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。

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：

• http://nobelprize.org/educational_games/medicine/ecg/index.html心電圖的發明曾經獲得1924年諾貝爾生醫獎，在諾貝爾獎的網站上還有相關的遊戲可以玩。遊戲的目的是藉由判別心電圖的圖形診斷四個患者。選定患者後，接上10個電極，開始測量繪出心電圖，然後拿患者的心電圖和參考的心電圖比對，然後進行診斷。
• http://www.diyhappy.com/homemade-ekg/如果看不懂ic怎麼接，這個人重繪了電路圖，也許可以提供些幫助。
• ECG Front-End Design is Simplified With MicroConverter這裡提供了很豐富的心電圖機的原理以及注意事項。
• http://www.e-dsp.com/how-to-build-your-own-heart-monitoring-device-a-simple-ecg/另外一種心電圖機的作法
• http://www-users.med.cornell.edu/~dchristi/qecg/linux版本的程式，但是我一直無法在ubuntu上make install成功。如果有誰能成功，請教教我。

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。