessante metriek met 'n mikrobeheerder.

-

As u nie weet wat 'n EKG is nie, is dit bloot 'n opname van die hart se aktiwiteit. As gevolg van die elektriese aard van die hart se kontraksies, kan 'n mens die spanningverandering aanteken deur elektrodes op die vel te plaas en die sein te verwerk. Die plot van hierdie spannings oor tyd word 'n elektrokardiogram genoem (kortweg EKG). EKG's word tipies gebruik om verskillende vorme van hartversaking te diagnoseer, of om pasiëntstres passief te monitor. 'N Gesonde EKG het spesifieke eienskappe wat universeel is tussen mense. (Dit sluit 'n P-golf, Q-golf, R-golf, S-golf, T-golf en 'n QRS-kompleks in.) Ek het 'n vereenvoudigde diagram van 'n EKG verskaf met die ooreenstemmende reaksie van die hart.

-

Let daarop dat elke elektriese gebeurtenis wat in die hart se senuwees voorkom, ooreenstem met 'n fisiese gebeurtenis wat gevolglik in die spierweefsel voorkom, en terwyl een deel van die hart saamtrek, ontspan die ander gedeeltes. Op hierdie manier is die tydsberekening van elektriese seine baie belangrik in die hart, wat van 'n EKG 'n baie kragtige instrument maak om die hartgesondheid te meet.

-

Vir ons om 'n werklike EKG op te neem, kom baie logistieke probleme ter sprake, soos die grootte van die sein, die hoeveelheid geraas wat uit die res van die liggaam kom en die hoeveelheid geraas uit die omgewing. Om dit te vergoed, ontwerp ons 'n stroombaan wat uit 3 dele bestaan: 'n differensiële versterker om die grootte van ons sein te vergroot, 'n laespasfilter om hoë frekwensie seine se geraas uit te skakel en 'n kerffilter om 60 Hz geraas te verwyder. is altyd teenwoordig in geboue wat met wisselstroom voorsien word. Ek sal u hieronder die detail van die stappe in detail beskryf.

[Beeld geneem uit

Stap 2: Versamel u voorraad

Vir hierdie projek benodig u:

- 1 groot broodplank (met 2 of meer sal lekkerder wees)

- 5 algemene versterkers

(Ek het die UA741 met +-15 V gebruik, maak net seker dat diegene wat u kies 15 volt kan hanteer, anders moet u die waardes van u passiewe komponente aanpas, en u moet met minder versterking tevrede wees)

Weerstande

o 2x 165 ohm

o 3x 1k ohm

o 2x 15k ohm

o 2x 33k ohm

o 1x 42k ohm

o 2x 60k ohm

Kapasitors

o 2x 22nF

o 2x 1μF

o 1x 2Μf

- 'n Oorvloed of springdrade

- 'n GS-spanningsbron wat +-15 V kan verskaf

- 'n Funksiegenerator en ossilloskoop (hoofsaaklik vir probleemoplossing)

- Ten minste drie klewerige elektrodes as u van plan is om 'n werklike EKG op te neem

- Genoeg kabels om al hierdie nonsens aan te sluit

- 'n Goeie kennis van stroombane, versterkers en ervaring met broodplankry.

As u pas 'n broodbord vir u verjaardag gekry het en probeer om iets gaafs daarmee te maak, moet u ten minste 'n paar eenvoudiger bouwerk doen voordat u dit probeer.

-

Stap 3: Bou die differensiële versterker

Die differensiële versterker is wat ons aangetekende sein sal versterk tot 'n bruikbare vlak wat op 'n omvang of op 'n skerm vertoon moet word. Hierdie stroombaanontwerp sal die spanningverskil van die twee ingangselektrode neem en dit versterk. Dit word gedoen om geraas te verminder, aangesien algemene geraas tussen die elektrodes uitgeskakel sal word. Die EKG -sein sal in amplitude wissel, afhangende van die plasing van die opname -elektrodes en die individu, maar is gewoonlik 'n paar millivolte op orde by die opname vanaf die polse. (Alhoewel dit nie nodig is vir hierdie opstelling nie, kan die seinamplitude verhoog word deur elektrodes op die bors te plaas, maar die afweging is geraas van longbeweging.)

-

Ek het 'n skema van die opstelling ingesluit. Die kring in die prentjie moet u sein ~ 1000 keer versterk. Miskien moet u dit aanpas, afhangende van die tipe op-amp wat u besluit het om te gebruik. 'N Vinnige manier om dit aan te pas, is deur die waarde van R1 te verander. Deur die waarde van R1 in die helfte te sny, verdubbel u die uitsetwins en omgekeerd.

-

Ek neem aan dat die meeste van u hierdie kring na die broodbord kan vertaal, maar ek het nietemin 'n diagram van die opstelling van die broodbord bygevoeg om die proses te vereenvoudig en hopelik u probleemopsporingstyd te verminder. Ek het ook 'n foto van die UA741 (of LM741) pinout vir u gemak ingesluit. (vir u doeleindes het u nie penne 1, 5 of 8 nodig nie) Die V + en V-penne op die versterker word onderskeidelik aan u +15 V- en -15 V-aansluiting gekoppel. -15V is nie dieselfde as grond nie! U kan die kapasitors op my broodbord ignoreer. Dit is omseilkondensators wat bedoel is om wisselstroom geraas te verwyder, maar was in retrospek nie die moeite werd nie.

-

Ek beveel aan dat u elke fase toets terwyl u dit voltooi om die probleem op te los. Soos die kring toon, kan u een van die insette aan die aarde koppel, en die ander aan 'n klein DC -bron om die versterking te kontroleer. (maak seker dat u <15 mV invoer, anders versadig u die op-amp). As u u wins vir toetsing moet verminder, moenie dit sweet nie; alles wat meer as 500-voudig is, is genoeg vir ons. Boonop, as u u kring opgebou het met 'n wins van 1000 en dit slegs 'n wins van 800 toon, is dit nie die einde van die wêreld nie, die presiese getal is nie-krities.

-

Stap 4: Bou die kerffilter

Noudat ons ons sein kan versterk, kyk ons daarna om dit op te ruim. As u nou elektrodes aan ons stroombaan gekoppel het, sal dit waarskynlik 'n ton 60 Hz geraas hê. Dit omdat die meeste geboue met 'n wisselstroom van 60 Hz bedraad is, wat onvermydelik groot geraasseine veroorsaak. Om dit reg te stel, bou ons 'n kerffilter van 60 Hz. 'N Kerffilter is ontwerp om baie spesifieke frekwensies te verswak en ander frekwensies onaangeraak te laat; ideaal om van 60 Hz -geraas ontslae te raak.

-

Soos voorheen het ek 'n prentjie van die stroombaanskema, die opstel van die broodbord en my eie kring ingesluit. As 'n opmerking, hoewel die kerffilter 'n relatief maklike fase is om te bou, het dit die langste tyd geneem voordat ek aan die werk was. My insette is goed verswak, maar teen 63 Hz in plaas van 60 Hz, wat dit nie verminder nie. As u dieselfde probleem ondervind, beveel ek aan dat u die waarde van R14 verander. (Toenemende weerstand van R14 verlaag u dempingsfrekwensie en omgekeerd). As u 'n veranderlike weerstandskas het, gebruik dit dan om R14 te vervang, en speel dan met weerstandswaardes om uit te vind wat die beste werk, aangesien dit sensitief sal wees vir veranderinge in die volgorde van enkele ohm. Ek het uiteindelik 'n 175 ohm R14 gekry, maar in teorie werk dit die beste om R12 te pas.

-

U kan hierdie fase weer toets deur 'n funksiegenerator te gebruik om 'n sinusgolf van 60 Hz in te voer en u uitset op 'n ossilloskoop op te neem. U uitset moet ongeveer -20 dB of 10% van die amplitude van die inset wees. Soos ek al voorheen gesê het, kan u die nabygeleë frekwensies nagaan vir optimalisering.

-

Stap 5: Bou die laagdeurlaatfilter

Soos voorheen genoem, is 'n ander belangrike faktor die vermindering van geraas uit u liggaam en wat ook al die kamer waarin u sit. 'N Laagdeurlaatfilter is goed om dit te doen, want wat die seine betref, is u hartklop redelik stadig. Ons doel met die laagdeurlaatfilter is om alle seine wat frekwensies hoër as u EKG bevat, uit te skakel. Om dit te kan doen, moet ons 'n 'afsnyfrekwensie' aandui. In ons geval wil ons alles bo hierdie frekwensie uitskakel, en alles onder hierdie frekwensie wil ons behou. Terwyl 'n hartklop in die orde van 1 tot 3 Hertz voorkom, bestaan die individuele golfvorme uit ons EKG uit frekwensies wat baie hoër is as dit; naby 1 tot 50 Hertz. As gevolg hiervan het ek 'n afsnyfrekwensie van 80 Hz gekies. Dit is hoog genoeg om al die nuttige komponente in die sein te behou, maar dit skakel steeds die geraas uit die HAM -radio in die volgende kamer uit.

-

Ek het geen wysheidsadvies oor die laagdeurlaatfilter nie, dit is baie eenvoudig in vergelyking met die ander fases. Net soos die versterker, hoef u ook nie bekommerd te wees oor 'n presiese afsny by 80 Hz nie; dit is nie noodsaaklik nie en sal nie realisties gebeur nie. U moet egter die uitvoer daarvan kontroleer deur 'n funksiegenerator te gebruik. As 'n duimreël moet 'n sinusgolf onaangeraak by 10 Hz deur die filter gaan en moet dit met 130 Hz in die helfte gesny word.

-

Stap 6: Sluit dit aan

As jy so ver gekom het, baie geluk! U het al die komponente van 'n EKG. Al wat u hoef te doen, is om dit aan mekaar te koppel, op die elektrodes te klap en die uitset aan die ossilloskoop te koppel om u EKG te sien!

-

As u nie seker is hoe u die elektrodes moet aanbring nie, raai ek u aan om die ingangselektrode op u pols te plak (een op elke pols) en 'n grondelektrode aan u been te koppel (die prent kan help). gee 'n positiewe inset op die op-versterkers in die versterker. (Dit is slegs gegrond in die kringdiagram vir simulasiedoeleindes)

-

As u eers gekoppel is, sluit u die uitset van die laagdeurlaatfilter aan op 'n ossilloskoop en is u trots op uself! Laat al u kinders elektrodes aantrek en na hul hartklop kyk. Heck, laat jou bure dit kom probeer. As u ekstra gemotiveerd voel, skakel die uitvoer na 'n mikrobeheerder om die hartklop van die enkelspeler te bereken. (U wil waarskynlik die versterking verlaag voordat u dit doen, dit kan die bord wat u gebruik braai). Desondanks, baie geluk met die bouwerk en baie geluk!

[Beeld geneem uit