Өзіңіздің электрокардиограммаңызды жасаңыз (ЭКГ): 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

ЕСКЕРТУ:

Бұл медициналық құрал емес. Бұл модельдеу сигналдарын қолдана отырып, тек білім беру мақсатында. Егер бұл тізбекті ЭКГ-ны нақты өлшеу үшін қолданатын болсаңыз, онда схема мен құрылғы арасындағы байланыс батарея қуатын және оқшаулаудың басқа тиісті әдістерін қолданатынына көз жеткізіңіз.

[Сурет https://scienceprog.com/avr-dds-signal-generator-v… алынған]

1 -қадам: заттарыңызды біліңіз

Электрокардиограмма (ЭКГ) - дәрігерлер жүректің электрлік белсенділігін бақылау үшін қолданатын маңызды құрал. Бұл қалыпты жүрек ырғағынан жылу жеткіліксіздігін диагностикалауға дейін бәрін түсіруге пайдалы. Нұсқаулыққа сүйене отырып, сіз қарапайым электрокардиография дағдылары мен жалпы электроника зертханасының жабдықтарын қолдана отырып, адамның электрокардиограммасын көрсететін құрылғы жасай аласыз. Сізде жақсы сигнал шығысы болған кезде, сіз дәл осы сигналды пульсті немесе микроконтроллердің көмегімен басқа қызықты метриканы есептеу үшін қолдана аласыз.

-

Егер сіз ЭКГ не екенін білмесеңіз, бұл жай ғана жүрек қызметінің жазбасы. Жүректің жиырылуының электрлік сипатына байланысты терінің үстіне электродтарды қойып, сигналды өңдеу арқылы кернеудің өзгеруін тіркеуге болады. Уақыт өте келе бұл кернеулердің сызбасы электрокардиограмма (қысқаша ЭКГ) деп аталады. ЭКГ әдетте жүрек жеткіліксіздігінің әр түрін диагностикалау үшін немесе пациенттің күйзелісін пассивті бақылау үшін қолданылады. Сау ЭКГ -да адамдар арасында әмбебап болатын ерекше ерекшеліктер бар. (Бұған Р-толқыны, Q-толқыны, R-толқыны, S-толқыны, Т-толқыны және QRS кешені кіреді.) Мен жүректің сәйкес реакциясы бар ЭКГ-ның жеңілдетілген диаграммасын ұсындым.

-

Назар аударыңыз, жүрек нервтерінде пайда болатын әрбір электрлік оқиға бұлшықет тінінде болатын физикалық оқиғаға сәйкес келеді, ал жүректің бір бөлігі жиырылып жатқанда, басқа бөліктері босаңсытады. Осылайша, электр сигналдарының уақыты жүректе өте маңызды, бұл ЭКГ -ны жүрек денсаулығын өлшеудің өте қуатты құралы етеді.

-

Бізге нақты ЭКГ жазу үшін сигналдың өлшемі, дененің қалған бөлігінен келетін шу мөлшері және қоршаған ортадан келетін шу сияқты көптеген логистикалық мәселелер шешіледі. Мұның орнын толтыру үшін біз 3 бөліктен тұратын тізбекті жобалап жатырмыз: сигналдың көлемін ұлғайту үшін дифференциалды күшейткіш, жоғары жиілікті сигналдардың шуын жою үшін төмен өту сүзгісі және 60 Гц шуды кетіретін ойық сүзгісі. үнемі айнымалы токпен жабдықталған ғимараттарда болады. Мен сізге төменде осы қадамдардың сағатын егжей -тегжейлі сипаттаймын.

[Сурет https://courses.lumenlearning.com/ap2/chapter/card… сайтынан алынды]

2 -қадам: Жабдықтарыңызды жинаңыз

Бұл жоба үшін сізге қажет:

- 1 үлкен нан тақтасы (2 немесе одан да көп болса жақсы болады)

- 5 жалпы мақсаттағы ампер

(Мен UA-741-ді +-15 В-пен қолдандым, тек 15 вольтты таңдауға болатынына көз жеткізіңіз, әйтпесе сізге пассивті компоненттердің мәндерін реттеу қажет болады, ал сіз аз күшейтуге бейімделесіз)

Резисторлар

o 2x 165 Ом

o 3х 1к Ом

o 2x 15k Ом

o 2x 33k Ом

o 1x 42k Ом

o 2x 60k Ом

Конденсаторлар

o 2x 22nF

o 2x 1μF

o 1x 2Μf

- көп немесе секіргіш сымдар

- +-15 В қамтамасыз етуге қабілетті тұрақты кернеудің көзі

- Функция генераторы мен осциллограф (негізінен ақауларды жоюға арналған)

- Егер сіз нақты ЭКГ жазуды жоспарласаңыз, кем дегенде үш жабысқақ электрод

- Осының барлығын байланыстыратын кабельдер жеткілікті

- Схемалар, оп-амперлер және нанмен жұмыс жасау тәжірибесі туралы нақты түсінік.

Егер сіз өзіңіздің туған күніңізге арналған тақтаны алып, онымен керемет нәрсе жасағыңыз келсе, оны сынап көрмес бұрын, кем дегенде бірнеше қарапайым құрастыруды жасаңыз.

-

3 -қадам: Дифференциалды күшейткішті жасаңыз

Дифференциалды күшейткіш - бұл біздің жазылған сигналды ауқымда немесе экранда көрсетуге болатын деңгейге дейін күшейтетін нәрсе. Бұл схема екі кіріс электродтарынан кернеудің айырмашылығын алады және оны күшейтеді. Бұл шуды азайту үшін жасалады, өйткені электродтар арасындағы жалпы шу жойылады. ЭКГ сигналы жазу электродтарының орналасуына және жеке адамға байланысты амплитудада өзгереді, бірақ әдетте білектен жазу кезінде бірнеше милливольт тәртіпте болады. (Бұл орнату үшін қажет болмаса да, кеудеге электродтарды қою арқылы сигнал амплитудасын арттыруға болады, бірақ бұл өкпе қозғалысынан болатын шу.)

-

Мен орнатудың схемасын енгіздім. Суреттегі схема сіздің сигналды ~ 1000 есе күшейтуі керек. Мұны сіз қолданатын оп-амп түріне байланысты реттеу қажет болуы мүмкін. Мұны реттеудің жылдам әдісі - R1 мәнін өзгерту. R1 мәнін екіге қысқарту арқылы сіз шығымды екі есе арттырасыз және керісінше.

-

Менің ойымша, сіздердің көпшілігіңіз бұл схеманы тақтаға аудара аласыз, дегенмен мен процесті оңтайландыру және ақаулықтарды жою уақытын қысқарту үшін нан тақтасын орнату схемасын енгіздім. Мен сізге ыңғайлы болу үшін UA741 (немесе LM741) түйреуішінің суретін қостым. (сіздің мақсатыңыз үшін сізге 1, 5 немесе 8 түйреуіштер қажет емес) Оп-амптағы V + және V түйреуіштері сәйкесінше +15 В және -15 В қуат көзіне қосылады. -15В жермен бірдей емес! Сіз менің тақтадағы конденсаторларды елемеуге болады. Олар айнымалы токтың шуын кетіруге арналған айналып өтетін конденсаторлар, бірақ өткенге күш салудың қажеті жоқ.

-

Мен ақауларды жою үшін оны аяқтаған сайын әр кезеңді тексеруді ұсынамын. Схема көрсеткендей, сіз кірістердің бірін жерге қосуға, екіншісін күшейтуді тексеру үшін тұрақты ток көзіне қосуға болады. (15 мВ кернеуді енгізгеніңізге көз жеткізіңіз, әйтпесе сіз амперді қанықтырасыз). Егер сізге тестілеу кезінде пайдаңызды азайту қажет болса, мұны жасырмаңыз, 500 еседен жоғары пайда біздің мақсатымыз үшін көп болады. Сонымен қатар, егер сіз өзіңіздің тізбегіңізді 1000 пайда алу үшін құрған болсаңыз және ол тек 800 табысты көрсетсе, бұл әлемнің соңы емес, нақты саны маңызды емес.

-

4 -қадам: ойық сүзгісін жасаңыз

Енді біз сигналды күшейте аламыз, оны тазартуды қарастырайық. Егер сіз дәл қазір біздің тізбегімізге электродтарды қоссаңыз, онда 60 Гц шуы болады. Себебі ғимараттардың көпшілігі 60 Гц айнымалы токпен қосылады, бұл сөзсіз үлкен шу сигналдарын тудырады. Бұл мәселені шешу үшін біз 60 Гц жиілік сүзгісін құрамыз. Шұңқырлы сүзгі өте нақты жиілікті әлсіретуге және басқа жиіліктерді ұстамауға арналған; 60 Гц шуды жоюға өте ыңғайлы.

-

Бұрынғыдай, мен схеманың суретін, нан тақтасын және өзімнің схемамды енгіздім. Ескертпе ретінде, фильтрді салу салыстырмалы түрде оңай кезең болғанымен, жұмысқа кірісуім үшін ең ұзақ уақыт қажет болды. Менің кірісім әлсіреді, бірақ оны 60 Гц емес, 63 Гц жиілігінде қысқартады. Егер сізде осындай мәселе туындаса, R14 мәнін өзгертуді ұсынамын. (R14 қарсыласуының жоғарылауы сіздің өшу жиілігін төмендетеді және керісінше). Егер сізде ауыспалы резисторлық қорап болса, оны R14 ауыстыру үшін қолданыңыз, содан кейін қарсылық мәні бар ойыншық қайсысы жақсы жұмыс істейтінін білу үшін, себебі ол бір Омдық тәртіпте өзгерістерге сезімтал болады. Мен 175 ом R14 -пен аяқтадым, бірақ теория бойынша ол R12 -ге сәйкес келеді.

-

Тағы да, сіз бұл кезеңді 60 Гц синусоиданы енгізу үшін генератордың көмегімен тексере аласыз және шығысыңызды осциллографқа жазасыз. Сіздің шығыс шамамен -20 дБ немесе кіріс амплитудасының 10% болуы керек. Жоғарыда айтқанымдай, оңтайландыру үшін жақын маңдағы жиіліктерді тексеруге болады.

-

5-қадам: төмен өткізу сүзгісін жасаңыз

Бұрын айтылғандай, тағы бір маңызды фактор - бұл сіздің денеңізден шуды азайту және сіз жатқан бөлмені ұрып -соғатын кез келген нәрсе. Төмен өту сүзгісі мұны жақсы жасайды, себебі сигналдар бойынша сіздің жүрек соғуыңыз өте баяу. Төмен өтетін сүзгідегі біздің мақсат-сіздің ЭКГ-дан жоғары жиіліктері бар барлық сигналдарды жою. Мұны істеу үшін біз «үзіліс жиілігін» белгілеуіміз керек. Біздің жағдайда, осы жиіліктің үстіндегілердің бәрін жойғымыз келеді және осы жиіліктен төмендегілердің барлығын сақтағымыз келеді. Жүрек соғуы 1 -ден 3 Герцке дейін жүретін кезде, біздің ЭКГ -ны құрайтын жеке толқындық формалар бұдан әлдеқайда жоғары жиіліктерден тұрады; 1 -ден 50 Герцке дейін. Осыған байланысты мен 80 Гц жиілік жиілігін таңдадым. Ол барлық пайдалы компоненттерді сигналда сақтауға жеткілікті жоғары, бірақ сіз келесі бөлмедегі HAM радиосының шуын өшіреді.

-

Менде төмен өту сүзгісі бойынша данышпан кеңес жоқ, бұл басқа кезеңдермен салыстырғанда өте қарапайым. Күшейткіш сияқты, 80 Гц дәл ажыратуды алу туралы алаңдамаңыз; бұл маңызды емес және шын мәнінде болмайды. Дегенмен, сіз функционалды генератордың көмегімен оның шығуын тексеруіңіз керек. Ереже бойынша, синусоидалық толқын сүзгіден 10 Гц -те қол тигізбеуі керек және оны жартысына 130 Гц қысқарту керек.

-

6 -қадам: Жабыңыз

Егер сіз осы уақытқа дейін жасаған болсаңыз, құттықтаймын! Сізде ЭКГ -ның барлық компоненттері бар. Сізге ЭКГ көру үшін оларды біріктіру, электродтарды ұру және шығуды осциллографқа жалғау жеткілікті!

-

Егер сіз электродтарды қалай қою керектігін білмесеңіз, мен кіріс электродтарын білекке (әр білекке бір) жабыстыруды және жерге электродты аяғыңызға қосуды ұсынамын (сурет көмектесуі мүмкін.) Естеріңізге сала кетейік, әрбір кіріс электроды күшейткіштегі оп-амперлерге оң кіріс енгізіңіз. (Бұл модельдеу мақсатында тек схемаға негізделген)

-

Қосылғаннан кейін төмен өткізу сүзгісінің шығысын осциллографқа қосыңыз және өзіңізді мақтан етіңіз! Барлық балаларыңызға электродтарды кигізіп, олардың жүрек соғысына қараңыз. Әй, көршілеріңізді сынап көріңіз. Егер сізде қосымша мотивация болса, жүрек соғу жиілігін есептеу үшін микроконтроллерге қосылыңыз. (Мүмкін сіз мұны жасамас бұрын күшейтуді төмендеткіңіз келуі мүмкін, ол сіз қолданатын тақтаны қуыруы мүмкін). Қалай болғанда да, құрылысыңыз құтты болсын, бақытты болыңыз!

[Сурет https://www.medicwiz.com/medtech/diagnostics/10-ty… алынды]