心電圖或心電圖（也稱為EKG-縮寫自德語單詞Elektro-Kardiographie）是心臟的電記錄，用于心臟病的調(diào)查。本應(yīng)用筆記使用DrDAQ示波器/數(shù)據(jù)記錄儀來讀取和存儲心電圖，但這可以由任何PicoScope示波器取代。 英國生理學(xué)家Augustus D. Waller是心電圖學(xué)的先驅(qū)，并于1887年發(fā)表了第一個(gè)人體心電圖。然而在1911年，沃勒說：“我不認(rèn)為心電圖很可能在醫(yī)院中被廣泛使用。它最多可能是罕見的，偶爾用來提供一些罕見的心臟病異常記錄。” 然而，僅僅13年后，諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)被授予荷蘭生理學(xué)家Willem Einthoven，他將這種奇怪的生理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為一種至今仍在使用的不可或缺的臨床記錄設(shè)備。：
什么是心電圖？
心電圖或ECG / EKG是由心臟組織中的電活動(dòng)產(chǎn)生的電勢的表面測量。以離子形式的電流以心肌纖維的收縮發(fā)出信號，導(dǎo)致心臟的泵送作用。
心電圖是一種有價(jià)值的非侵入性診斷工具，于1913年首次用于Einthoven發(fā)明的弦線電流計(jì)。下面的結(jié)果顯示了Einthoven原始痕跡之一的復(fù)制品。
Einthoven的錄音稱為“三導(dǎo)聯(lián)”心電圖，測量取自身體上的三個(gè)點(diǎn)（定義“Einthoven三角形” - 心臟位于中心的等邊三角形。）L1和L2的潛在讀數(shù)之間的差異是什么用于產(chǎn)生輸出心電圖跡線。L3連接為機(jī)身和記錄設(shè)備（示波器）建立了一個(gè)共同點(diǎn)。
建立ECG跡線與心臟中的電事件之間的對應(yīng)關(guān)系被稱為心電學(xué)的逆問題：從身體表面上的那些源產(chǎn)生的電勢求解電源。
ECG應(yīng)用的描述
心電圖設(shè)備是根據(jù)肖恩卡爾森的“業(yè)余科學(xué)家”文章構(gòu)建的，該文章刊登在2000年6月的“科學(xué)美國人”雜志上。該文章描述了基于可用于測量ECG的儀器放大器的電路布局。
該電路用一些修改構(gòu)建為描述下面，和一個(gè)DrDAQ數(shù)據(jù)采集卡被用于讀出的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個(gè)筆記本電腦，它有效地作為一個(gè)存儲范圍。基本設(shè)置如下圖所示。
DrDAQ心電圖項(xiàng)目設(shè)置
樣本結(jié)果
下圖顯示了使用Einthoven的三個(gè)＆ndsah;導(dǎo)聯(lián)心電圖方法捕獲的樣本痕跡
L1和L2的結(jié)果導(dǎo)致胸部
手腕上有L1和L2導(dǎo)致的結(jié)果
心電圖電路描述
電可以殺死 - 如果你想自己嘗試這個(gè)項(xiàng)目，那么請先閱讀安全問題。
如前所述，用于ECG應(yīng)用的電子電路類似于Shawn Carlson的Scientific American文章中描述的電子電路。電路圖如下所示。在它的心臟是從AD624AD儀表放大器ADI公司。
心電圖電路圖
輸入電纜和電路
放大器從自粘電極獲取輸入，該電極連接到正在拍攝ECG的受試者身體。由于信號很小，放大器容易受到各種噪聲源的影響，因此將電極連接到電路輸入端的電纜（圖中藍(lán)色，紅色和綠色圓圈所示）非常重要（1） ）盡可能短和（2）保護(hù)良好。RG-174 50歐姆帶有l(wèi)emo連接器的同軸電纜被選用，因?yàn)檫@些電纜很好用于這個(gè)項(xiàng)目，因?yàn)樗鼈儓?jiān)固，又薄又輕，并且lemo連接器易于插入和拔出鋁制金屬盒子用來容納電路。
因?yàn)榘踩珕栴}與將人與電子設(shè)備電連接到與重要電源相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備相關(guān)聯(lián)，二極管保護(hù)被添加到放大器的輸入端。上面所示的電路僅使用兩節(jié)9伏電池，這些電池本身并不構(gòu)成“重要的電源”，但放大器輸出所連接的示波器或計(jì)算機(jī)通常由來自的線電壓供電。墻上插座。如果由于某種原因?qū)е鹿β世擞繉?dǎo)致示波器或計(jì)算機(jī)發(fā)生災(zāi)難性事件，可以想象線路電壓可以通過放大器傳輸?shù)狡漭斎攵恕１M管這種情況不太可能，但二極管與地的連接原則上應(yīng)該將電流路由到地，因?yàn)樗恍枰?。二極管上的6伏電壓作為短路之前。0.6伏特比來自心臟的電信號大得多，所以這不應(yīng)該影響電路的性能。此外，每個(gè)輸入需要兩個(gè)相反方向的二極管 - 一個(gè)用于在正電壓擺幅期間傳輸電流，另一個(gè)用于負(fù)電壓擺幅。或者，為了提高安全性，可以重新設(shè)計(jì)電路并用光隔離器電路代替保護(hù)二極管 - 這將在電極和電源之間提供完全的電流隔離（高達(dá)幾千伏）。每個(gè)輸入需要兩個(gè)相反方向的二極管 - 一個(gè)用于在正電壓擺幅期間傳輸電流，另一個(gè)用于負(fù)電壓擺幅。或者，為了提高安全性，可以重新設(shè)計(jì)電路并用光隔離器電路代替保護(hù)二極管 - 這將在電極和電源之間提供完全的電流隔離（高達(dá)幾千伏）。每個(gè)輸入需要兩個(gè)相反方向的二極管 - 一個(gè)用于在正電壓擺幅期間傳輸電流，另一個(gè)用于負(fù)電壓擺幅。或者，為了提高安全性，可以重新設(shè)計(jì)電路并用光隔離器電路代替保護(hù)二極管 - 這將在電極和電源之間提供完全的電流隔離（高達(dá)幾千伏）。
輸出電纜和電路
對于輸出信號，隔板BNC連接器安裝在包含電路的盒子上，以便輸出可以通過正確端接的50歐姆同軸電纜直接連接到示波器。
電路的輸出部分相對于Scientific American文章進(jìn)行了修改，因此輸出可以連接到DrDAQ ADC，該ADC具有0到5伏電壓的動(dòng)態(tài)范圍。這與具有正脈沖和負(fù)脈沖的ECG信號不匹配。因此，必須將放大器的輸出與所示的1μF電容交流耦合，并添加一個(gè)連接到+9伏電源的上拉電阻，使直流電平達(dá)到約2伏的正值（參見樣品走線）以上）。使用了一個(gè)680kΩ的電阻器，因?yàn)锳DC上的電阻（形成分壓器的另一個(gè)支路）測得大約為180k歐姆。
電源
兩個(gè)9伏電池用于放大器的電源（以及輸出信號的上拉）。電池的相關(guān)端子連接到安裝在底盤上的開關(guān)，以便于上下電源。還使用去耦電容器。
接地和降噪
電路的接地和輸入和輸出電纜連接到容納電路的金屬盒，絕緣腳安裝在盒子上。這樣做的想法是，電路的接地將來自任何正在查看輸出的設(shè)備 - 示波器或計(jì)算機(jī)。由于這些設(shè)備通常由線路電壓供電，因此來自墻壁插座的接地通常提供非常好的接地連接。
但是，正如安全問題部分所述，人們應(yīng)該非常謹(jǐn)慎地將家用電路連接到運(yùn)行重要電源的電路上。原則上，人們可以使用電池耗盡的筆記本電腦更安全地讀出電路。然而，這使得筆記本電腦的地面浮動(dòng)，沒有良好的接地連接，發(fā)現(xiàn)存在大量噪聲，并且ECG信號變得完全模糊。如果電路可以連接到良好的接地連接，那么使用電池供電的筆記本電腦應(yīng)該可以正常工作。
即使將筆記本電腦插入電源插座，仍然會發(fā)現(xiàn)大量噪音。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將連接對象的電纜保持靠近在一起獲得最佳結(jié)果，從而減少感應(yīng)拾取。
作為該項(xiàng)目的一項(xiàng)改進(jìn)，可以調(diào)查其他降噪措施。
安全問題
任何希望嘗試此應(yīng)用程序的人都必須對安全協(xié)議有很好的理解。
如電子電路部分所述，當(dāng)您將身體連接到任何電子設(shè)備時(shí)，您必須比通常使用標(biāo)準(zhǔn)家用電子設(shè)備更加小心，因?yàn)樗赡芊浅Ｈ菀讓?dǎo)致嚴(yán)重甚至致命的電子設(shè)備休克。
將電極放置在主體上為電流提供了良好的路徑 - 引線L1和L2之間的測量阻抗約為50k歐姆。
專業(yè)構(gòu)建的醫(yī)療設(shè)備具有顯著的過壓保護(hù)功能，因此線路電源故障不會對患者造成危害 - 對于此應(yīng)用，二極管用于提供有限的過壓保護(hù)。為了進(jìn)一步提高安全性，可以將光隔離器集成電路添加到現(xiàn)有電路中，使得受試者與電源完全隔離。
建議您在暴風(fēng)雨期間使用此ECG設(shè)備。
您不應(yīng)嘗試使用此處所述的設(shè)置，除非您了解并熟悉以安全和受控的方式使用電力。