قم بعمل مخطط كهربية القلب (ECG) الخاص بك: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

تنويه:

هذا ليس جهاز طبي. هذا للأغراض التعليمية فقط ، باستخدام إشارات محاكاة. في حالة استخدام هذه الدائرة لإجراء قياسات حقيقية لمخطط كهربية القلب ، يرجى التأكد من أن الدائرة والتوصيلات من الدائرة إلى الجهاز تستخدم طاقة البطارية وتقنيات العزل المناسبة الأخرى.

[الصورة مأخوذة من

الخطوة 1: تعرف على الأشياء الخاصة بك

يعد مخطط كهربية القلب (ECG) أداة مهمة يستخدمها الأطباء لمراقبة النشاط الكهربائي للقلب. إنه مفيد في التقاط كل شيء من إيقاعات القلب غير الطبيعية إلى تشخيص الفشل الحراري. باتباع Instructable هذا ، ستتمكن من بناء جهاز يعرض مخطط كهربية القلب لشخص يستخدم فقط مهارات اللوح الأساسية ومعدات مختبر الإلكترونيات العامة. بمجرد حصولك على خرج إشارة جيد ، يمكنك استخدام نفس الإشارة لحساب معدل ضربات القلب ، أو مقياس آخر مثير للاهتمام باستخدام متحكم دقيق.

-

إذا كنت لا تعرف ما هو مخطط كهربية القلب ، فهو مجرد تسجيل لنشاط القلب. بسبب الطبيعة الكهربائية لانقباضات القلب ، يمكن للمرء أن يسجل التغير في الجهد عن طريق وضع أقطاب كهربائية على الجلد ومعالجة الإشارة. يُطلق على مخطط هذه الفولتية بمرور الوقت مخطط كهربية القلب (اختصار ECG). تُستخدم أجهزة تخطيط كهربية القلب عادةً لتشخيص أشكال مختلفة من قصور القلب ، أو لمراقبة إجهاد المريض بشكل سلبي. يتميز مخطط كهربية القلب الصحي بميزات محددة تكون عالمية بين البشر. (يتضمن هذا الموجة P ، الموجة Q ، الموجة R ، الموجة S ، الموجة T ، ومركب QRS.) لقد قدمت مخططًا مبسطًا لتخطيط القلب مع رد الفعل المقابل للقلب.

-

لاحظ أن كل حدث كهربائي يحدث في أعصاب القلب يتوافق مع حدث مادي يحدث نتيجة لذلك في الأنسجة العضلية ، وبينما ينقبض أحد أجزاء القلب ، ترتخي الأجزاء الأخرى. وبهذه الطريقة يكون توقيت الإشارات الكهربائية مهمًا جدًا في القلب ، مما يجعل تخطيط القلب أداة قوية جدًا في قياس صحة القلب.

-

بالنسبة لنا لتسجيل مخطط كهربية القلب الفعلي ، فإن العديد من المشكلات اللوجستية تلعب دورًا مثل حجم الإشارة ، وكمية الضوضاء القادمة من بقية الجسم ، وكمية الضوضاء القادمة من البيئة. للتعويض عن ذلك ، نقوم بتصميم دائرة تتكون من 3 أجزاء: مضخم تفاضلي لزيادة حجم إشارتنا ، ومرشح تمرير منخفض للتخلص من ضوضاء إشارات التردد العالي ، ومرشح درجة لإزالة ضوضاء 60 هرتز التي موجود دائمًا في المباني المزودة بطاقة التيار المتردد. سوف أصف مشاهدة هذه الخطوات بالتفصيل أدناه.

[الصورة مأخوذة من

الخطوة 2: اجمع المستلزمات الخاصة بك

لهذا المشروع سوف تحتاج:

- لوح تجارب كبير (مع وجود 2 أو أكثر سيكون أجمل)

- 5 أمبير للأغراض العامة

(لقد استخدمت UA741 مع + -15 V ، فقط تأكد من أن تلك التي تختارها يمكنها التعامل مع 15 فولت وإلا فستحتاج إلى ضبط قيم المكونات السلبية وسيتعين عليك تسوية تضخيم أقل)

مقاومات

o 2x 165 أوم

o 3x 1 كيلو أوم

o 2x 15 كيلو أوم

o 2x 33 كيلو أوم

o 1x 42 كيلو أوم

o 2x 60 كيلو أوم

مكثفات

o 2x 22nF

o 2x 1μF

o 1x 2Μf

- عدد كبير من الأسلاك أو وصلات العبور

- مصدر جهد تيار مستمر قادر على توفير + -15 فولت

- مولد وظيفي وراسم الذبذبات (بشكل أساسي لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها)

- ثلاثة أقطاب كهربائية لزجة على الأقل إذا كنت تخطط لتسجيل مخطط كهربية القلب الفعلي

- ما يكفي من الكابلات لتوصيل كل هذا الهراء

- فهم راسخ للدوائر ، والمضخات ، والخبرة مع اللوح.

إذا كنت قد حصلت للتو على لوح تجارب لعيد ميلادك وتتطلع إلى تجربة شيء رائع به ، فافعل على الأقل عددًا قليلاً من التصميمات الأبسط قبل تجربة ذلك.

-

الخطوة الثالثة: بناء المضخم التفاضلي

مكبر الصوت التفاضلي هو ما سيضخّم الإشارة المسجلة لدينا إلى مستوى قابل للاستخدام ليتم عرضها على نطاق أو شاشة. سيأخذ تصميم الدائرة هذا الفرق في الجهد من قطبي الإدخال ويضخّمه. يتم ذلك لتقليل الضوضاء ، حيث سيتم التخلص من الضوضاء الشائعة بين الأقطاب الكهربائية. ستختلف إشارة مخطط كهربية القلب في السعة اعتمادًا على موضع أقطاب التسجيل والفرد ، ولكنها عادةً ما تكون بترتيب بضعة ملي فولت عند التسجيل من المعصمين. (في حين أنه ليس ضروريًا لهذا الإعداد ، يمكن زيادة سعة الإشارة عن طريق وضع أقطاب كهربائية على الصدر ، لكن المفاضلة هي ضوضاء من حركة الرئة.)

-

لقد قمت بتضمين تخطيطي للإعداد. يجب أن تضخم الدائرة الموجودة في الصورة إشارتك بمقدار 1000 ضعف. قد تحتاج إلى ضبط هذا وفقًا لنوع المرجع الذي قررت استخدامه. طريقة سريعة لضبط هذا عن طريق تغيير قيمة R1. بقطع قيمة R1 إلى النصف ، سوف تضاعف كسب الناتج والعكس صحيح.

-

أفترض أن معظمكم يمكنه ترجمة هذه الدائرة إلى اللوح ، ومع ذلك فقد قمت بتضمين رسم تخطيطي لإعداد اللوح لتبسيط العملية ونأمل في تقليل وقت تحرّي الخلل وإصلاحه. لقد قمت أيضًا بتضمين صورة Pinout UA741 (أو LM741) لراحتك. (لأغراضك ، لن تحتاج إلى دبابيس 1 أو 5 أو 8) سيتم توصيل دبابيس V + و V- الموجودة في المرجع أمبير بمصدر +15 فولت و -15 فولت على التوالي. -15V ليس هو نفسه الأرض! يمكنك تجاهل المكثفات على لوح التجارب الخاص بي. إنها مكثفات تجاوز تهدف إلى إزالة ضوضاء التيار المتردد ، ولكن في الماضي لم تكن تستحق الجهد المبذول.

-

أوصي باختبار كل مرحلة عند إكمالها لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. كما تظهر الدائرة ، يمكنك توصيل أحد المدخلات بالأرض والآخر بمصدر صغير للتيار المستمر للتحقق من التضخيم. (تأكد من إدخال <15 مللي فولت وإلا ستشبع مضخمات التشغيل). إذا كنت بحاجة إلى تقليل مكاسبك للاختبار ، فلا تقلق ، أي شيء يزيد عن 500 ضعف سيكون كثيرًا لأغراضنا. علاوة على ذلك ، إذا قمت ببناء دائرتك للحصول على ربح قدره 1000 وأظهرت فقط ربحًا قدره 800 ، فهذه ليست نهاية العالم ، فالعدد الدقيق غير حاسم.

-

الخطوة 4: بناء مرشح الشق

الآن بعد أن تمكنا من تضخيم إشارتنا ، دعنا نلقي نظرة على تنظيفها. إذا قمت بتوصيل الأقطاب الكهربائية بدائرتنا الآن ، فمن المحتمل أن يكون لها ضوضاء 60 هرتز. ذلك لأن معظم المباني موصلة بأسلاك بتيار متردد 60 هرتز مما يسبب حتماً إشارات ضوضاء كبيرة. لتصحيح هذا الأمر ، سنقوم ببناء مرشح درجة 60 هرتز. تم تصميم مرشح القطع لتخفيف ترددات محددة للغاية وترك الترددات الأخرى دون تغيير ؛ مثالي للتخلص من ضوضاء 60 هرتز.

-

كما كان من قبل ، فقد قمت بتضمين صورة تخطيطي للدائرة ، وإعداد لوحة توصيل الدوائر ، ودائري الخاصة. كملاحظة ، في حين أن مرشح الشق هو مرحلة سهلة الإنشاء نسبيًا ، فقد استغرق الأمر وقتًا أطول بالنسبة لي لبدء العمل. تم تخفيف إدخالي جيدًا ، ولكن عند 63 هرتز بدلاً من 60 هرتز ، وهو ما لن يقطعها. إذا واجهت نفس المشكلة ، فإنني أوصيك بتغيير قيمة R14. (ستؤدي زيادة مقاومة R14 إلى خفض تردد التوهين والعكس صحيح). إذا كان لديك صندوق مقاوم متغير ، فاستخدمه لاستبدال R14 ، ثم العب بقيم المقاومة لمعرفة بالضبط ما هو الأفضل ، حيث سيكون حساسًا للتغييرات في ترتيب أوم واحد. انتهى بي الأمر مع 175 أوم R14 ، لكن نظريًا يعمل بشكل أفضل لمطابقة R12.

-

مرة أخرى ، يمكنك اختبار هذه المرحلة باستخدام مولد وظيفة لإدخال موجة جيبية 60 هرتز وتسجيل إخراجك على مرسمة الذبذبات. يجب أن يكون الناتج حوالي -20 ديسيبل أو 10٪ من سعة الإدخال. كما قلت من قبل ، يمكنك التحقق من الترددات القريبة من أجل التحسين.

-

الخطوة الخامسة: بناء مرشح الترددات المنخفضة

كما ذكرنا سابقًا ، هناك عامل مهم آخر وهو تقليل الضوضاء الصادرة عن جسمك وأي شيء آخر ينطلق في الغرفة التي تتواجد فيها. مرشح الترددات المنخفضة جيد في القيام بذلك لأنه ، فيما يتعلق بالإشارات ، يكون نبض قلبك بطيئًا جدًا. هدفنا مع مرشح الترددات المنخفضة هو التخلص من جميع الإشارات التي تحتوي على ترددات أعلى من مخطط كهربية القلب. للقيام بذلك نحتاج إلى تحديد "تردد القطع". في حالتنا ، كل شيء فوق هذا التردد نريد حذفه ، وكل شيء أقل من هذا التردد نريد الاحتفاظ به. بينما تحدث ضربات القلب بترتيب من 1 إلى 3 هرتز ، فإن الأشكال الموجية الفردية التي يتكون منها مخطط كهربية القلب لدينا تتكون من ترددات أعلى بكثير من هذا ؛ بالقرب من 1 إلى 50 هرتز. لهذا السبب ، اخترت تردد قطع 80 هرتز. إنه مرتفع بما يكفي للاحتفاظ بجميع المكونات المفيدة في الإشارة ، ولكنه لا يزال يقطع الضوضاء الصادرة عن راديو HAM الموجود في الغرفة المجاورة.

-

ليس لدي أي نصيحة حكيمة بشأن مرشح الترددات المنخفضة ، فهو بسيط للغاية مقارنة بالمراحل الأخرى. على غرار مكبر الصوت ، لا تقلق بشأن الحصول على قطع دقيق عند 80 هرتز ؛ هذا ليس بالغ الأهمية ولن يحدث بشكل واقعي. ومع ذلك ، يجب عليك التحقق من ناتجها باستخدام منشئ دالة. كقاعدة عامة ، يجب أن تمر الموجة الجيبية عبر الفلتر دون تغيير عند 10 هرتز ، ويجب قطعها إلى النصف بمقدار 130 هرتز.

-

الخطوة 6: اربطها

إذا كنت قد وصلت إلى هذا الحد ، تهانينا! لديك جميع مكونات مخطط كهربية القلب. كل ما عليك القيام به هو توصيلهم ببعضهم البعض ، والضغط على الأقطاب الكهربائية ، وربط الإخراج إلى مرسمة الذبذبات لرؤية مخطط كهربية القلب الخاص بك!

-

في حال لم تكن متأكدًا من كيفية وضع الأقطاب الكهربائية ، فإنني أوصي بإلصاق أقطاب الإدخال على معصميك (واحد على كل معصم) وتوصيل قطب كهربائي أرضي بساقك (قد تساعد الصورة.) كتذكير ، يجب على كل قطب كهربائي إدخال اذهب إلى إدخال إيجابي على المرجع في مكبر الصوت. (يتم تأريضه فقط في مخطط الدائرة لأغراض المحاكاة)

-

بمجرد الاتصال ، قم بتوصيل إخراج مرشح الترددات المنخفضة بجهاز الذبذبات وكن فخوراً بنفسك! اجعل جميع أطفالك يرتدون أقطابًا كهربائية وينظرون إلى نبضات قلوبهم. هيك ، اجعل جيرانك يأتون لتجربتها. إذا كنت تشعر بدافع إضافي ، فقم بتوصيل الإخراج إلى متحكم دقيق لحساب معدل ضربات القلب من المفرد. (ربما تريد خفض التضخيم قبل القيام بذلك ، فقد يقلى اللوح الذي تستخدمه). بغض النظر ، مبروك على البناء ، وصنع سعيد!

[الصورة مأخوذة من