Электрокардиограф смарт 1010 инструкция по эксплуатации

Руководство пользователя приложения ECG Smart

Введение

Устройство ECG SmartApp можно легко собрать (менее чем за 1 час следуя руководству по сборке), и требуются только самые базовые навыки работы с электроникой. Это недорогое устройство для записи, обработки и хранения сигналов ЭКГ. Устройство питается от батареи и состоит из входной схемы (модуль ЭКГ AD8232) для получения сигналов ЭКГ (только отведения от конечностей) через общие электроды и платы Arduino для оцифровки аналогового сигнала и передачи его на смартфон Android по протоколу Bluetooth. . Соответствующее приложение визуализирует сигнал ЭКГ в реальном времени и дает возможность фильтровать, проводить измерения и сохранять сигнал в file.

Знания в области программирования не требуются, поскольку все, что вам нужно, — это установить приложение, открыв apk. file со смартфона Android и загрузить предоставленный эскиз Arduino на плату Arduino (это можно легко сделать, используя программную среду разработки Arduino и одно из многих руководств, доступных на web).

Простая схема и компоновка являются хорошим компромиссом как для низкой стоимости (небольшое количество компонентов), так и для хорошей производительности.
Без учета смартфона и одноразовых деталей (электродов и батарей) полная стоимость устройства составляет от 20 до 25 евро (25-30 долларов США).

Предупреждения и вопросы безопасности

Этот проект НЕ медицинское устройство и не предназначено для использования в качестве медицинского устройства для диагностики или лечения каких-либо состояний.

Авторы не могут нести ответственности за любой ущерб, причиненный использованием каких-либо схем или процедур, описанных в этом руководстве. Авторы не утверждают, что какие-либо схемы или процедуры безопасны. Используйте на свой риск. Крайне важно, чтобы каждый, кто хочет построить это устройство, хорошо разбирался в безопасном и контролируемом использовании электроэнергии.

Устройство ЭКГ электрически подключено к человеку и имеет только малую мощность.tagВ целях безопасности и во избежание повреждения устройства следует использовать батареи.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать источники питания переменного тока, трансформаторы или другие источники питания.tagЭлектропитание, чтобы избежать серьезных травм и поражения электрическим током себе или окружающим. ЗАПРЕЩАЕТСЯ подключать какие-либо приборы или устройства с питанием от сети переменного тока к предлагаемому здесь устройству ЭКГ.
Размещение электродов на теле обеспечивает отличный путь для прохождения тока. Когда тело подключено к любому электронному устройству, вы должны быть очень осторожны, так как это может вызвать серьезное и даже смертельное поражение электрическим током.

Используйте ТОЛЬКО аккумулятор (макс.tagЭлектропитание: 9 В).

AD8232 использует драйвер правой ноги (RLD) для уменьшения синфазных помех. Как указано в техническом описании компонентов AD8232: «Обратите внимание, что при использовании этого ampДля увеличения срока службы электрода необходимо подключить резистор, подключенный последовательно к выходу, чтобы ограничить ток, который всегда должен быть меньше 10 мкА даже в условиях неисправности ». В стандартных модулях AD8232 обычно используется резистор на 360 кОм, включенный последовательно с выходом RLD, поскольку его питание составляет 3.3 В. Для питания платы Arduino Nano требуется как минимум батарея на 6 В (7 В — это значение, рекомендованное Arduino), поэтому для поддержания ограничения тока RLD ниже 10 мкА требуется более высокий резистор. См. Руководство по сборке для получения более подробной информации.

Начните с ECG SmartApp

• Убедитесь, что аккумулятор (макс.tagЭлектропитание: 9В) подключенное к устройству заряжается
• Очистите кожу перед наложением электродов. ¹
• Поместите электроды ² согласно таблице ниже:

• Включите устройство ЭКГ с помощью переключателя.
• Запустите приложение на смартфоне
• Нажмите кнопку «Подключить», чтобы подключить смартфон к устройству ЭКГ (необходимо включить устройство ЭКГ и предоставить разрешение на доступ к Bluetooth / Location) и дождитесь обнаружения Bluetooth HC-06 (или HC-05). Модуль прибора ЭКГ. Код сопряжения или пароль могут быть запрошены в случае первого соединения Bluetooth с модулем: введите «1234». Если приложение не находит модуль Bluetooth, попробуйте выполнить сопряжение смартфона с модулем Bluetooth HC-06 (или HC-05) с помощью настройки Bluetooth смартфона (код сопряжения «1234»); эта операция нужна только один раз (первое подключение). Если приложение не подключается к модулю Bluetooth HC-06 (или HC-05), попробуйте закрыть приложение и снова открыть его, оставив соединение Bluetooth на вашем мобильном телефоне включенным.

¹ Сухой слой омертвевшей кожи (обычно присутствует на поверхности тела) и возможные воздушные зазоры между кожей и электродами не способствуют передаче сигнала ЭКГ на электроды. Итак, необходимо влажное состояние между электродом и кожей. Кожу необходимо очистить (тканевой салфеткой, смоченной спиртом или хотя бы водой) перед размещением гелевых подушечек для электродов (одноразовых).

² В случае одноразовых электродов, между кожей и металлическим электродом следует использовать проводящий гель (доступный в продаже) или, по крайней мере, прокладку из ткани, смоченную в водопроводной воде или физиологическом растворе.

• Когда соединение будет установлено, на экране появится сигнал ЭКГ; в случае LI (отведение по умолчанию — LI, чтобы изменить отведение, перейдите к параграфу «Настройки + Помощь»), частота пульса (ЧСС) будет оцениваться в реальном времени. Сигнал будет обновляться каждые 3 секунды.
• Чтобы применить цифровой фильтр, нажмите кнопку «Фильтр» и выберите фильтр из списка. По умолчанию применяются фильтр нижних частот с частотой 40 Гц и режекторный фильтр (в соответствии с предпочтениями, сохраненными в настройках).

Настройки

• Нажмите кнопку «Установить + Справка». чтобы открыть страницу настроек / справки
• Нажмите «Открыть руководство пользователя (Help.pdf)», чтобы открыть этот документ. В случае ошибки file можно открыть вручную из локальной папки EcgSmartApp Data мобильного устройства
• Выберите отведение ЭКГ (по умолчанию LI)
• Выберите частоту режекторного фильтра (в зависимости от частоты помех: 50 или 60 Гц)
• Выберите file опция сохранения для сохранения отфильтрованного или нефильтрованного сигнала ЭКГ на file
• Нажмите кнопку «Сохранить настройки», чтобы сохранить настройки.

Значение усиления можно изменить в случае модификации оборудования или персонализации устройства ЭКГ.

Запись сигнала ЭКГ

• Вставьте file имя (приложение предлагает file название на основе текущей даты и времени; если пользователь записывает больше сигналов ЭКГ за один сеанс без изменения file имя, прогрессивный индекс добавляется в конце file имя, чтобы избежать перезаписи предыдущей записи)
• Нажмите «Запись». кнопка для начала записи сигнала ЭКГ
• Нажмите кнопку «Стоп», чтобы остановить запись.
• Каждый сигнал ЭКГ будет сохранен в txt file внутри папки «ЭКГ_Files »помещается в локальную папку данных приложения в памяти смартфона (например,… Android data com.example.ecgsmartapp fileс ЭКГ_Fileс). Сигнал ЭКГ может быть сохранен отфильтрованным или нефильтрованным в соответствии с предпочтениями, сохраненными в настройках.
• Нажмите кнопку «Возобновить», чтобы снова визуализировать сигнал ЭКГ, полученный во время выполнения.
• Чтобы записать новый сигнал ЭКГ, повторите предыдущие шаги.

ЭКГ file содержат серию sampменьшеampчастота: 600 Гц) сигнала ЭКГ ampвысота в мВ

Открытие и анализ ЭКГ file

• Нажмите кнопку «Открыть»: список files хранится в «ЭКГ_Files »появится папка
• Выберите ЭКГ file быть визуализированным

Первая часть ЭКГ file будет отображаться (10 секунд) без сетки.

Пользователь может вручную прокрутить экран для визуализации любого временного интервала сигнала ЭКГ. Чтобы увеличить или уменьшить масштаб, пользователь может нажать на значки увеличительного стекла (правый угол внизу графика) или использовать масштабирование прямо на дисплее смартфона.

Ось времени, об.tagОсь e и стандартная сетка ЭКГ появятся автоматически, когда будет визуализирован временной интервал менее 5 секунд (при увеличении масштаба). VoltagЗначения оси e (ось y) указаны в мВ, а значения оси времени (ось x) — в секундах.

Чтобы применить цифровой фильтр, нажмите кнопку «Фильтр» и выберите фильтр из списка. По умолчанию применяются фильтр нижних частот с частотой 40 Гц, фильтр для удаления блуждающей линии и режекторный фильтр (в соответствии с предпочтениями, сохраненными в настройке). В заголовке графика отображается:

• что собой представляет file имя
• применяемый цифровой фильтр (фильтр низких и / или высоких частот)
• метка «блуждающая базовая линия удалена», если применен блуждающий базовый фильтр
• применяемый режекторный фильтр (50 или 60 Гц)

Пользователь может производить измерения (временной интервал или amplitude) с помощью измерителя между двумя точками графика с помощью кнопок «Get Pt1» и «Get Pt2». Чтобы выбрать первую точку (Pt1), пользователь может нажать «Get Pt1» и выбрать вручную точку сигнала ЭКГ, щелкнув непосредственно на графике: красная точка появится на синем сигнале ЭКГ; если пользователь пропустит кривую ЭКГ, точка не будет выбрана, и появится строка «точка не выбрана»: пользователь должен повторить выбор. Такая же процедура необходима для выбора второй точки (Pt2). Таким образом, разница (Pt2 — Pt1) значений времени в мс (dX) и ampБудут отображены значения высоты в мВ (дГ). Пользователь может отрегулировать положение точки, нажимая соответствующие кнопки перехода вперед и назад, которые заменили кнопки «Получить Pt1» и «Получить Pt2» (после выбора соответствующей точки).
Кнопка «Очистить» очищает выбранные точки.

Пользователь может регулировать усиление сигнала ЭКГ с помощью кнопок «+» (для увеличения) и «-» (для уменьшения); максимальное усиление: 5.0 и минимальное усиление: 0.5

• НЕТ цифрового фильтра: удалите все примененные цифровые фильтры
• Удалить блуждающую базовую линию: примените особую обработку, чтобы удалить блуждающую базовую линию. В случае очень зашумленного сигнала обработка может завершиться ошибкой.
• Высокочастотный фильтр ‘x’ Hz: применить БИХ-фильтр высоких частот в соответствии с указанной частотой среза ‘x’
• Низкочастотный ‘x’ Гц: применить БИХ-фильтр нижних частот в соответствии с указанной частотой среза ‘x’
• Удаление 50 Гц ВКЛ (режектор + LowPass 25 Гц): примените очень стабильный FIR-фильтр, который одновременно является режектором на 50 Гц и Low Pass примерно на 25 Гц (обратите внимание, что сигнал может стать слишком сглаженным)
• Удаление 60 Гц ВКЛ (режектор + LowPass 25 Гц): примените очень стабильный FIR-фильтр, который одновременно является режектором на 60 Гц и Low Pass примерно на 25 Гц (обратите внимание, что сигнал может стать слишком сглаженным)
• Удаление 50 Гц ВКЛ: применить рекурсивный режекторный фильтр при 50 Гц
• Удаление 60 Гц ВКЛ: применить рекурсивный режекторный фильтр при 60 Гц
• Удаление 50/60 Гц ВЫКЛ: удалить примененный режекторный фильтр

Примечание:

• одновременно может использоваться только один режекторный фильтр; будет применен только последний выбранный
• единовременно можно использовать только один фильтр нижних частот; будет применен только последний выбранный
• единовременно можно использовать только один фильтр высоких частот; будет применен только последний выбранный
• «Удаление 50 Гц ВКЛ. (Режектор + LowPass 25 Гц)» дает лучшие результаты (чем «Удаление 50 Гц ВКЛ»), поскольку используется более стабильный фильтр и с более высоким затуханием частоты помех; тем не менее, он также имеет низкочастотное поведение, которое может быть нежелательным (верхняя частота полосы может быть слишком низкой)
• «Удаление 60 Гц ВКЛ. (Режектор + LowPass 25 Гц)» дает лучшие результаты (чем «Удаление 60 Гц ВКЛ»), поскольку используется более стабильный фильтр и с более высоким затуханием частоты помех; тем не менее, он также имеет низкочастотное поведение, которое может быть нежелательным (верхняя частота полосы может быть слишком низкой)

Решение Проблем

Мобильное приложение не подключается к устройству ЭКГ:

• попробуйте закрыть приложение и открыть его снова, оставив соединение Bluetooth на мобильном телефоне включенным
• аккумулятор может разрядиться

Код сопряжения Bluetooth

• при запросе введите «1234», если приложение не находит модуль Bluetooth, попробуйте выполнить сопряжение смартфона с модулем Bluetooth HC-06 (или HC-05) с помощью настройки Bluetooth смартфона (код сопряжения «1234»); эта операция нужна только один раз (первое подключение)

Сигнал ЭКГ зашумлен

• аккумулятор может разрядиться
• при использовании батареи 6 В попробуйте использовать более высокуюtagБатарея на 9 В (используйте ТОЛЬКО батарею — макс.tagЭлектропитание: 9 В).

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Аппаратные характеристики

• Максимальный входной сигнал ampширота (размах): около 3 мВ ³
• VoltagЭлектронная поставка: ИСПОЛЬЗУЙТЕ ТОЛЬКО АККУМУЛЯТОРЫ
• Мин. ОбъемtagЭлектропитание: 6 В (например, 4 батареи по 1.5 В) ⁴
• Макс объемtagЭлектропитание: 9 В (например, 6 батарей по 1.5 В или 1 батарейка по 9 В)
• SampЧастота линга: 600 Гц
• Полоса частот @ — 3 дБ (Аппаратное обеспечение): 0.5 Гц — 40 Гц ⁵
• Ampлификация (Hardware_Gain): 1100 ⁶
• Разрешение: 3.3 В / (1024 x Hardware_Gain)
• Количество каналов ЭКГ: 1
• Отведения ЭКГ: отведения от конечностей LI, LII и LIII
• Количество электродов: 3
• Подключение смартфона: через Bluetooth

Примечание о блоке питания

Устройство должно питаться только от батареек иtagЗначение должно быть от 6 до 9 В. Минимальный объемtagРекомендуемое напряжение питания для Arduino Nano составляет 7 В, однако, если батареи полностью заряжены, устройство может нормально работать при 6 В (например, 4 батарейки типа AA 1.5 В полностью заряжены или 5 аккумуляторов AA 1.2 В полностью заряжены). При работе от 6 В полученный сигнал ЭКГ может стать довольно шумным, когда батареи разряжаются. Используя voltagЗначение выше 6 В (например, батарея 9 В) может избежать этой проблемы.

³ Максимальный входной сигнал ampШирота зависит от аппаратного усиления и связана со спецификациями модуля AD8232.

⁴ Входная громкостьtagПредел платы Arduino составляет 6 В при рекомендуемом входном напряжении.tagе составляет не менее 7 В; см. параграф: «Примечание по электропитанию»

⁵ Полоса частот оборудования зависит от конфигурации оборудования модуля AD8232. Стандартный модуль AD8232 обычно имеет полосу частот 0.5–40 Гц.

⁶ Аппаратное усиление зависит от аппаратной конфигурации модуля AD8232. Стандартный модуль AD8232 обычно имеет коэффициент усиления 1100.

Спецификация программного обеспечения

• Визуализация ЭКГ во время записи (временное окно: 3 секунды)
• Оценка пульса (только для LI)
• SampЧастота линга: 600 Гц
• Запись сигнала ЭКГ и сохранение в .txt file (отфильтрованные или нефильтрованные сигналы могут быть сохранены в txt file согласно настройке) внутри папки «ЭКГ_Files »помещается в локальную папку данных приложения в памяти смартфона (например,… Android data com.example.ecgsmartapp fileс ЭКГ_Fileс). Сигнал ЭКГ может быть сохранен отфильтрованным или нефильтрованным в соответствии с предпочтениями, сохраненными в настройках.
• Данные (sampфайлы) сохраняются в .txt file в виде значений в мВ при 600 Гц (значение из 16 цифр)
• Избранное file визуализация с опцией масштабирования, сеткой, регулировкой усиления (от «x 0.5» до «x 5») и выбором двух точек (для измерения расстояния по времени и ampразница в высоте)
• Дисплей смартфона: макет приложения настраивается под разный размер дисплея; однако для лучшей визуализации рекомендуется минимум 5.2-дюймовый дисплей.

Цифровая фильтрация:

• Фильтрация верхних частот @ 0.1, 0.15, 0.25, 0.5 ⁷
• Фильтрация нижних частот при 25, 35, 40 Гц ⁸ (@ 100 и 150 Гц отключены, поскольку в случае, если они не имеют смысла в аппаратной конфигурации с максимальной частотой 40 Гц)
• Режекторная фильтрация для устранения помех от электросети при 50 или 60 Гц ⁹
• удаление блуждающей базовой линии ¹⁰

⁷ Примените БИХ фильтр верхних частот в соответствии с указанной частотой среза (Direct Form II Second-Order-Section; Порядок: 4; Разделы: 2; Метод разработки: Баттерворт; ослабление частоты среза: — 3 дБ)

⁸ Примените БИХ фильтр нижних частот в соответствии с указанной частотой среза (Direct Form II Second-Order-Section; Порядок: 4; Разделы: 2; Метод разработки: Баттерворт; ослабление частоты среза: — 3 дБ)

⁹ «Удаление 50 Гц ВКЛ. (Режектор + LowPass 25 Гц)» применить фильтр скользящего среднего (FIR Low Pass; порядок: 12-й), который имеет ноль на 50 Гц (затухание: <-70 дБ) и срез частоты на 23 Гц. (затухание: — 3 дБ); «Удаление 60 Гц ВКЛ. (Режектор + LowPass 25 Гц): примените фильтр скользящего среднего (FIR Low Pass; порядок: 10-й), который имеет ноль на 60 Гц (затухание: <-70 дБ) и срез частоты на 27 Гц. (затухание: — 3 дБ) »; «Удаление 50 Гц ВКЛ: применить рекурсивный режекторный фильтр на 50 Гц (БИХ-фильтр; порядок: 2-й)»; «Удаление 60 Гц ВКЛ: применить рекурсивный режекторный фильтр при 60 Гц (БИХ-фильтр; порядок: 2-й)»

¹⁰ Применяется цифровая обработка сигнала для обнаружения серии Q-точек волн ЭКГ; между двумя последовательными точками Q выполняется линейная интерполяция, чтобы получить оценку базовой линии блуждания, которая вычитается из сигнала ЭКГ (перед любым действием фильтрации верхних частот).

Документы / Ресурсы