צור אלקטרוקרדיוגרמה משלך (א.ק.ג.): 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

הודעה:

זה לא מכשיר רפואי. זה מיועד למטרות לימוד בלבד, תוך שימוש באותות מדומים. אם אתה משתמש במעגל זה למדידות א.ק.ג אמיתיות, ודא שהמעגל וחיבורי המעגל למכשיר מנצלים את הסוללה וטכניקות בידוד נכונות אחרות.

[התמונה נלקחה מתוך

שלב 1: דע את הדברים שלך

האלקטרוקרדיוגרמה (א.ק.ג.) היא כלי חשוב המשמש רופאים לניטור הפעילות החשמלית של הלב. זה שימושי בלכידת כל דבר, החל מקצבי לב חריגים ועד לאבחון אי ספיקת חום. על -ידי ביצוע הוראה זו, תוכל לבנות מכשיר המציג את האלקטרוקרדיוגרמה של אדם תוך שימוש במיומנויות בסיסיות בלבד, וציוד מעבדות אלקטרוניקה כללי. ברגע שיש לך פלט אות טוב, תוכל להשתמש באותו אות לחישוב דופק, או מדד מעניין אחר באמצעות מיקרו -בקר.

-

אם אינך יודע מהו א.ק.ג, זהו פשוט רישום של פעילות הלב. בשל האופי החשמלי של התכווצויות הלב, ניתן לרשום את השינוי במתח על ידי הנחת אלקטרודות על העור ועיבוד האות. עלילת המתחים הללו לאורך זמן נקראת אלקטרוקרדיוגרמה (בקיצור ECG). א.ק.ג. משמשים בדרך כלל לאבחון צורות שונות של אי ספיקת לב, או מעקב פסיבי אחר הלחץ של המטופל. לאק ג בריא יש מאפיינים ספציפיים שהם אוניברסליים בין בני אדם. (זה כולל גל P, גל Q, גל R, גל S, גל T ומכלול QRS.) הבאתי דיאגרמה פשוטה של א.ק.ג עם התגובה המקבילה של הלב.

-

שים לב שכל אירוע חשמלי המתרחש בעצבי הלב תואם אירוע פיזי המתרחש כתוצאה מכך ברקמת השריר, ובעוד חלק אחד של הלב מתכווץ, החלקים האחרים נרגעים. באופן זה, תזמון האותות החשמליים חשוב מאוד בלב, מה שהופך א.ק.ג לכלי רב עוצמה למדידת בריאות הלב.

-

אולם כדי שנוכל להקליט א.ק.ג בפועל, נושאים לוגיסטיים רבים נכנסים לתמונה כמו גודל האות, כמות הרעש שמגיע משאר הגוף וכמות הרעש שמגיעה מהסביבה. כדי לפצות על כך, אנו מתכננים מעגל שיורכב משלושה חלקים: מגבר דיפרנציאלי להגדלת גודל האות שלנו, מסנן מעבר נמוך לביטול רעשי אותות בתדר גבוה ומסנן חריץ להסרת רעש 60 הרץ קיים תמיד בבניינים המסופקים עם מתח AC. להלן אפרט בפניך את הצפייה בשלבים אלה בפירוט.

[התמונה נלקחה מתוך

שלב 2: אסוף את הציוד שלך

לפרויקט זה תזדקק ל:

- קרש לחם אחד גדול (עם 2 או יותר יהיה נחמד יותר)

- 5 מגברי אופ אופציונליים

(השתמשתי ב- UA741 עם +-15 וולט, רק וודא כי אלה שתבחר יכולים להתמודד עם 15 וולט אחרת תצטרך להתאים את ערכי הרכיבים הפסיביים שלך ותצטרך להסתפק בפחות הגברה)

נגדים

o 2x 165 אוהם

o 3x 1k ohm

o 2x 15k ohm

o 2x 33k ohm

o 1x 42k אוהם

o 2x 60k ohm

קבלים

o 2x 22nF

o 2x 1μF

o 1x 2Μf

- שפע או חוטי מגשר

- מקור מתח DC המסוגל לספק +-15 וולט

- מחולל פונקציות ואוסילוסקופ (בעיקר לפתרון בעיות)

- לפחות שלוש אלקטרודות דביקות אם בכוונתך להקליט א.ק.ג בפועל

- מספיק כבלים לחיבור כל השטויות האלה

- הבנה מוצקה של מעגלים, מגברים אופניים וניסיון עם קרש הלוח.

אם בדיוק קיבלת לוח לחם ליום ההולדת שלך ואתה רוצה לנסות להכין איתו משהו מגניב, בצע לפחות כמה מבנים פשוטים יותר לפני שתנסה זאת.

-

שלב 3: בנה את מגבר ההפרש

מגבר הדיפרנציאל הוא מה שיגביר את האות המוקלט שלנו לרמה שמיש להצגה בהיקף או במסך. עיצוב מעגל זה יקח את ההבדל במתח משתי אלקטרודות הכניסה ויגביר אותו. זה נעשה כדי להפחית את הרעש, מכיוון שרעש נפוץ בין האלקטרודות יבוטל. אות הא.ק.ג ישתנה במשרעת בהתאם למיקום אלקטרודות ההקלטה והפרט, אך בדרך כלל הם בסדר גודל של כמה מיליוולט בעת ההקלטה מפרקי כף היד. (אמנם אין צורך בהגדרה זו, אך ניתן להגדיל את משרעת האות על ידי הנחת אלקטרודות על החזה, אך הפשרה היא רעש מתנועת הריאות.)

-

צירפתי סכמטי של ההתקנה. המעגל בתמונה אמור להגביר את האות שלך פי 1000. ייתכן שיהיה עליך להתאים זאת בהתאם לסוג המגבר שבו החלטת להשתמש. דרך מהירה להתאים זאת היא על ידי שינוי הערך של R1. על ידי חיתוך הערך של R1 לשניים, תוכל להכפיל את רווח הפלט ולהיפך.

-

אני מניח שרובכם יכולים לתרגם את המעגל הזה ללוח הלחם, ובכל זאת צירפתי תרשים של התקנת לוח הלחם כדי לייעל את התהליך ולקוות לצמצם את זמן פתרון הבעיות שלכם. צירפתי גם תמונה של ה- UA741 (או LM741) לנוחותך. (למטרותיך לא תזדקק לסיכות 1, 5 או 8) סיכות V + ו- V במגבר ה- OP יחוברו לספק שלך +15 V ו- -15 V בהתאמה. -15V אינו זהה לקרקע! אתה יכול להתעלם מהקבלים בלוח הלחם שלי. הם קבלים עוקפים שנועדו להסיר רעשי AC, אך בדיעבד לא היו שווים את המאמץ.

-

אני ממליץ לבדוק כל שלב תוך כדי השלמתו לפתרון בעיות. כפי שמראה המעגל, אתה יכול לחבר את אחת הכניסות לקרקע, והשני למקור DC קטן כדי לבדוק את ההגברה. (הקפד להזין <15 mV אחרת תוכל להרוות את מגברי ההפעלה). אם אתה צריך להפחית את הרווח שלך לבדיקה, אל תזיע אותו, כל דבר העולה על פי פי 500 יהיה מספיק למטרות שלנו. יתר על כן, אם בנית את המעגל שלך לרווח של 1000 וזה רק מראה רווח של 800, זה לא סוף העולם, המספר המדויק אינו קריטי.

-

שלב 4: בנה את מסנן החריץ

כעת, כשאנו יכולים להעצים את האות שלנו, בואו נסתכל על ניקויו. אם תחבר אלקטרודות למעגל שלנו כרגע, סביר להניח שיש לו המון רעש של 60 הרץ. זאת מכיוון שרוב הבניינים מחוברים עם זרם AC של 60 הרץ וגורמים לאותות רעש גדולים בהכרח. כדי לתקן זאת, נבנה מסנן חריץ של 60 הרץ. מסנן חריץ נועד להחליש תדרים מאוד ספציפיים ולהשאיר תדרים אחרים ללא פגע; מושלם להיפטר מרעש של 60 הרץ.

-

כמו בעבר, כללתי תמונה של סכמטי המעגל, התקנת לוח הלוח והמעגל שלי. הערה, בעוד שמסנן החריצים הוא שלב קל יחסית לבנות, לקח לי הכי הרבה זמן להתחיל לעבוד. הקלט שלי נחלש היטב, אך ב 63 הרץ במקום 60 הרץ, מה שלא יחתוך אותו. אם אתה נתקל באותה בעיה, אני ממליץ לך לשנות את הערך שלך R14. (הגדלת ההתנגדות של R14 תוריד את תדירות ההנחתה שלך ולהיפך). אם יש לך קופסת נגדים משתנה, השתמש בה כדי להחליף את R14, ולאחר מכן שחק עם ערכי התנגדות כדי לברר מה עובד הכי טוב, מכיוון שהוא יהיה רגיש לשינויים בסדר של אוהם יחיד. בסופו של דבר קיבלתי R14 175 אוהם, אבל בתיאוריה זה עובד הכי טוב להתאים R12.

-

שוב, אתה יכול לבדוק שלב זה באמצעות מחולל פונקציות כדי להזין גל סינוס של 60 הרץ ולהקליט את הפלט שלך באוסילוסקופ. התפוקה שלך צריכה להיות בערך -20 dB או 10% ממשרעת הכניסה. כפי שאמרתי קודם, תוכל לבדוק את התדרים הסמוכים לאופטימיזציה.

-

שלב 5: בנה את מסנן ה- Low Pass

כפי שצוין קודם לכן, גורם חשוב נוסף הוא הפחתת רעש מהגוף שלך וכל מה שעושה את החדר שבו אתה נמצא. מסנן נמוך לעבור טוב בכך מכיוון שככל שהסיגנלים מגיעים, פעימות הלב שלך איטיות למדי. המטרה שלנו עם מסנן ה- low-pass היא לחסל את כל האותות המכילים תדרים גבוהים מהאק"ג שלך. לשם כך עלינו לקבוע "תדר ניתוק". במקרה שלנו, את כל מה שמעבר לתדר הזה אנחנו רוצים לחסל, ואת כל מה שמתחת לתדר הזה אנחנו רוצים לשמור. בעוד פעימות לב מתרחשות בסדר גודל של 1 עד 3 הרץ, צורות הגל הבודדות המרכיבות את הא.ק.ג שלנו בנויות מתדרים גבוהים בהרבה מזה; ליד 1 עד 50 הרץ. בגלל זה בחרתי בתדר ניתוק של 80 הרץ. הוא גבוה מספיק כדי לשמור על כל הרכיבים השימושיים באות, אך עדיין מנתק את הרעש מרדיו HAM שיש לך בחדר הסמוך.

-

אין לי עצות חכמות לגבי מסנן ה- low-pass, זה פשוט מאוד בהשוואה לשלבים האחרים. בדומה למגבר, אל תדאג לקבל קיצוץ מדויק ב -80 הרץ; זה לא קריטי ולא יקרה באופן ריאלי. עם זאת, עליך לבדוק את תפוקתו באמצעות מחולל פונקציות. ככלל אצבע, גל סינוס צריך לעבור במסנן ללא נגיעה ב -10 הרץ, ויש לחתוך אותו בחצי ב -130 הרץ.

-

שלב 6: חבר את זה

אם הגעת עד כאן, כל הכבוד! יש לך את כל המרכיבים של א.ק.ג. כל מה שאתה צריך לעשות הוא לחבר אותם יחד, להטיח באלקטרודות ולחבר את הפלט לאוסילוסקופ כדי לראות את האק ג שלך!

-

אם אינך בטוח כיצד ללבוש אלקטרודות, אני ממליץ להדביק את אלקטרודות הכניסה על פרקי הידיים (אחת על כל פרק כף היד) ולחבר אלקטרודה קרקעית לרגלך (התמונה עשויה לעזור.) כזכור, כל אלקטרודת הכניסה צריכה לך קלט חיובי על מגברי האופ במגבר. (הוא מבוסס רק בתרשים המעגלים למטרות סימולציה)

-

ברגע שאתה מחובר, חבר את הפלט של מסנן ה- low-pass לאוסילוסקופ והתגאה בעצמך! גרמו לכל ילדיכם לבוא עם אלקטרודות והביטו בפעימות הלב שלהם. לעזאזל, תן לשכנים שלך לבוא לנסות את זה. אם אתה מרגיש מוטיבציה נוספת, חבר את הפלט למיקרו -בקר כדי לחשב את קצב הלב מהסינגל. (אתה כנראה רוצה להוריד את ההגברה לפני שתעשה זאת, הוא עשוי לטגן את הלוח בו אתה משתמש). בלי קשר, כל הכבוד על הבנייה, ועשייה משמחת!

[התמונה נלקחה מתוך