Πώς να φτιάξετε μια συσκευή ΗΚΓ χαμηλού κόστους: 26 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Γεια σε όλους!

Με λένε Μαριάνο και είμαι βιοϊατρικός μηχανικός. Πέρασα μερικά Σαββατοκύριακα για να σχεδιάσω και να πραγματοποιήσω ένα πρωτότυπο μιας συσκευής ΗΚΓ χαμηλού κόστους που βασίζεται στην πλακέτα Arduino συνδεδεμένη μέσω Bluetooth σε μια συσκευή Android (smartphone ή tablet). Θα ήθελα να μοιραστώ το έργο μου "ECG SmartApp" μαζί σας και θα βρείτε όλες τις οδηγίες και το λογισμικό για την κατασκευή της συσκευής ΗΚΓ. Η συσκευή προορίζεται μόνο ως ερευνητικό έργο σχεδιασμού και ΔΕΝ είναι ιατρική συσκευή, οπότε διαβάστε τις προειδοποιήσεις πριν συνεχίσετε. Η συσκευή αποτελείται από μια πλακέτα υλικού για την απόκτηση των σημάτων ΗΚΓ από το σώμα και μια εφαρμογή Android για την καταγραφή, επεξεργασία και αποθήκευση των σημάτων.

Ο απλός σχεδιασμός και η διάταξη του κυκλώματος είναι ένας καλός συμβιβασμός για το χαμηλό κόστος (λίγα εξαρτήματα) και την καλή απόδοση. Εξαιρώντας το Smartphone και τα εξαρτήματα μιας χρήσης (ηλεκτρόδια και μπαταρίες), το συνολικό κόστος της συσκευής είναι περίπου 40 Ευρώ (43 δολάρια ΗΠΑ) Το

Αυτό το έργο συσκευής ΗΚΓ προορίζεται μόνο ως ερευνητικό έργο σχεδιασμού και ΔΕΝ είναι ιατρική συσκευή, οπότε διαβάστε τις Προειδοποιήσεις και θέματα ασφάλειας στο επόμενο βήμα πριν συνεχίσετε.

Βήμα 1: Προειδοποιήσεις

Αυτό το έργο συσκευής ΗΚΓ προορίζεται μόνο ως ερευνητικό έργο σχεδιασμού και ΔΕΝ είναι ιατρική συσκευή. Χρησιμοποιήστε ΜΟΝΟ μπαταρία (μέγιστη παροχή τάσης: 9V). ΜΗΝ χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό AC, μετασχηματιστή ή άλλη παροχή τάσης για να αποφύγετε σοβαρό τραυματισμό και ηλεκτροπληξία στον εαυτό σας ή στους άλλους. Μην συνδέετε κανένα όργανο ή συσκευή που τροφοδοτείται από γραμμή AC με τη συσκευή ΗΚΓ που προτείνεται εδώ. Η συσκευή ΗΚΓ συνδέεται ηλεκτρικά με ένα άτομο και πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο μπαταρίες χαμηλής τάσης (μέγιστο 9V) για προφυλάξεις ασφαλείας και για την αποφυγή ζημιάς στη συσκευή. Η τοποθέτηση των ηλεκτροδίων στο σώμα παρέχει μια εξαιρετική διαδρομή για τη ροή ρεύματος. Όταν το σώμα είναι συνδεδεμένο με οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή, πρέπει να είστε πολύ προσεκτικοί, καθώς μπορεί να προκαλέσει σοβαρό και θανατηφόρο ηλεκτροπληξία. Οι συγγραφείς δεν μπορούν να είναι υπεύθυνοι για τυχόν ζημιά που προκαλείται από τη χρήση οποιουδήποτε κυκλώματος ή διαδικασίας που περιγράφεται σε αυτό το εγχειρίδιο. Οι συγγραφείς δεν ισχυρίζονται ότι κανένα από τα κυκλώματα ή διαδικασίες είναι ασφαλές. Χρησιμοποιήστε το με δική σας ευθύνη. Είναι επιτακτικό ότι όποιος θέλει να κατασκευάσει αυτήν τη συσκευή να έχει καλή κατανόηση της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας με ασφαλή και ελεγχόμενο τρόπο.

Βήμα 2: Απαιτούνται αρχεία λογισμικού (Android App και Arduino Sketch)

Η συσκευή ΗΚΓ μπορεί να κατασκευαστεί εύκολα και απαιτείται μόνο μια βασική γνώση ηλεκτρονικών για την πραγματοποίηση του κυκλώματος υλικού. Δεν απαιτούνται γνώσεις προγραμματισμού λογισμικού αφού το μόνο που χρειάζεστε είναι να εγκαταστήσετε την εφαρμογή ανοίγοντας το αρχείο apk από ένα smartphone Andriod και να ανεβάσετε το παρεχόμενο σκίτσο Arduino στον πίνακα Arduino (αυτό μπορεί να γίνει εύκολα χρησιμοποιώντας το Arduino Software IDE και ένα από τα τα πολλά μαθήματα που είναι διαθέσιμα στο διαδίκτυο).

Διατίθεται επίσης μια έκδοση 2.0 της εφαρμογής που περιλαμβάνει νέες δυνατότητες δαγκάνας για μετρήσεις ΗΚΓ και επιπλέον ψηφιακά φίλτρα χαμηλής διέλευσης στα 100 Hz και 150 Hz). Η έκδοση 1.0 έχει δοκιμαστεί σε Android 4 και 6 ενώ η έκδοση 2.0 έχει δοκιμαστεί σε Android 6 και 10

Βήμα 3: Περιγραφή

Η συσκευή τροφοδοτείται από μπαταρία και αποτελείται από ένα μπροστινό κύκλωμα για τη λήψη σημάτων ΗΚΓ (μόνο ακροδέκτες άκρων) μέσω κοινών ηλεκτροδίων και μια πλακέτα Arduino για την ψηφιοποίηση του αναλογικού σήματος και τη μετάδοσή του σε smartphone Android μέσω πρωτοκόλλου Bluetooth. Η σχετική εφαρμογή απεικονίζει το σήμα ΗΚΓ σε πραγματικό χρόνο και δίνει τη δυνατότητα φιλτραρίσματος και αποθήκευσης του σήματος σε ένα αρχείο.

Βήμα 4: Εγχειρίδιο συναρμολόγησης & Εγχειρίδιο χρήστη

Όλες οι λεπτομερείς οδηγίες για την κατασκευή της συσκευής ΗΚΓ μπορούν επίσης να βρεθούν στο αρχείο Εγχειρίδιο συναρμολόγησης, ενώ όλες οι πληροφορίες για τη χρήση του περιγράφονται στο αρχείο Εγχειρίδιο χρήστη.

Βήμα 5: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ HARDWARE

Ο απλός σχεδιασμός και η διάταξη του κυκλώματος είναι ένας καλός συμβιβασμός για να έχετε τόσο χαμηλό κόστος (λίγα εξαρτήματα) όσο και καλή απόδοση.

Η μπαταρία παρέχει (+Vb) την πλακέτα Arduino και το led L1 όταν είναι ενεργοποιημένη η συσκευή (R12 = 10 kOhm ελέγχει το ρεύμα L1). η υπόλοιπη συσκευή τροφοδοτείται από την έξοδο τάσης Arduino 5 V (+Vcc). Βασικά η συσκευή λειτουργεί μεταξύ 0 V (-Vcc) και 5 V (+Vcc), ωστόσο η μεμονωμένη παροχή μετατρέπεται σε διπλή τροφοδοσία από ένα διαχωριστή τάσης με ίσες αντιστάσεις (R10 και R11 = 1 MOhm), ακολουθούμενη από ένα buffer κέρδους μονάδας (1/2 TL062). Η έξοδος έχει 2,5 V (η μέση τάση του τροφοδοτικού TL062: 0-5 V). οι θετικές και οι αρνητικές ράγες ισχύος δίνουν μια διπλή παροχή (± 2,5 V) σε σχέση με τον κοινό τερματικό (τιμή αναφοράς). Οι πυκνωτές C3 (100 nF), C4 (100 nF), C5 (1 uF, ηλεκτρολυτικοί) και C6 (1 uF, ηλεκτρολυτικοί) καθιστούν την παροχή τάσης πιο σταθερή. Για θέματα ασφάλειας, κάθε ηλεκτρόδιο συνδέεται με τη συσκευή μέσω αντίστασης προστασίας 560 kOhm (R3, R4, R13) για να περιορίσει το ρεύμα που ρέει στον ασθενή σε περίπτωση βλάβης στο εσωτερικό της συσκευής. Αυτές οι υψηλές αντιστάσεις (R3, R4, R13) πρέπει να χρησιμοποιούνται ενάντια στη σπάνια κατάσταση όταν η χαμηλή τάση (6 ή 9 V, σύμφωνα με τη χρησιμοποιούμενη τάση τροφοδοσίας μπαταρίας) έρχεται απευθείας στους αγωγούς του ασθενούς, ή λόγω του εξαρτήματος INA έλλειψη. Επιπλέον, δύο φίλτρα υψηλής διέλευσης CR (C1-R1 και C2-R2), τοποθετημένα σε δύο εισόδους, εμποδίζουν το ρεύμα συνεχούς ρεύματος και μειώνουν τον ανεπιθύμητο θόρυβο συνεχούς ρεύματος και χαμηλής συχνότητας που δημιουργείται από τις δυνατότητες επαφής των ηλεκτροδίων. Το σήμα του ΗΚΓ φιλτράρεται τόσο πολύ πριν από το στάδιο ενίσχυσης με συχνότητα διακοπής περίπου 0,1 Hz (στα -3 dB). Η παρουσία του R1 (ως R2) μειώνει την ανεξαρτησία εισόδου του σταδίου προενίσχυσης έτσι ώστε το σήμα να μειώνεται κατά ένα συντελεστή ανάλογα με την τιμή των R1 και R3 (όπως R2 και R4). ένας τέτοιος παράγοντας μπορεί να προσεγγιστεί ως εξής:

R1 / (R1 + R3) = 0,797 αν R1 = 2,2 MOhm και R2 = 560 kOhm

Είναι πιο σκόπιμο να επιλέξετε το ζεύγος C1 - C2 (1 uF, πυκνωτής μεμβράνης) με τιμές χωρητικότητας πολύ κοντά το ένα στο άλλο, το ζεύγος R1 -R2 (2,2 MOhm) με τιμές αντίστασης πολύ κοντά μεταξύ τους και το ίδιο για το ζεύγος R3 - R4. Με αυτόν τον τρόπο, μια ανεπιθύμητη μετατόπιση μειώνεται και δεν ενισχύεται από τον ενισχυτή οργάνων (INA128). Οποιαδήποτε αναντιστοιχία μεταξύ των παραμέτρων κυκλώματος των εξαρτημάτων στο κύκλωμα διπλής εισόδου συμβάλλει στην υποβάθμιση του CMRR. Αυτά τα εξαρτήματα θα πρέπει να ταιριάζουν πολύ (ακόμα και με τη φυσική διάταξη) έτσι ώστε η ανοχή τους να επιλέγεται όσο το δυνατόν χαμηλότερα (εναλλακτικά ο χειριστής μπορεί να μετρήσει τις τιμές τους χειροκίνητα με ένα πολύμετρο για να επιλέξει τα ζεύγη εξαρτημάτων με τις τιμές όσο το δυνατόν πιο κοντά). Το R5 (2,2 kOhm) ορίζει το κέρδος INA128 σύμφωνα με τον τύπο:

G_INA = 1 + (50 kΩ / R5)

Το σήμα ΗΚΓ ενισχύεται τόσο πολύ από το INA και διαδοχικά υψηλή διέλευση φιλτράρεται κατά C7 και R7 (με συχνότητα διακοπής -3 dB περίπου 0,1 Hz εάν C7 = 1 uF και R7 = 2,2 MOhm) για να εξαλειφθεί οποιαδήποτε τάση μετατόπισης DC πριν από την τελευταία και υψηλότερη ενίσχυση από τον ενισχυτή λειτουργίας (1/2 TL062) σε μη αντιστρεπτή διαμόρφωση με κέρδος:

G_TL062 = 1 + (R8 / (Rp + R6))

Για να επιτρέψει στον χρήστη να αλλάξει το κέρδος κατά τη διάρκεια εκτέλεσης, ο χειριστής μπορεί να επιλέξει να χρησιμοποιήσει μια μεταβλητή αντίσταση (trimmer / potentiometer) αντί για Rp ή μια θηλυκή λωρίδα υποδοχής για μια αντίσταση που μπορεί να αλλάξει (επειδή δεν είναι συγκολλημένη). Ωστόσο, στην πρώτη περίπτωση δεν είναι δυνατό να γνωρίζουμε ακριβώς την πραγματική αύξηση του σήματος ΗΚΓ (οι τιμές σε mV των δεδομένων δεν θα είναι σωστές) ενώ στη δεύτερη περίπτωση είναι δυνατόν να έχουμε τις σωστές τιμές σε mV καθορίζοντας την τιμή του Rp στον τύπο "Gain" μέσα στην ενότητα "Setting" της εφαρμογής (βλ. Εγχειρίδιο χρήστη). Ο πυκνωτής C8 δημιουργεί ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης με συχνότητα διακοπής -3 dB περίπου 40 Hz, καθώς το φίλτρο RC αποτελείται από R9 και C9. Η τιμή συχνότητας αποκοπής δίνεται από τον τύπο:

f = 1 / (2*π*C*R).

Για φίλτρα χαμηλής διέλευσης @ 40 Hz [1], οι τιμές των στοιχείων RC είναι:

R8 = 120 kOhm, C8 = 33 nF, R9 = 39 kOhm, C9 = 100 nF

Το σήμα ΗΚΓ φιλτράρεται έτσι σε μια ζώνη μεταξύ 0,1 και 40 Hz και ενισχύεται με κέρδος ίσο με:

Κέρδος = 0,797 * G_INA * G_TL062

Δεδομένου ότι R5 = 2, 2 kOhm, R8 = 120 kOhm, R6 = 100 Ohm, Rp = 2, 2 KOhm, Κέρδος = 0,797 * (1+50000 /2200) * (1+120000 / (2200+100)) = 1005

Για να έχουμε ακριβείς τιμές για τις συχνότητες αποκοπής του φίλτρου, τα στοιχεία φίλτρου RC θα πρέπει να έχουν όσο το δυνατόν χαμηλότερη ανοχή (εναλλακτικά ο χειριστής μπορεί να μετρήσει τις τιμές τους χειροκίνητα με ένα πολύμετρο για να επιλέξει αυτές που είναι πιο κοντά στην επιθυμητή τιμή).

Το αναλογικό σήμα ψηφιοποιείται από την πλακέτα Arduino (κανάλι εισόδου A0) και στη συνέχεια μεταδίδεται στη μονάδα HC-06 από τις σειριακές ακίδες επικοινωνίας. τέλος, τα δεδομένα αποστέλλονται στο smartphone μέσω Bluetooth.

Το ηλεκτρόδιο αναφοράς (μαύρο) είναι προαιρετικό και μπορεί να αποκλειστεί αφαιρώντας το βραχυκυκλωτήρα J1 (ή ο χειριστής μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν διακόπτη αντί του βραχυκυκλωτήρα). Η διαμόρφωση του κυκλώματος έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί επίσης με δύο ηλεκτρόδια. Ωστόσο, το ηλεκτρόδιο αναφοράς θα πρέπει να χρησιμοποιείται για καλύτερη ποιότητα σήματος (χαμηλότερος θόρυβος).

Βήμα 6: ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ

Με την εξαίρεση του Smartphone και των εξαρτημάτων μιας χρήσης (ηλεκτρόδια και μπαταρίες), το συνολικό κόστος της συσκευής είναι περίπου 43 δολάρια ΗΠΑ (εδώ θεωρείται το μοναδικό προϊόν · σε περίπτωση μεγαλύτερης ποσότητας, η τιμή θα μειωθεί).

Για μια λεπτομερή λίστα με όλα τα συστατικά (περιγραφή και κατά προσέγγιση κόστος), ανατρέξτε στο αρχείο Εγχειρίδιο συναρμολόγησης.

Βήμα 7: Χρειάζεστε εργαλεία

- Χρειάζεστε εργαλεία: δοκιμαστή, κουρευτικά, κολλητήρι, σύρμα συγκόλλησης, κατσαβίδι και πένσα.

Βήμα 8: ΠΩΣ ΝΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΕ - Βήμα 1

- Προετοιμάστε μια διάτρητη σανίδα πρωτοτύπου με τρύπες 23x21 (περίπου 62 mm x 55 mm)

- Σύμφωνα με την κορυφαία διάταξη PCB που φαίνεται στα σχήματα, συγκόλληση: αντιστάσεις, καλώδια σύνδεσης, υποδοχές θηλυκής υποδοχής (για Rp), αρσενικές και θηλυκές συνδέσεις κεφαλίδας (η θέση των θηλυκών συνδέσμων κεφαλίδας που αναφέρεται εδώ στα σχήματα είναι κατάλληλη για Arduino Nano ή Arduino Micro), πυκνωτές, Led

Βήμα 9: ΤΡΟΠΟΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ - Βήμα 2

- Συνδέστε όλα τα εξαρτήματα σύμφωνα με τη διάταξη του κάτω PCB που φαίνεται εδώ.

Βήμα 10: ΤΡΟΠΟΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ - Βήμα 3

- Πραγματοποιήστε ένα καλώδιο σύνδεσης για την μπαταρία χρησιμοποιώντας τον ιμάντα/τη θήκη της μπαταρίας, τους θηλυκούς συνδετήρες κεφαλίδας και τους σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας. συνδέστε το με το PCB "con1" (connector1)

Βήμα 11: ΠΩΣ ΝΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΕ - Βήμα 4

- Πραγματοποιήστε τρία καλώδια ηλεκτροδίων (χρησιμοποιώντας το ομοαξονικό καλώδιο, θηλυκές συνδέσεις κεφαλής, σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας, συνδετήρα αλιγάτορα) και συνδέστε τα με το PCB σφίγγοντάς τα στον πίνακα με μερικά άκαμπτα καλώδια

Βήμα 12: ΠΩΣ ΝΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΕ - Βήμα 5

- Πραγματοποιήστε έναν διακόπτη (χρησιμοποιώντας το διακόπτη διαφάνειας, θηλυκές συνδέσεις κεφαλίδας, σωλήνες θερμοσυρρίκνωσης) και συνδέστε τον στο PCB

- Τοποθετήστε την αντίσταση INA128, TL062 και Rp στις αντίστοιχες υποδοχές

- Προγραμματίστε (βλ. Ενότητα Περιγραφή λογισμικού) και συνδέστε την πλακέτα Arduino Nano (η διάτρητη πλακέτα πρωτοτύπου και οι θηλυκές κεφαλίδες πρέπει να προσαρμοστούν στο PCB εάν χρησιμοποιείται άλλη πλακέτα Arduino (π.χ. UNO ή Nano))

- Συνδέστε τη μονάδα HC-06 στο PCB "con2" (connector2)

Βήμα 13: ΠΩΣ ΝΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΕ - Βήμα 6

- Συνδέστε το βραχυκυκλωτήρα J1 για να χρησιμοποιήσετε το ηλεκτρόδιο αναφοράς

- Συνδέστε την μπαταρία

Βήμα 14: ΠΩΣ ΝΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΕ - Βήμα 7

- Τοποθετήστε το κύκλωμα μέσα σε κατάλληλο κουτί με οπές για το Led, τα καλώδια και τον διακόπτη.

Μια πιο λεπτομερής περιγραφή εμφανίζεται στο αρχείο Εγχειρίδιο συναρμολόγησης.

Βήμα 15: ΑΛΛΕΣ ΕΠΙΛΟΓΕΣ

- Το σήμα ΗΚΓ για εφαρμογή παρακολούθησης φιλτράρεται μεταξύ 0,1 και 40 Hz. το ανώτερο όριο ζώνης του φίλτρου χαμηλής διέλευσης μπορεί να αυξηθεί αλλάζοντας R8 ή C8 και R9 ή C9.

- Αντί της αντίστασης Rp, μπορεί να χρησιμοποιηθεί κοπτικό ή ποτενσιόμετρο για να αλλάξει το κέρδος (και να ενισχυθεί το σήμα ΗΚΓ) κατά την εκτέλεση.

- Η συσκευή ΗΚΓ μπορεί επίσης να λειτουργήσει με διαφορετικούς πίνακες Arduino. Τα Arduino Nano και Arduino UNO δοκιμάστηκαν. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλοι πίνακες (όπως Arduino Micro, Arduino Mega, κ.λπ.) ωστόσο το παρεχόμενο αρχείο σκίτσου Arduino χρειάζεται τροποποιήσεις σύμφωνα με τις δυνατότητες του πίνακα.

-Η συσκευή ΗΚΓ μπορεί επίσης να λειτουργήσει με τη μονάδα HC-05 αντί για τη μονάδα HC-06.

Βήμα 16: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ

Δεν απαιτούνται γνώσεις προγραμματισμού λογισμικού.

Προγραμματισμός Arduino: Τα αρχεία σκίτσων Arduino μπορούν να μεταφορτωθούν εύκολα στον πίνακα Arduino εγκαθιστώντας το Arduino Software IDE (δωρεάν λήψη από τον επίσημο ιστότοπο Arduino) και ακολουθώντας το σεμινάριο που διατίθεται στον επίσημο ιστότοπο του Arduino. Παρέχεται ένα ενιαίο αρχείο σκίτσων ("ECG_SmartApp_skecht_arduino.ino") τόσο για το Arduino Nano όσο και για το Arduino UNO (το σκίτσο δοκιμάστηκε και με τους δύο πίνακες). Το ίδιο σκίτσο πρέπει να λειτουργεί και με το Arduino Micro (αυτός ο πίνακας δεν δοκιμάστηκε). Για άλλους πίνακες Arduino, το σκίτσο μπορεί να χρειάζεται αλλαγές. Εγκατάσταση του ECG SmartApp: Για να εγκαταστήσετε την εφαρμογή, αντιγράψτε το παρεχόμενο αρχείο apk «ECG_SmartApp_ver1.apk» (ή «ECG_SmartApp_ver1_upTo150Hz.apk» σε περίπτωση έκδοσης για εύρος ζώνης στα 150 Hz) στη μνήμη του smartphone, ανοίξτε το και ακολουθήστε τις οδηγίες αποδοχή των αδειών. Διατίθεται επίσης μια έκδοση 2.0 που περιλαμβάνει νέες δυνατότητες δαγκάνας για μετρήσεις ΗΚΓ και περαιτέρω ψηφιακά φίλτρα χαμηλής διέλευσης στα 100 Hz και 150 Hz).

Η έκδοση 1.0 έχει δοκιμαστεί σε Android 4 και 6 ενώ η έκδοση 2.0 έχει δοκιμαστεί σε Android 6 και 10.

Πριν από την εγκατάσταση, μπορεί να χρειαστεί να αλλάξετε τη ρύθμιση του smartphone επιτρέποντας την εγκατάσταση της εφαρμογής από άγνωστες πηγές (σημειώστε το πλαίσιο της επιλογής "Άγνωστες πηγές" του μενού "Ασφάλεια"). Για να συνδέσετε τη συσκευή ΗΚΓ με τη μονάδα Bluetooth HC-06 (ή HC-05), ενδέχεται να ζητηθεί κωδικός ζεύξης ή κωδικός πρόσβασης σε περίπτωση πρώτης σύνδεσης Bluetooth με τη μονάδα: πληκτρολογήστε "1234". Εάν η εφαρμογή δεν βρίσκει τη μονάδα Bluetooth, δοκιμάστε να αντιστοιχίσετε το smartphone με το HC-06 (ή HC-05) Bluetooth Module χρησιμοποιώντας το smartphone Bluetooth Setting (κωδικός ζεύξης "1234"). αυτή η λειτουργία χρειάζεται μόνο μία φορά (πρώτη σύνδεση).

Βήμα 17: Αρχεία προέλευσης

Για να τροποποιήσετε ή να εξατομικεύσετε την εφαρμογή, τα προαιρετικά αρχεία προέλευσης είναι διαθέσιμα εδώ:

Απαιτούνται δεξιότητες προγραμματισμού Android. Τα αρχεία.zip περιλαμβάνουν αρχεία προέλευσης όπως: δραστηριότητα java, drawable, android manifest, διάταξη, μενού - ακατέργαστα αρχεία (μερικές εγγραφές παραδείγματος ΗΚΓ). Μπορείτε να δημιουργήσετε το δικό σας έργο συμπεριλαμβάνοντας και εξατομικεύοντας τέτοια αρχεία.

Βήμα 18: ΕΚΚΙΝΗΣΗ ΜΕ ΗΚΓ SMARTAPP - Βήμα 1

- Βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία (μέγιστη παροχή τάσης: 9V) που είναι συνδεδεμένη στη συσκευή είναι φορτισμένη

- Καθαρίστε το δέρμα πριν τοποθετήσετε ηλεκτρόδια. Ξηρό νεκρό στρώμα δέρματος, συνήθως υπάρχει στην επιφάνεια του σώματός μας, και πιθανά κενά αέρα μεταξύ του δέρματος και των ηλεκτροδίων δεν διευκολύνουν τη μετάδοση σήματος ΗΚΓ στα ηλεκτρόδια. Χρειάζεται λοιπόν μια υγρή κατάσταση μεταξύ του ηλεκτροδίου και του δέρματος. Το δέρμα πρέπει να καθαριστεί (υφασμάτινο ύφασμα εμποτισμένο με οινόπνευμα ή τουλάχιστον νερό) πριν από την τοποθέτηση των μαξιλαριών τζελ ηλεκτροδίων (μιας χρήσης).

- Τοποθετήστε τα ηλεκτρόδια σύμφωνα με τον παρακάτω πίνακα. Σε περίπτωση ηλεκτροδίου μη μιας χρήσης, αγώγιμο τζελ ηλεκτροδίων (διαθέσιμο στο εμπόριο) πρέπει να χρησιμοποιείται μεταξύ του δέρματος και του μεταλλικού ηλεκτροδίου ή τουλάχιστον ένα στρώμα υφασμάτινου υφάσματος εμποτισμένο σε νερό βρύσης ή σε αλατούχο διάλυμα.

Η συσκευή επιτρέπει την εγγραφή του ΗΚΓ (LI, LII ή LIII) επίσης χρησιμοποιώντας μόνο 2 ηλεκτρόδια. το ηλεκτρόδιο αναφοράς (μαύρο) είναι προαιρετικό και μπορεί να αποκλειστεί χρησιμοποιώντας διακόπτη ή αφαιρώντας το βραχυκυκλωτήρα J1 (βλέπε Εγχειρίδιο συναρμολόγησης). Ωστόσο, το ηλεκτρόδιο αναφοράς θα πρέπει να χρησιμοποιείται για καλύτερη ποιότητα σήματος (χαμηλότερος θόρυβος).

Βήμα 19: ΕΚΚΙΝΗΣΗ ΜΕ ΗΚΓ SMARTAPP - Βήμα 2

- Ενεργοποιήστε τη συσκευή ΗΚΓ χρησιμοποιώντας το διακόπτη (ανάβει το κόκκινο led)

- Εκτελέστε την εφαρμογή στο smartphone

-Πατήστε το κουμπί "ON" για να συνδέσετε το smartphone με τη συσκευή ΗΚΓ (η εφαρμογή θα σας ζητήσει την άδεια για να ενεργοποιήσετε το Bluetooth: πατήστε "Ναι") και περιμένετε την ανακάλυψη του Bluetooth HC-06 (ή HC-05) Ενότητα της συσκευής ΗΚΓ. Ενδέχεται να ζητηθεί κωδικός ζεύξης ή κωδικός πρόσβασης σε περίπτωση πρώτης σύνδεσης Bluetooth με τη μονάδα: πληκτρολογήστε "1234". Εάν η εφαρμογή δεν βρίσκει τη μονάδα Bluetooth, δοκιμάστε να αντιστοιχίσετε το smartphone με το HC-06 (ή HC-05) Bluetooth Module χρησιμοποιώντας το smartphone Bluetooth Setting (κωδικός ζεύξης "1234"). αυτή η λειτουργία χρειάζεται μόνο μία φορά (πρώτη σύνδεση)

- Όταν δημιουργηθεί η σύνδεση, το σήμα ΗΚΓ θα εμφανιστεί στην οθόνη. σε περίπτωση LI (το προεπιλεγμένο καλώδιο είναι LI, για να αλλάξετε το καλώδιο πηγαίνετε στην παράγραφο "Ρύθμιση") ο καρδιακός ρυθμός (HR) θα εκτιμηθεί σε πραγματικό χρόνο. Το σήμα θα ενημερώνεται κάθε 3 δευτερόλεπτα

- Για να εφαρμόσετε ένα ψηφιακό φίλτρο, πατήστε το κουμπί "Φίλτρο" και επιλέξτε ένα φίλτρο από τη λίστα. Από προεπιλογή, εφαρμόζεται ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης @ 40 Hz και ένα φίλτρο εγκοπών (σύμφωνα με τις προτιμήσεις που είναι αποθηκευμένες στη Ρύθμιση).

Βήμα 20: ΡΥΘΜΙΣΕΙΣ

- Πατήστε το κουμπί "Set". για να ανοίξετε τη σελίδα ρυθμίσεων/προτιμήσεων

- Πατήστε "Εγχειρίδιο χρήστη (help.pdf)" για να ανοίξετε το αρχείο εγχειριδίου χρήστη

- Επιλέξτε το καλώδιο ΗΚΓ (το LI είναι προεπιλεγμένο)

- Επιλέξτε τη συχνότητα φίλτρου εγκοπών (σύμφωνα με τη συχνότητα παρεμβολών: 50 ή 60 Hz)

- Επιλέξτε την επιλογή αποθήκευσης αρχείου για να αποθηκεύσετε το σήμα ΗΚΓ φιλτραρισμένο ή μη φιλτραρισμένο στο αρχείο

- Πατήστε το κουμπί "Αποθήκευση ρυθμίσεων" για να αποθηκεύσετε τις προτιμήσεις

Η τιμή κέρδους μπορεί να αλλάξει σε περίπτωση τροποποίησης υλικού ή εξατομίκευσης της συσκευής ΗΚΓ.

Βήμα 21: ΕΓΓΡΑΦΗ ΣΗΜΑΤΟΣ ΗΚΓ

- Εισαγάγετε το όνομα αρχείου (εάν ο χρήστης καταγράφει περισσότερα σήματα ΗΚΓ στην ίδια περίοδο χωρίς να αλλάξει το όνομα του αρχείου, προστίθεται προοδευτικός δείκτης στο τέλος του ονόματος αρχείου για να αποφευχθεί η αντικατάσταση της προηγούμενης εγγραφής)

- Πατήστε "Rec." κουμπί για να ξεκινήσει η εγγραφή του σήματος ΗΚΓ

- Πατήστε το κουμπί "Διακοπή" για να σταματήσετε την εγγραφή

- Κάθε σήμα ΗΚΓ θα αποθηκευτεί σε ένα αρχείο txt μέσα στο φάκελο "ECG_Files" τοποθετημένο στην κύρια ρίζα της μνήμης του smartphone. Το σήμα ΗΚΓ μπορεί να αποθηκευτεί φιλτραρισμένο ή αφιλτράριστο σύμφωνα με τις προτιμήσεις που έχουν αποθηκευτεί στη ρύθμιση

- Πατήστε το κουμπί "Επανεκκίνηση" για να απεικονίσετε ξανά το σήμα ΗΚΓ που αποκτήθηκε σε χρόνο εκτέλεσης

- Για εγγραφή νέου σήματος ΗΚΓ, επαναλάβετε τα προηγούμενα σημεία

Ένα αρχείο ΗΚΓ περιέχει τη σειρά των δειγμάτων (συχνότητα δειγματοληψίας: 600 Hz) του πλάτους σήματος του ΗΚΓ σε mV.

Βήμα 22: ΑΝΟΙΓΜΑ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΡΧΕΙΟΥ ΗΚΓ

- Πατήστε το κουμπί "Άνοιγμα": θα εμφανιστεί μια λίστα με τα αρχεία που είναι αποθηκευμένα στο φάκελο "ECG_Files"

- Επιλέξτε το αρχείο ΗΚΓ που θα εμφανιστεί

Το πρώτο μέρος του αρχείου ΗΚΓ θα εμφανιστεί (10 δευτερόλεπτα) χωρίς πλέγμα.

Ο χρήστης μπορεί να μετακινηθεί χειροκίνητα στην οθόνη για να απεικονίσει οποιοδήποτε χρονικό διάστημα του σήματος ΗΚΓ.

Για σμίκρυνση ή σμίκρυνση, ο χρήστης μπορεί να πατήσει τα εικονίδια μεγεθυντικού φακού (δεξιά γωνία στο κάτω μέρος του γραφήματος) ή να χρησιμοποιήσει το ζουμ τσιμπήματος απευθείας στην οθόνη του smartphone.

Ο άξονας χρόνου, ο άξονας τάσης και το τυπικό πλέγμα ΗΚΓ θα εμφανιστούν αυτόματα όταν θα εμφανιστεί ένα χρονικό διάστημα μικρότερο των 5 δευτερολέπτων (με μεγέθυνση). Οι τιμές του άξονα τάσης (άξονας y) είναι σε mV, ενώ οι τιμές του άξονα χρόνου (άξονας x) είναι σε δευτερόλεπτα.

Για να εφαρμόσετε ένα ψηφιακό φίλτρο, πατήστε το κουμπί "Φίλτρο" και επιλέξτε ένα φίλτρο από τη λίστα. Από προεπιλογή, εφαρμόζεται ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης @ 40 Hz, ένα φίλτρο για την αφαίρεση της γραμμής περιπλάνησης και ένα φίλτρο εγκοπών (σύμφωνα με τις προτιμήσεις που είναι αποθηκευμένες στη ρύθμιση). Ο τίτλος του γραφήματος εμφανίζει:

- το όνομα του αρχείου

- η ζώνη συχνοτήτων ΗΚΓ σύμφωνα με τα εφαρμοζόμενα φίλτρα

- η ετικέτα «η περιφερειακή βασική γραμμή αφαιρέθηκε» εάν εφαρμοστεί το περιπλανώμενο βασικό φίλτρο

- η ετικέτα "~ 50" ή "~ 60" σύμφωνα με το εφαρμοζόμενο φίλτρο εγκοπής

Ο χρήστης μπορεί να κάνει μετρήσεις (χρονικό διάστημα ή πλάτος) μεταξύ δύο σημείων του γραφήματος χρησιμοποιώντας τα κουμπιά "Get Pt1" και "Get Pt2". Για να επιλέξει το πρώτο σημείο (Pt1), ο χρήστης μπορεί να πατήσει "Get Pt1" και να επιλέξει χειροκίνητα ένα σημείο του σήματος ΗΚΓ κάνοντας κλικ απευθείας στο γράφημα: θα εμφανιστεί ένα κόκκινο σημείο στο μπλε σήμα του ΗΚΓ. εάν ο χρήστης χάσει την καμπύλη ΗΚΓ, δεν θα επιλεγεί κανένα σημείο και θα εμφανιστεί η συμβολοσειρά "δεν έχει επιλεγεί σημείο": ο χρήστης πρέπει να επαναλάβει την επιλογή. Η ίδια διαδικασία απαιτείται για την επιλογή του δεύτερου σημείου (Pt2). Με αυτόν τον τρόπο, θα εμφανίζονται οι διαφορές (Pt2 - Pt1) των χρονικών τιμών σε ms (dX) και των τιμών πλάτους σε mV (dY). Το κουμπί "Clear" διαγράφει τα επιλεγμένα σημεία.

Ο χρήστης μπορεί να ρυθμίσει την αύξηση του σήματος ΗΚΓ χρησιμοποιώντας το κουμπί "+" (για μεγέθυνση) και κουμπί "-" (για μείωση). μέγιστο κέρδος: 5,0 και ελάχιστο κέρδος: 0,5

Βήμα 23: ΜΕΝΟΥ ΦΙΛΤΡΩΝ

- ΟΧΙ ψηφιακό φίλτρο: αφαιρέστε όλα τα εφαρμοζόμενα ψηφιακά φίλτρα

- Κατάργηση περιπλάνησης γραμμής βάσης: εφαρμόστε μια συγκεκριμένη επεξεργασία για να αφαιρέσετε την περιπλάνηση της βασικής γραμμής. Σε περίπτωση πολύ θορυβώδους σήματος, η επεξεργασία μπορεί να αποτύχει

- Υψηλή διέλευση «x» Hz: εφαρμόστε ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης IIR σύμφωνα με την καθορισμένη συχνότητα διακοπής «x»

- Χαμηλή διέλευση «x» Hz: εφαρμόστε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης IIR σύμφωνα με την καθορισμένη συχνότητα διακοπής «x»

- Αφαίρεση 50 Hz ON (εγκοπή+LowPass 25 Hz): εφαρμόστε ένα συγκεκριμένο πολύ σταθερό φίλτρο FIR που είναι τόσο εγκοπή στα 50 Hz όσο και Low Pass στα 25 Hz περίπου

- Αφαίρεση 60 Hz ON (εγκοπή+LowPass 25 Hz): εφαρμόστε ένα συγκεκριμένο πολύ σταθερό φίλτρο FIR που είναι ταυτόχρονα εγκοπή στα 60 Hz και Low Pass στα 25 Hz περίπου

- Αφαίρεση 50 Hz ON: εφαρμόστε ένα αναστρέψιμο φίλτρο εγκοπής στα 50 Hz

- Αφαίρεση 60 Hz ON: εφαρμόστε ένα αναστρέψιμο φίλτρο εγκοπής στα 60 Hz

- Αφαίρεση 50/60 Hz OFF: αφαιρέστε το εφαρμοσμένο φίλτρο εγκοπής

Βήμα 24: ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ HARDWARE

-Μέγιστο πλάτος σήματος εισόδου (κορυφή σε κορυφή): 3,6 mV (Το μέγιστο πλάτος σήματος εισόδου εξαρτάται από το κέρδος υλικού)

- Τροφοδοσία τάσης: ΧΡΗΣΗ ΜΟΝΟ ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ (επαναφορτιζόμενες και μη επαναφορτιζόμενες)

- Τροφοδοσία ελάχιστης τάσης: 6V (π.χ. μπαταρίες 4 x 1.5V)

- Μέγιστη παροχή τάσης: 9V (π.χ. 6 x 1.5V ή 1 x 9V μπαταρίες)

- Συχνότητα δειγματοληψίας: 600 Hz

- Εύρος ζώνης συχνότητας @ - 3dB (Υλικό): 0,1 Hz - 40 Hz (Το ανώτατο όριο ζώνης του φίλτρου χαμηλής διέλευσης μπορεί να αυξηθεί έως 0,1 Hz - 150 Hz, αλλάζοντας εξαρτήματα φίλτρου RC (βλ. Εγχειρίδιο συναρμολόγησης)

- CMRR: min1209 dB

- Ενίσχυση (Hardware_Gain): 1005 (μπορεί να αλλάξει αντικαθιστώντας την αντίσταση κέρδους (βλ. Εγχειρίδιο συναρμολόγησης) - Ανάλυση: 5V / (1024 x Hardware_Gain)

- Τάση προκατάληψης max 10 nA - Αριθμός καναλιών ΗΚΓ: 1

- Μονάδες ΗΚΓ: ακροδέκτες άκρων LI, LII και LIII

- Σύνδεση smartphone: μέσω Bluetooth

- Θεωρητικό ρεύμα τροφοδοσίας: <50 mA (Με βάση τις πληροφορίες του φύλλου δεδομένων των διαφόρων εξαρτημάτων)

- Μετρημένο ρεύμα τροφοδοσίας: <60 mA (με παροχή τάσης 9V και Arduino Nano)

- Αριθμός ηλεκτροδίων: 2 ή 3

Η συσκευή επιτρέπει την εγγραφή του ΗΚΓ (LI, LII ή LIII) επίσης χρησιμοποιώντας μόνο 2 ηλεκτρόδια. το ηλεκτρόδιο αναφοράς (μαύρο) είναι προαιρετικό και μπορεί να αποκλειστεί αφαιρώντας το βραχυκυκλωτήρα J1 (ή το διακόπτη S2, βλέπε αρχείο εγχειριδίου συναρμολόγησης). Ωστόσο, το ηλεκτρόδιο αναφοράς θα πρέπει να χρησιμοποιείται για καλύτερη ποιότητα σήματος (χαμηλότερος θόρυβος).

Βήμα 25: ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ

- Οπτικοποίηση ΗΚΓ κατά την εγγραφή (χρονικό παράθυρο: 3 δευτερόλεπτα)

- Εκτίμηση καρδιακού ρυθμού (μόνο για LI)

- Συχνότητα δειγματοληψίας: 600 Hz

- Εγγραφή σήματος ΗΚΓ και αποθήκευση σε αρχείο txt (φιλτραρισμένα ή μη φιλτραρισμένα σήματα μπορούν να αποθηκευτούν στο αρχείο txt σύμφωνα με τη ρύθμιση) στην εσωτερική μνήμη του smartphone (φάκελος: "ECG_Files" τοποθετημένο στην κύρια ρίζα)

- Τα δεδομένα (δείγματα) αποθηκεύονται ως τιμές σε mV στα 600 Hz (τιμή 16 ψηφίων)

- Αποθηκευμένη απεικόνιση αρχείου με επιλογή ζουμ, πλέγμα, προσαρμογή κέρδους (από "x 0.5" σε "x 5") και επιλογή δύο σημείων (για τη μέτρηση της χρονικής απόστασης και της διαφοράς πλάτους)

- Οθόνη smartphone: η διάταξη της εφαρμογής προσαρμόζεται για διαφορετικό μέγεθος οθόνης. Ωστόσο, για καλύτερη οπτικοποίηση, συνιστάται τουλάχιστον μια οθόνη 3,7’’ με ανάλυση 480 x 800 pixel

Digitalηφιακό φιλτράρισμα:

- Φιλτράρισμα υψηλής διέλευσης @ 0.1, 0.15, 0.25, 0.5, 1 Hz

- Φιλτράρισμα χαμηλής διέλευσης @ 25, 35, 40 Hz (@ 100 και 150 Hz διατίθενται στην έκδοση ECG SmartApp για εύρος ζώνης στα 150 Hz)

- Φίλτρο εγκοπών για την κατάργηση των παρεμβολών της γραμμής ισχύος @ 50 ή 60 Hz

- Περιπλανώμενη βασική αφαίρεση

Βήμα 26: ΕΠΙΣΚΕΦΤΕΙΤΕ

www.ecgsmartapp.altervista.org/index.html