家庭版百元心電圖機(DIY_ECG)

上個禮拜意外看到一個utah大學教授的網頁(Homemade Electrocardiograph),用不到4元美金就可以做心電圖機。

嘖!身為生物老師,家裡怎麼可以沒有一個心電圖機哩!

心臟藉由節律點產生微小的電波,然後傳導到心室引起心房、心室的收縮。心電圖(ECG)就是用來記錄心臟組織電壓變化的一個圖形。電波的產生及傳導,都會產生微弱的電流分佈全身,透過電極連接到身上不同部位,就可以得到不同形狀的心電圖。專業的醫師透過心電圖,就可以了解心臟發生了什麼事情。

很興奮地找到心電圖的電路圖和零件表就想來拼看看,可是這時候遇到很大的瓶頸。在這之前,我只接過電池加燈泡的電路,所以大多數的零件完全不認識,電路圖也看不懂。所以我花了好幾天的時間在網路上學電子零件和電路,終於在連續幾天的熬夜之後,完成了我的百元心電圖機!

所需要的材料包括

  • 3個LF353的IC (3x18元)
  • 12個100k電阻,1/4 Watt, 1% tolerance (12X0.3元)
  • 6個10k電阻(6X0.3元)
  • 1個1uF陶瓷電容 (1X4元)
  • 1個0.1uF陶瓷電容 (1X3元)
  • 6個1N4001的二極體 (6X2元)
  • 1個3.5mm插頭( 1x15元)
  • 3個10元硬幣

扣掉用來當電極的硬幣,總共只要94元。除了以上的材料以外,還需要若干電線、9V電池、還有一部電腦。

下圖分別是LF353、100k電阻、10k電阻、1uF陶磁電容、0.1uF陶磁電容、1N4001的二極體、3.5mm插頭

LF353的IC

左邊是100K電阻,色碼是棕黑黑橙。右邊是10K電阻,色碼是棕黑黑紅。

陶瓷電容,左邊是1 uF,標示為105。右邊是0.1 uF,標示為104

1N4001的二極體,畫了橫線的位置代表負極。

3.5mm的插頭

這些材料的連接可以用電線、用洞洞板或者用麵包版。我用的是65排的麵包版,不過可以更小一點的。因為用麵包版,所以我的成本還要再提高,我買的這個含跳線盒一共110元。

再來就是電路圖的連接了。其實我裝了又拆連續拼了第四次才成功。主要是因為

  • 我不知道ic的正確接法,直到找到資料才知道第4腳要接負極,第8腳要接正極。
  • 在電路圖上有2個IN-,原本以為代表兩個電極,後來才知道這兩個要接在一起當一個電極用。所以總共有IN+、IN-、Body三個電極。
  • 另外Vout是連接到3.5mm插頭的中間點,最外層要接負極(GND)

在不斷的嘗試錯誤之下,終於把心電圖機打造出來了!!如果要測試迴路是否正常,可以看這邊的測試方式。



心電圖機

然後就是要和電腦作連接了。這個電路可以把身體得來的微小的電壓放大,然後用音效卡轉成數位訊號,再用電腦顯示。

  • 首先測試程式能不能運作。先下載這個程式,然後執行它。
  • 把麥克風插到麥克風插頭,然後開啟【音量控制/選項/內容】,選擇麥克風當錄音的設備。然後對麥克風講話,看看程式會不會有反應。
  • 然後再把錄音設備改成用Line in ,其他的裝置就切到靜音。
  • 三個電極塗上導電劑(備註),把IN+、IN-用膠帶在固定在胸腔外側,Body接到胸部以外的位置(例如左腳腳踝)
  • 心電圖機的3.5mm插頭插入耳機插孔,接上電源,就可以開始欣賞自己的心電圖

備註:作者說導電劑可用Lotion乳液、洗髮精或KY潤滑劑,不過我用了乳液和洗髮精發現似乎有點問題,所以在最後測試的時候就沒有加上導電劑,也因此最後做出的心電圖,雖然有訊號出現,但是不太規律,也許是導電的部份有問題。(下圖是梅子的心電圖,多麼不規律啊)

看看作者的心電圖吧,規律而且上方的畫面會顯示正常的心跳率。(來源:http://www.eng.utah.edu/%7Ejnguyen/ecg/instructions.html)



當然有人會疑問,怎麼圖形和標準的心電圖不同呢?電極貼在不同的位置,就會出現不同的圖形。醫院裡的心電圖機是至少有10個電極,我們這種家庭版的只有3個電極,所以想要做身體檢查的還是不要寄望這個百元心電圖機。那這個百元機可以做什麼?大概就是用來增加生物老師夫妻的生活情趣吧?

另外,有誰知道哪個醫材行可以買到弄心電圖的導電劑還有電極的,麻煩告訴我吧?

延伸閱讀:

最後最後要提醒大家,這個電路雖然有保護裝置,但是如果使用上發生什麼生命危險,作者和阿簡可都不負責任喔!畢竟微小的電流通過心臟,也是有致命機會的

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