Öz Elektrokardioqramınızı (EKQ) edin: 6 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

XƏBƏRDARLIQ:

Bu tibbi cihaz deyil. Bu simulyasiya edilmiş siqnallardan istifadə etməklə yalnız təhsil məqsədlidir. Bu dövrəni real EKQ ölçmələri üçün istifadə edirsinizsə, zəhmət olmasa dövrənin və dövrə-cihaz əlaqələrinin batareya enerjisindən və digər düzgün izolyasiya üsullarından istifadə etdiyinə əmin olun.

[Şəkil https://scienceprog.com/avr-dds-signal-generator-v… saytından götürülmüşdür]

Addım 1: Əşyalarınızı bilin

Elektrokardioqram (EKQ), həkimlərin ürəyin elektrik fəaliyyətini izləmək üçün istifadə etdiyi əhəmiyyətli bir vasitədir. Anormal ürək ritmlərindən tutmuş istilik çatışmazlığının diaqnozuna qədər hər şeyi çəkməkdə faydalıdır. Bu Təlimata əməl edərək, yalnız əsas çörək taxma bacarıqlarından və ümumi elektronika laboratoriya avadanlıqlarından istifadə edərək bir insanın elektrokardioqramını göstərən bir cihaz qura biləcəksiniz. Yaxşı bir siqnal çıxışı əldə etdikdən sonra, eyni siqnaldan istifadə edərək ürək dərəcəsini və ya bir mikrokontrolördən istifadə edərək başqa bir maraqlı metrik hesablaya bilərsiniz.

-

EKQ -nin nə olduğunu bilmirsinizsə, bu sadəcə ürəyin fəaliyyətinin qeydidir. Ürəyin daralmasının elektrik təbiəti səbəbindən dəriyə elektrodlar qoyaraq və siqnal işləyərək gərginlikdəki dəyişikliyi qeyd etmək olar. Zamanla bu gərginliklərin sxeminə elektrokardioqram (qısaca EKQ) deyilir. EKQ -lər, adətən, müxtəlif növ ürək çatışmazlığı diaqnozu qoymaq və ya pasiyent xəstənin stresini izləmək üçün istifadə olunur. Sağlam bir EKQ, insanlar arasında universal olan xüsusi xüsusiyyətlərə malikdir. (Bura P dalğası, Q dalğası, R dalğası, S dalğası, T dalğası və QRS kompleksi daxildir.) Ürəyin müvafiq reaksiyası ilə sadələşdirilmiş EKQ diaqramını təqdim etdim.

-

Ürək sinirlərində baş verən hər bir elektrik hadisəsinin əzələ toxumasında meydana gələn fiziki bir hadisəyə uyğun gəldiyini və ürəyin bir hissəsi daralarkən digər hissələri rahatladığını unutmayın. EKQ -ni ürək sağlamlığını ölçmək üçün çox güclü bir vasitə halına gətirən elektrik siqnallarının vaxtı ürəkdə çox vacibdir.

-

Həqiqi bir EKQ qeyd etməyimiz üçün, siqnalın ölçüsü, bədənin qalan hissəsindən gələn səs -küy və ətrafdan gələn səs -küy kimi bir çox logistika problemi meydana çıxır. Bunu kompensasiya etmək üçün 3 hissədən ibarət bir sxem hazırlayırıq: siqnalımızın ölçüsünü artırmaq üçün diferensial gücləndirici, yüksək tezlikli siqnal səs -küyünü aradan qaldırmaq üçün aşağı ötürmə filtri və 60 Hz səs -küyü aradan qaldırmaq üçün bir çentik filtri. AC gücü ilə təchiz olunmuş binalarda həmişə mövcuddur. Bu addımların izlənməsini aşağıda sizə ətraflı təsvir edəcəyəm.

[Şəkil https://courses.lumenlearning.com/ap2/chapter/card… saytından götürülmüşdür]

Addım 2: Təchizatlarınızı toplayın

Bu layihə üçün sizə lazım olacaq:

- 1 böyük çörək taxtası (2 və ya daha çoxu olsa daha yaxşı olar)

- 5 ümumi təyinatlı op-amper

(UA741-i +-15 V ilə istifadə etdim, sadəcə 15 volt tuta biləcəyinizə əmin olun, əks halda passiv komponentlərinizin dəyərlərini tənzimləməli olacaqsınız və daha az gücləndirmə ilə kifayətlənməli olacaqsınız)

Rezistorlar

o 2x 165 ohm

o 3x 1k ohm

o 2x 15k ohm

o 2x 33k ohm

o 1x 42k ohm

o 2x 60k ohm

Kondansatörler

o 2x 22nF

o 2x 1μF

o 1x2Μf

- Bol və ya tullanan tellər

- +15 V təmin edə bilən bir DC gərginlik mənbəyi

- Bir funksiya generatoru və osiloskop (əsasən problemlərin aradan qaldırılması üçün)

- Faktiki EKQ qeyd etməyi planlaşdırırsınızsa, ən azı üç yapışqan elektrod

- Bütün bu cəfəngiyatları birləşdirmək üçün kifayət qədər kabel

- Dövrə, op-amper və çörək taxtası təcrübəsi haqqında möhkəm bir anlayış.

Doğum gününüz üçün bir çörək taxtanız varsa və bununla sərin bir şey etməyə çalışsanız, bunu sınamadan əvvəl ən azı bir neçə sadə quruluş edin.

-

Addım 3: Diferensial Gücləndiricini yaradın

Diferensial gücləndirici, qeyd etdiyimiz siqnalın əhatə dairəsində və ya ekranda nümayiş oluna biləcək səviyyəyə yüksəldilməsidir. Bu dövrə dizaynı, iki giriş elektrodundan gərginlik fərqini götürəcək və gücləndirəcək. Bu, səsləri azaltmaq üçün edilir, çünki elektrodlar arasında ümumi səs -küy aradan qaldırılacaq. EKQ siqnalı, qeyd elektrodlarının yerləşdirilməsindən və fərddən asılı olaraq amplituda olaraq dəyişəcək, ancaq biləklərdən qeyd edərkən bir neçə millivoltluq qaydada olur. (Bu quruluş üçün lazım olmasa da, sinəyə elektrodlar qoyularaq siqnal amplitudu artırıla bilər, lakin bunun əvəzini ağciyər hərəkətindən gələn səs-küy təşkil edir.)

-

Quraşdırma sxemini daxil etdim. Şəkildəki dövrə siqnalınızı ~ 1000 qat gücləndirməlidir. İstifadə etməyə qərar verdiyiniz op-amp növündən asılı olaraq bunu tənzimləməyiniz lazım ola bilər. Bunu tənzimləmək üçün sürətli bir yol, R1 dəyərini dəyişdirməkdir. R1 dəyərini yarıya endirməklə, mənfəət qazancını ikiqat artıracaqsınız və əksinə.

-

Güman edirəm ki, bir çoxunuz bu dövrəni çörək taxtasına çevirə bilərsiniz, buna baxmayaraq prosesi asanlaşdırmaq və inşallah problem həll etmə müddətinizi azaltmaq üçün çörək taxtasının qurulması sxemini daxil etmişəm. Rahatlığınız üçün UA741 (və ya LM741) pinoutunun bir şəklini də əlavə etdim. (məqsədləriniz üçün 1, 5 və ya 8 pinlərə ehtiyacınız olmayacaq) Op-ampdəki V + və V pinləri müvafiq olaraq +15 V və -15 V təchizatınıza qoşulacaq. -15V torpaqla eyni deyil! Çörək taxtamdakı kondansatörləri görməzdən gələ bilərsiniz. AC səs -küyünü aradan qaldırmaq üçün hazırlanmış bypass kondansatörləridir, lakin geriyə baxanda bu səylərə dəyər deyildi.

-

Problemləri aradan qaldırmaq üçün tamamladıqca hər mərhələni sınamağı məsləhət görürəm. Dövrün göstərdiyi kimi, girişlərdən birini yerə, digərini isə gücləndirməni yoxlamaq üçün kiçik bir DC qaynağına qoşa bilərsiniz. (<15 mV daxil etdiyinizə əmin olun, əks halda op-amperləri doyuracaqsınız). Test üçün qazancınızı azaltmaq lazımdırsa, tər tökməyin, 500 qatdan çox qazanc bizim məqsədlərimiz üçün bol olacaq. Üstəlik, dövrənizi 1000 qazanc əldə etmək üçün qurmusunuzsa və bu yalnız 800 qazanc əldə edirsə, bu dünyanın sonu deyil, dəqiq sayı kritik deyil.

-

Addım 4: Çentik Filtrini yaradın

Siqnalımızı gücləndirə bildiyimiz üçün onu təmizləməyə baxaq. Elektrodları hal -hazırda dövrəmizə bağlasaydınız, ehtimal ki, bir ton 60 Hz səs -küyə sahib olardı. Bunun səbəbi, əksər binaların qaçılmaz olaraq böyük səs -küy siqnallarına səbəb olan 60 Hz AC cərəyanı ilə bağlanmasıdır. Bunu həll etmək üçün 60 Hz çentikli bir filtr quracağıq. Çentik filtri çox xüsusi tezlikləri zəiflətmək və digər tezlikləri toxunulmaz qoymaq üçün nəzərdə tutulmuşdur; 60 Hz səs -küydən qurtulmaq üçün idealdır.

-

Əvvəlki kimi, dövrə sxeminin, çörək bişirmə quruluşunun və öz dövrəmin bir şəklini daxil etdim. Qeyd olaraq, çentik filtrinin qurulması nisbətən asan bir mərhələ olsa da, işə başlamağım ən uzun çəkdi. Girişim yaxşı zəiflədi, amma onu 60 Hz əvəzinə 63 Hz -də kəsmək olmaz. Eyni problemlə qarşılaşsanız, R14 dəyərinizi dəyişdirməyi məsləhət görürəm. (R14 müqavimətinin artması zəifləmə tezliyinizi azaldacaq və əksinə). Dəyişən bir rezistor qutunuz varsa, R14 -ü əvəz etmək üçün istifadə edin, sonra tək ohm sırasındakı dəyişikliklərə həssas olacağından, ən yaxşı nəyin işlədiyini öyrənmək üçün müqavimət dəyərləri olan oyuncağı istifadə edin. 175 ohm R14 ilə sona çatdım, amma nəzəri olaraq R12 ilə uyğun gəlmək daha yaxşıdır.

-

Yenə də 60 Hz sinüs dalğası daxil etmək və çıxışınızı bir osiloskopda qeyd etmək üçün bir funksiya generatoru istifadə edərək bu mərhələni test edə bilərsiniz. Çıxışınız -20 dB və ya girişin 10% -i olmalıdır. Daha əvvəl dediyim kimi, optimallaşdırma üçün yaxınlıqdakı tezlikləri yoxlaya bilərsiniz.

-

Addım 5: Aşağı keçid filtrini yaradın

Daha əvvəl də qeyd edildiyi kimi, başqa bir vacib amil bədəninizdən gələn səs -küyü azaltmaqdır və daxil olduğunuz otağı zap edən başqa bir şey yoxdur. Aşağı ötürmə filtri bunu etməkdə yaxşıdır, çünki siqnallar getdikcə ürək döyüntünüz olduqca yavaş olur. Aşağı keçid filtri ilə məqsədimiz, EKQ-dən daha yüksək tezliklərə malik olan bütün siqnalları aradan qaldırmaqdır. Bunu etmək üçün "kəsmə tezliyi" təyin etməliyik. Bizim vəziyyətimizdə, bu tezliyin üstündəki hər şeyi aradan qaldırmaq istəyirik və bu tezliyin altındakı hər şeyi saxlamaq istəyirik. Ürək döyüntüsü 1 ilə 3 Hertz aralığında meydana gəldiyində, EKQ -ni təşkil edən fərdi dalğa formaları bundan daha yüksək olan tezliklərdən ibarətdir; 1 ilə 50 Hertz arasında. Bu səbəbdən 80 Hz bir kəsilmə tezliyini seçdim. Bütün faydalı komponentləri siqnalda saxlamaq üçün kifayət qədər yüksəkdir, lakin yenə də yan otaqda olan HAM radiosundan gələn səsləri kəsir.

-

Aşağı keçid filtrində heç bir müdrik məsləhətim yoxdur, digər mərhələlərlə müqayisədə çox sadədir. Gücləndiriciyə bənzər şəkildə, 80 Hz -də dəqiq bir kəsmə əldə etməkdən narahat olmayın; bu vacib deyil və real olaraq baş verməyəcək. Buna baxmayaraq, bir funksiya generatoru istifadə edərək çıxışını yoxlamalısınız. Bir qayda olaraq, bir sinus dalğası 10 Hz -də toxunulmamış filtrdən keçməli və 130 Hz ilə yarıya bölünməlidir.

-

Addım 6: Bağlayın

Əgər bu qədərdirsə, təbrik edirik! EKQ -nin bütün komponentləri var. EKQ -nizi görmək üçün onları bir -birinə bağlamaq, elektrodlara çırpmaq və çıxışı osiloskopla bağlamaq kifayətdir.

-

Elektrodları necə taxacağınızdan əmin deyilsinizsə, giriş elektrodlarını biləklərinizə yapışdırmağı (hər biləkdən birindən) və ayağınıza torpaq elektrodunu bağlamağı (şəkil kömək edə bilər.) Xatırlatmaq üçün hər giriş elektrodunun gücləndiricidəki op-amperlərə müsbət giriş edin. (Simulyasiya məqsədi ilə yalnız dövrə diaqramında əsaslandırılmışdır)

-

Bağlandıqdan sonra aşağı keçid filtrinin çıxışını bir osiloskopa bağlayın və özünüzlə fəxr edin! Bütün uşaqlarınıza elektrod taxmasını və ürək döyüntülərinə baxmasını təmin edin. Heck, qonşularınızı sınayın. Əlavə motivasiya hiss edirsinizsə, nəbzin nəbzini hesablamaq üçün çıxışı mikro nəzarətçiyə bağlayın. (Yəqin ki, bunu etməzdən əvvəl gücləndirməni aşağı salmaq istəyərsiniz, istifadə etdiyiniz lövhəni qızardacaq). Nə olursa olsun, quruluşunuza görə təbriklər və xoşbəxt işlər!

[Şəkil https://www.medicwiz.com/medtech/diagnostics/10-ty… saytından götürülmüşdür]