Cách xây dựng một thiết bị điện tâm đồ chi phí thấp: 26 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Chào mọi người!

Tên tôi là Mariano và tôi là một kỹ sư y sinh. Tôi đã dành một vài ngày cuối tuần để thiết kế và hiện thực hóa một nguyên mẫu của thiết bị điện tâm đồ chi phí thấp dựa trên bảng Arduino được kết nối qua Bluetooth với thiết bị Android (điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng). Tôi muốn chia sẻ dự án "ECG SmartApp" của tôi với bạn và bạn sẽ tìm thấy tất cả các hướng dẫn và phần mềm để xây dựng thiết bị ECG. Thiết bị này chỉ được sử dụng như một dự án nghiên cứu thiết kế và nó KHÔNG phải là một thiết bị y tế, vì vậy vui lòng đọc Cảnh báo trước khi tiếp tục. Thiết bị này bao gồm một bảng phần cứng để thu tín hiệu ECG từ cơ thể và một Ứng dụng Android để ghi lại, xử lý và lưu trữ các tín hiệu.

Thiết kế và bố trí mạch đơn giản là một sự thỏa hiệp tốt để có cả chi phí thấp (ít thành phần) và hiệu suất tốt..

Dự án thiết bị điện tâm đồ này chỉ nhằm mục đích là một dự án nghiên cứu thiết kế và nó KHÔNG phải là một thiết bị y tế, vì vậy vui lòng đọc Cảnh báo và các vấn đề an toàn trong bước tiếp theo trước khi tiếp tục.

Bước 1: Cảnh báo

Dự án thiết bị điện tâm đồ này chỉ nhằm mục đích là một dự án nghiên cứu thiết kế và nó KHÔNG phải là một thiết bị y tế. CHỈ sử dụng pin (nguồn điện áp tối đa: 9V). KHÔNG sử dụng bất kỳ nguồn điện AC, bất kỳ máy biến áp nào hoặc bất kỳ nguồn điện áp nào khác để tránh thương tích nghiêm trọng và điện giật cho bản thân hoặc người khác. Không kết nối bất kỳ thiết bị đo đạc hoặc thiết bị cấp nguồn AC nào với thiết bị ECG được đề xuất ở đây. Thiết bị ECG được kết nối bằng điện với người và chỉ sử dụng pin điện áp thấp (tối đa 9V) để đề phòng an toàn và tránh làm hỏng thiết bị. Vị trí của các điện cực trên cơ thể cung cấp một đường dẫn tuyệt vời cho dòng điện. Khi cơ thể được kết nối với bất kỳ thiết bị điện tử nào, bạn phải rất cẩn thận vì nó có thể gây ra điện giật nghiêm trọng và thậm chí gây tử vong. Các tác giả không chịu trách nhiệm về bất kỳ tác hại nào do sử dụng bất kỳ mạch hoặc quy trình nào được mô tả trong sách hướng dẫn này. Các tác giả không tuyên bố bất kỳ mạch hoặc quy trình nào là an toàn. Sử dụng có nguy cơ của riêng bạn. Điều bắt buộc là bất cứ ai muốn chế tạo thiết bị này phải hiểu rõ về việc sử dụng điện một cách an toàn và có kiểm soát.

Bước 2: Tệp phần mềm cần thiết (Ứng dụng Android và Arduino Sketch)

Thiết bị ECG có thể được chế tạo dễ dàng và chỉ cần có kiến thức cơ bản về điện tử là có thể thực hiện được mạch phần cứng. Không yêu cầu kiến thức lập trình phần mềm vì tất cả những gì bạn cần là cài đặt Ứng dụng bằng cách mở tệp apk từ điện thoại thông minh Andriod và tải lên bản phác thảo Arduino được cung cấp trên bảng Arduino (điều này có thể được thực hiện dễ dàng bằng cách sử dụng Arduino Software IDE và một trong các nhiều hướng dẫn có sẵn trên web).

Phiên bản 2.0 của Ứng dụng cũng có sẵn bao gồm các tính năng thước cặp mới cho phép đo điện tâm đồ và các bộ lọc thông thấp kỹ thuật số khác ở 100 Hz và 150 Hz). Phiên bản 1.0 đã được thử nghiệm trên Android 4 và 6 trong khi Phiên bản 2.0 đã được thử nghiệm trên Android 6 và 10.

Bước 3: Mô tả

Thiết bị này chạy bằng pin và bao gồm một mạch phía trước để thu tín hiệu ECG (chỉ các dây dẫn chi) thông qua các điện cực chung và một bảng Arduino để số hóa tín hiệu tương tự và truyền nó đến điện thoại thông minh Android thông qua giao thức Bluetooth. Ứng dụng liên quan hiển thị tín hiệu ECG trong thời gian thực và cung cấp khả năng lọc và lưu trữ tín hiệu trong một tệp.

Bước 4: Hướng dẫn sử dụng & Hướng dẫn sử dụng lắp ráp

Tất cả hướng dẫn chi tiết để chế tạo thiết bị ECG cũng có thể được tìm thấy trong tệp Hướng dẫn lắp ráp trong khi tất cả thông tin để sử dụng nó được mô tả trong tệp Hướng dẫn sử dụng.

Bước 5: MÔ TẢ PHẦN CỨNG

Thiết kế và bố trí mạch đơn giản là một thỏa hiệp tốt để có cả chi phí thấp (ít thành phần) và hiệu suất tốt.

Pin cung cấp (+ Vb) cho bảng Arduino và đèn led L1 khi thiết bị được bật (R12 = 10 kOhm điều khiển dòng điện L1); phần còn lại của thiết bị được cung cấp bởi đầu ra điện áp Arduino 5 V (+ Vcc). Về cơ bản thiết bị hoạt động giữa 0 V (-Vcc) và 5 V (+ Vcc), tuy nhiên nguồn cung cấp đơn được chuyển đổi thành nguồn cung cấp kép bằng bộ chia điện áp có điện trở bằng nhau (R10 và R11 = 1 MOhm), theo sau là bộ đệm tăng ích thống nhất. (1/2 TL062). Đầu ra có 2,5 V (điện áp giữa của bộ nguồn TL062: 0-5 V); Sau đó, đường ray điện tích cực và tiêu cực cung cấp nguồn cung cấp kép (± 2,5 V) đối với đầu nối chung (giá trị tham chiếu). Các tụ điện C3 (100 nF), C4 (100 nF), C5 (1 uF, tích điện) và C6 (1 uF, tích điện) làm cho nguồn cung cấp điện áp ổn định hơn. Để đảm bảo an toàn, mỗi điện cực được kết nối với thiết bị thông qua điện trở bảo vệ 560 kOhm (R3, R4, R13) để hạn chế dòng điện chạy vào bệnh nhân trong trường hợp có lỗi bên trong thiết bị. Các điện trở cao này (R3, R4, R13) nên được sử dụng trong trường hợp hiếm khi nguồn điện áp thấp (6 hoặc 9 V, theo điện áp cung cấp pin đã sử dụng) vô tình đến trực tiếp với bệnh nhân dẫn hoặc do thành phần INA thất bại. Bên cạnh đó, hai bộ lọc thông cao CR (C1-R1 và C2-R2), được đặt ở hai đầu vào, chặn dòng điện một chiều và giảm tiếng ồn tần số thấp và một chiều không mong muốn được tạo ra bởi điện thế tiếp xúc của các điện cực. Tín hiệu ECG được lọc qua mức cao trước giai đoạn khuếch đại với tần số cắt xung quanh 0,1 Hz (ở -3 dB). Sự hiện diện của R1 (như R2) làm giảm điện áp đầu vào của tầng tiền khuếch đại để tín hiệu bị giảm đi một hệ số phụ thuộc vào giá trị của R1 và R3 (như R2 và R4); hệ số đó có thể được tính gần đúng như sau:

R1 / (R1 + R3) = 0,797 nếu R1 = 2,2 MOhm và R2 = 560 kOhm

Nên chọn cặp C1 - C2 (1 uF, tụ phim) có giá trị dung lượng rất gần nhau, cặp R1- R2 (2,2 MOhm) có giá trị điện trở rất gần nhau và cặp R3 - R4. Bằng cách này, một độ lệch không mong muốn được giảm và không được khuếch đại bởi bộ khuếch đại thiết bị đo (INA128). Bất kỳ sự không phù hợp nào giữa các thông số mạch của các thành phần trong mạch đầu vào kép đều góp phần làm giảm CMRR; các thành phần như vậy phải được khớp rất tốt (ngay cả bố cục vật lý) để dung sai của chúng phải được chọn càng thấp càng tốt (cách khác, người vận hành có thể đo giá trị của chúng theo cách thủ công bằng đồng hồ vạn năng để chọn một số thành phần có giá trị gần nhất có thể). R5 (2,2 kOhm) xác định mức tăng INA128 theo công thức:

G_INA = 1 + (50 kΩ / R5)

Tín hiệu ECG được khuếch đại như vậy bởi INA và thông cao liên tiếp được lọc bởi C7 và R7 (với tần số cắt -3 dB xung quanh 0,1 Hz nếu C7 = 1 uF và R7 = 2,2 MOhm) để loại bỏ bất kỳ điện áp bù một chiều nào trước và khuếch đại cao hơn được thực hiện bởi bộ khuếch đại hoạt động (1/2 TL062) trong cấu hình không đảo ngược với độ lợi:

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

Để cho phép người dùng thay đổi độ lợi trong thời gian chạy, người vận hành có thể chọn sử dụng một biến trở (tông đơ / chiết áp) thay vì Rp hoặc dải ổ cắm cái cho một điện trở có thể thay đổi được (vì không được hàn). Tuy nhiên, trong trường hợp đầu tiên, không thể biết chính xác độ lợi thực sự của tín hiệu ECG (các giá trị tính bằng mV của dữ liệu sẽ không đúng) trong khi trong trường hợp thứ hai, có thể có các giá trị chính xác theo mV bằng cách chỉ định giá trị của Rp trong công thức “Tăng” bên trong phần “Cài đặt” của ứng dụng (xem Hướng dẫn sử dụng). Tụ C8 tạo ra một bộ lọc thông thấp với tần số cắt -3 dB xung quanh 40 Hz như bộ lọc RC được cấu tạo bởi R9 và C9. Giá trị tần số cắt được cho bởi công thức:

f = 1 / (2 * π * C * R).

Đối với bộ lọc thông thấp @ 40 Hz [1], giá trị thành phần RC là:

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

Tín hiệu ECG được lọc trong dải tần từ 0,1 đến 40 Hz và được khuếch đại với độ lợi bằng:

Đạt được = 0,797 * G_INA * G_TL062

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

Để có giá trị chính xác cho các tần số cắt bộ lọc, các thành phần bộ lọc RC phải có dung sai càng thấp càng tốt (cách khác, người vận hành có thể đo các giá trị của chúng theo cách thủ công bằng đồng hồ vạn năng để chọn những giá trị gần nhất với giá trị mong muốn).

Tín hiệu tương tự được số hóa bởi bảng Arduino (kênh đầu vào A0) và sau đó được truyền đến mô-đun HC-06 bằng các chân giao tiếp nối tiếp; cuối cùng, dữ liệu được gửi đến điện thoại thông minh bằng Bluetooth.

Điện cực tham chiếu (màu đen) là tùy chọn và có thể được loại trừ bằng cách tháo cầu nối J1 (hoặc người vận hành có thể sử dụng công tắc thay vì cầu nối). Cấu hình mạch được thiết kế để hoạt động với hai điện cực; tuy nhiên, nên sử dụng điện cực so sánh để có chất lượng tín hiệu tốt hơn (nhiễu thấp hơn).

Bước 6: THÀNH PHẦN

Bằng cách loại trừ Điện thoại thông minh và các bộ phận dùng một lần (điện cực và pin), toàn bộ thiết bị có giá khoảng 43 đô la Mỹ (ở đây được coi là sản phẩm duy nhất; trong trường hợp số lượng lớn hơn, giá sẽ giảm xuống).

Để biết danh sách chi tiết của tất cả các thành phần (mô tả và chi phí gần đúng), vui lòng xem tệp Hướng dẫn lắp ráp.

Bước 7: Cần công cụ

- Dụng cụ cần thiết: bút thử, kéo cắt, mỏ hàn, dây hàn, tuốc nơ vít và kìm.

Bước 8: CÁCH XÂY DỰNG - Bước 1

- Chuẩn bị một bảng nguyên mẫu đục lỗ với 23x21 lỗ (khoảng 62 mm x 55 mm)

- Theo cách bố trí trên cùng của PCB được hiển thị trong hình, vật hàn: điện trở, dây kết nối, ổ cắm dải ổ cắm cái (đối với Rp), đầu nối đầu cắm nam và nữ (vị trí đầu nối đầu cắm nữ ở đây được báo cáo trong hình phù hợp với Arduino Nano hoặc Arduino Micro), tụ điện, đèn Led

Bước 9: CÁCH XÂY DỰNG - Bước 2

- Kết nối tất cả các thành phần theo cách bố trí dưới cùng của PCB ở đây cho thấy.

Bước 10: CÁCH XÂY DỰNG - Bước 3

- Nhận ra đầu nối dây cho pin bằng cách sử dụng dây đeo / giá đỡ pin, đầu nối đầu cái và ống co nhiệt; kết nối nó với PCB “con1” (connector1)

Bước 11: CÁCH XÂY DỰNG - Bước 4

- Nhận ra ba dây cáp điện cực (sử dụng cáp đồng trục, đầu nối đầu cái, ống co nhiệt, kẹp cá sấu) và kết nối chúng với PCB thắt chặt chúng vào bảng bằng một số cáp cứng

Bước 12: CÁCH XÂY DỰNG - Bước 5

- Nhận ra một công tắc (sử dụng công tắc trượt, đầu nối đầu cái, ống co nhiệt) và kết nối nó với PCB

- Đặt điện trở INA128, TL062 và Rp vào các ổ cắm tương ứng

- Chương trình (xem phần Mô tả phần mềm) và kết nối bảng Arduino Nano (bảng nguyên mẫu đục lỗ và các đầu nối tiêu đề cái phải được điều chỉnh trên PCB nếu sử dụng bảng Arduino khác (ví dụ: UNO hoặc Nano))

- Kết nối mô-đun HC-06 với PCB “con2” (đầu nối2)

Bước 13: CÁCH XÂY DỰNG - Bước 6

- Kết nối jumper J1 để sử dụng điện cực so sánh

- Kết nối pin

Bước 14: CÁCH XÂY DỰNG - Bước 7

- Đặt mạch điện bên trong một hộp phù hợp có khoét lỗ cho Led, dây cáp và công tắc.

Mô tả chi tiết hơn được hiển thị trong tệp Hướng dẫn lắp ráp.

Bước 15: CÁC LỰA CHỌN KHÁC

- Tín hiệu ECG cho ứng dụng giám sát được lọc trong khoảng 0,1 đến 40 Hz; giới hạn dải trên của bộ lọc thông thấp có thể được tăng lên bằng cách thay đổi R8 hoặc C8 và R9 hoặc C9.

- Thay vì điện trở Rp, một tông đơ hoặc chiết áp có thể được sử dụng để thay đổi độ lợi (và khuếch đại tín hiệu ECG) trong thời gian chạy.

- Thiết bị ECG cũng có thể hoạt động với các bảng Arduino khác nhau. Arduino Nano và Arduino UNO đã được thử nghiệm. Có thể sử dụng các bo mạch khác (chẳng hạn như Arduino Micro, Arduino Mega, v.v.) tuy nhiên tệp phác thảo Arduino được cung cấp cần sửa đổi tùy theo tính năng của bo mạch.

- Thiết bị ECG cũng có thể hoạt động với mô-đun HC-05 thay vì mô-đun HC-06.

Bước 16: MÔ TẢ PHẦN MỀM

Không yêu cầu kiến thức lập trình phần mềm.

Lập trình Arduino: Các tệp phác thảo Arduino có thể được tải lên trên bảng Arduino một cách dễ dàng bằng cách cài đặt Arduino Software IDE (tải xuống miễn phí từ trang web chính thức của Arduino) và làm theo hướng dẫn có sẵn trên trang web chính thức của Arduino. Một tệp phác thảo duy nhất (“ECG_SmartApp_skecht_arduino.ino”) cho cả Arduino Nano và Arduino UNO được cung cấp (bản phác thảo đã được thử nghiệm với cả hai bo mạch). Bản phác thảo tương tự cũng sẽ hoạt động với Arduino Micro (bo mạch này không được thử nghiệm). Đối với bảng Arduino khác, tệp phác thảo có thể cần thay đổi. Cài đặt ECG SmartApp: Để cài đặt Ứng dụng, hãy sao chép tệp apk được cung cấp “ECG_SmartApp_ver1.apk” (hoặc “ECG_SmartApp_ver1_upTo150Hz.apk” trong trường hợp phiên bản cho băng thông ở 150 Hz) vào bộ nhớ điện thoại thông minh, mở nó và làm theo hướng dẫn bằng cách chấp nhận các quyền. Phiên bản 2.0 cũng có sẵn bao gồm các tính năng thước cặp mới cho phép đo điện tâm đồ và các bộ lọc thông thấp kỹ thuật số hơn nữa ở 100 Hz và 150 Hz).

Phiên bản 1.0 đã được thử nghiệm trên Android 4 và 6 trong khi Phiên bản 2.0 đã được thử nghiệm trên Android 6 và 10.

Trước khi cài đặt, có thể cần thay đổi cài đặt điện thoại thông minh bằng cách cho phép cài đặt ứng dụng từ các nguồn không xác định (đánh dấu vào hộp tùy chọn “Nguồn không xác định” của menu “Bảo mật”). Để kết nối thiết bị ECG với Mô-đun Bluetooth HC-06 (hoặc HC-05), mã ghép nối hoặc mật khẩu có thể được hỏi trong trường hợp kết nối Bluetooth đầu tiên với mô-đun: nhập “1234”. Nếu Ứng dụng không tìm thấy Mô-đun Bluetooth, hãy thử ghép nối điện thoại thông minh với Mô-đun Bluetooth HC-06 (hoặc HC-05) bằng cách sử dụng Cài đặt Bluetooth trên điện thoại thông minh (mã ghép nối “1234”); thao tác này chỉ cần một lần (kết nối đầu tiên).

Bước 17: Tệp nguồn

Để sửa đổi hoặc cá nhân hóa Ứng dụng, các tệp Nguồn tùy chọn có sẵn tại đây:

Kỹ năng lập trình Android là cần thiết. Các tệp.zip bao gồm các tệp nguồn như: hoạt động java, có thể vẽ, tệp kê khai android, bố cục, menu - tệp thô (một số bản ghi ví dụ ECG). Bạn có thể tạo dự án của riêng mình bằng cách bao gồm và cá nhân hóa các tệp đó.

Bước 18: BẮT ĐẦU VỚI ECG SMARTAPP - Bước 1

- Đảm bảo rằng pin (nguồn điện áp tối đa: 9V) được kết nối với thiết bị đã được sạc

- Làm sạch da trước khi đặt điện cực. Lớp da chết khô, thường xuất hiện trên bề mặt cơ thể chúng ta và các khoảng trống không khí có thể có giữa da và các điện cực không tạo điều kiện cho việc truyền tín hiệu ECG đến các điện cực. Vì vậy điều kiện ẩm giữa điện cực và da là cần thiết. Da cần được làm sạch (khăn giấy tẩm cồn hoặc ít nhất là nước) trước khi đặt miếng gel điện cực (dùng một lần).

- Đặt các điện cực theo bảng dưới đây. Trong trường hợp điện cực không dùng một lần, nên sử dụng gel dẫn điện cực (có bán trên thị trường) giữa da và điện cực kim loại hoặc ít nhất một miếng khăn giấy ngâm trong nước máy hoặc trong dung dịch muối.

Thiết bị cho phép ghi lại điện tâm đồ (LI, LII hoặc LIII) cũng chỉ bằng cách sử dụng 2 điện cực; điện cực so sánh (màu đen) là tùy chọn và có thể được loại trừ bằng cách sử dụng công tắc hoặc tháo jumper J1 (xem Hướng dẫn lắp ráp). Tuy nhiên, nên sử dụng điện cực so sánh để có chất lượng tín hiệu tốt hơn (nhiễu thấp hơn).

Bước 19: BẮT ĐẦU VỚI ECG SMARTAPP - Bước 2

- Bật nguồn thiết bị ECG bằng cách sử dụng công tắc (đèn LED màu đỏ bật)

- Chạy ứng dụng trên điện thoại thông minh

- Nhấn nút “BẬT” để kết nối điện thoại thông minh với thiết bị điện tâm đồ (Ứng dụng sẽ yêu cầu bạn cho phép bật Bluetooth: nhấn “Có”) và đợi phát hiện ra Bluetooth HC-06 (hoặc HC-05) Mô-đun của thiết bị điện tâm đồ. Mã ghép nối hoặc mật khẩu có thể được hỏi trong trường hợp kết nối Bluetooth đầu tiên với mô-đun: nhập “1234”. Nếu Ứng dụng không tìm thấy Mô-đun Bluetooth, hãy thử ghép nối điện thoại thông minh với Mô-đun Bluetooth HC-06 (hoặc HC-05) bằng cách sử dụng Cài đặt Bluetooth trên điện thoại thông minh (mã ghép nối “1234”); thao tác này chỉ cần một lần (kết nối đầu tiên)

- Khi kết nối được thiết lập, tín hiệu ECG sẽ xuất hiện trên màn hình; trong trường hợp LI (dây dẫn mặc định là LI, để thay đổi dây dẫn, vui lòng chuyển đến đoạn “Cài đặt”) nhịp tim (HR) sẽ được ước tính theo thời gian thực. Tín hiệu sẽ được cập nhật sau mỗi 3 giây

- Để áp dụng bộ lọc kỹ thuật số, nhấn nút “Bộ lọc” và chọn một bộ lọc từ danh sách. Theo mặc định, bộ lọc thông thấp @ 40 Hz và bộ lọc rãnh (theo tùy chọn được lưu trong Cài đặt) được áp dụng.

Bước 20: CÀI ĐẶT

- Nhấn nút “Đặt”. để mở trang cài đặt / tùy chọn

- Nhấn “Hướng dẫn sử dụng (help.pdf)” để mở tệp hướng dẫn sử dụng

- Chọn đạo trình điện tâm đồ (LI là mặc định)

- Chọn tần số bộ lọc khía (theo tần số giao thoa: 50 hoặc 60 Hz)

- Chọn tùy chọn lưu tệp để lưu tín hiệu ECG được lọc hoặc không được lọc trên tệp

- Nhấn nút “Lưu cài đặt” để lưu các tùy chọn

Giá trị tăng có thể được thay đổi trong trường hợp sửa đổi phần cứng hoặc cá nhân hóa thiết bị ECG.

Bước 21: GHI DẤU HIỆU ECG

- Chèn tên tệp (nếu người dùng ghi nhiều tín hiệu ECG hơn trong cùng một phiên mà không thay đổi tên tệp, chỉ số lũy tiến được thêm vào cuối tên tệp để tránh ghi đè lên bản ghi trước đó)

- Nhấn “Rec.” nút để bắt đầu ghi lại tín hiệu ECG

- Nhấn nút “Dừng” để dừng ghi

- Mỗi tín hiệu ECG sẽ được lưu trữ trong một tệp txt bên trong thư mục “ECG_Files” được đặt trong thư mục gốc chính của bộ nhớ điện thoại thông minh. Tín hiệu điện tâm đồ có thể được lọc hoặc không lọc theo sở thích được lưu trong cài đặt

- Nhấn nút “Khởi động lại” để hình dung lại tín hiệu ECG thu được trong thời gian chạy

- Để ghi lại một tín hiệu điện tâm đồ mới, hãy lặp lại các điểm trước đó

Tệp ECG chứa chuỗi các mẫu (tần số lấy mẫu: 600 Hz) của biên độ tín hiệu ECG tính bằng mV.

Bước 22: MỞ VÀ PHÂN TÍCH MỘT TẬP TIN ECG

- Nhấn nút “Mở”: danh sách các tệp được lưu trữ trong thư mục “ECG_Files” sẽ xuất hiện

- Chọn tệp điện tâm đồ để hiển thị

Phần đầu tiên của tệp ECG sẽ được hiển thị (10 giây) không có lưới.

Người dùng có thể cuộn theo cách thủ công trên màn hình để hình dung bất kỳ khoảng thời gian nào của tín hiệu ECG.

Để phóng to hoặc thu nhỏ, người dùng có thể nhấn vào biểu tượng kính lúp (góc phải ở cuối biểu đồ) hoặc sử dụng tính năng thu phóng chụm trực tiếp trên màn hình điện thoại thông minh.

Trục thời gian, trục điện áp và lưới điện tâm đồ tiêu chuẩn sẽ tự động xuất hiện khi một khoảng thời gian thấp hơn 5 giây sẽ được hiển thị (bằng cách phóng to). Giá trị trục điện áp (trục y) tính bằng mV trong khi giá trị trục thời gian (trục x) tính bằng giây.

Để áp dụng bộ lọc kỹ thuật số, hãy nhấn nút “Bộ lọc” và chọn một bộ lọc từ danh sách. Theo mặc định, bộ lọc thông thấp @ 40 Hz, bộ lọc để loại bỏ đường lang thang và bộ lọc khía (theo tùy chọn được lưu trong cài đặt) được áp dụng. Tiêu đề biểu đồ hiển thị:

- tên tệp

- dải tần số điện tâm đồ theo các bộ lọc được áp dụng

- nhãn "đường cơ sở lang thang đã bị xóa" nếu bộ lọc đường cơ sở lang thang được áp dụng

- nhãn “~ 50” hoặc “~ 60” theo bộ lọc khía được áp dụng

Người dùng có thể thực hiện các phép đo (khoảng thời gian hoặc biên độ) giữa hai điểm của biểu đồ bằng cách sử dụng các nút “Lấy Pt1” và “Lấy Pt2”. Để chọn điểm đầu tiên (Pt1), người dùng có thể nhấn “Lấy Pt1” và chọn thủ công một điểm của tín hiệu ECG bằng cách nhấp trực tiếp vào biểu đồ: một điểm màu đỏ sẽ xuất hiện trên tín hiệu màu xanh lam của ECG; nếu người dùng bỏ lỡ đường cong ECG, sẽ không có điểm nào được chọn và chuỗi “không có điểm nào được chọn” sẽ xuất hiện: người dùng phải lặp lại lựa chọn. Quy trình tương tự là cần thiết để chọn điểm thứ hai (Pt2). Bằng cách này, sự khác biệt (Pt2 - Pt1) của giá trị thời gian tính bằng ms (dX) và giá trị biên độ tính bằng mV (dY) sẽ được hiển thị. Nút “Xóa” xóa các điểm đã chọn.

Người dùng có thể điều chỉnh mức tăng tín hiệu ECG bằng cách sử dụng nút “+” (để phóng to) và nút “-“(để giảm); mức tăng tối đa: 5,0 và mức tăng tối thiểu: 0,5

Bước 23: MENU BỘ LỌC

- KHÔNG Bộ lọc kỹ thuật số: loại bỏ tất cả các bộ lọc kỹ thuật số được áp dụng

- Xóa đường cơ sở lang thang: áp dụng một quy trình xử lý cụ thể để loại bỏ sự lang thang của đường cơ sở. Trong trường hợp tín hiệu quá nhiễu, quá trình xử lý có thể không thành công

- Thông cao ‘x’ Hz: áp dụng bộ lọc thông cao IIR theo tần số cắt ‘x’ được chỉ định

- Thông thấp ‘x’ Hz: áp dụng bộ lọc thông thấp IIR theo tần số cắt đã chỉ định ‘x’

- BẬT loại bỏ 50 Hz (notch + LowPass 25 Hz): áp dụng một bộ lọc FIR rất ổn định cụ thể vừa là notch ở 50 Hz vừa là Low Pass ở khoảng 25 Hz

- BẬT loại bỏ 60 Hz (notch + LowPass 25 Hz): áp dụng một bộ lọc FIR rất ổn định cụ thể vừa là notch ở 60 Hz vừa là Low Pass ở khoảng 25 Hz

- BẬT loại bỏ 50 Hz: áp dụng bộ lọc khía đệ quy ở 50 Hz

- BẬT loại bỏ 60 Hz: áp dụng bộ lọc khía đệ quy ở 60 Hz

- TẮT loại bỏ 50/60 Hz: loại bỏ bộ lọc khía được áp dụng

Bước 24: THÔNG SỐ KỸ THUẬT PHẦN CỨNG

- Biên độ tín hiệu đầu vào tối đa (đỉnh-đến-đỉnh): 3,6 mV (Biên độ tín hiệu đầu vào tối đa phụ thuộc vào độ lợi phần cứng)

- Nguồn cung cấp điện áp: CHỈ SỬ DỤNG PIN (cả sạc được và không sạc lại được)

- Nguồn điện áp tối thiểu: 6V (ví dụ: pin 4 x 1,5V)

- Nguồn điện áp tối đa: 9V (ví dụ: pin 6 x 1,5V hoặc 1 x 9V)

- Tần số lấy mẫu: 600 Hz

- Băng thông tần số @ - 3dB (Phần cứng): 0,1 Hz - 40 Hz (Giới hạn băng tần trên của bộ lọc thông thấp có thể tăng lên 0,1 Hz - 150 Hz, bằng cách thay đổi các thành phần bộ lọc RC (xem Hướng dẫn lắp ráp)

- CMRR: tối thiểu 1209 dB

- Khuếch đại (Hardware_Gain): 1005 (nó có thể được thay đổi bằng cách thay thế điện trở khuếch đại (xem Hướng dẫn lắp ráp) - Độ phân giải: 5V / (1024 x Hardware_Gain)

- Bias Dòng điện tối đa 10 nA - Số kênh ECG: 1

- Đạo trình điện tâm đồ: đạo trình chi LI, LII và LIII

- Kết nối điện thoại thông minh: qua Bluetooth

- Dòng cung cấp lý thuyết: <50 mA (Dựa trên thông tin biểu dữ liệu của các thành phần khác nhau)

- Dòng cung cấp đo được: <60 mA (Với nguồn điện áp 9V và Arduino Nano)

- Số điện cực: 2 hoặc 3

Thiết bị cho phép ghi lại điện tâm đồ (LI, LII hoặc LIII) cũng chỉ bằng cách sử dụng 2 điện cực; điện cực tham chiếu (màu đen) là tùy chọn và có thể được loại trừ bằng cách tháo cầu nối J1 (hoặc công tắc S2, xem tệp Hướng dẫn lắp ráp). Tuy nhiên, nên sử dụng điện cực so sánh để có chất lượng tín hiệu tốt hơn (nhiễu thấp hơn).

Bước 25: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA PHẦN MỀM

- Hình ảnh điện tâm đồ trong quá trình ghi (khoảng thời gian: 3 giây)

- Ước tính nhịp tim (chỉ dành cho LI)

- Tần số lấy mẫu: 600 Hz

- Ghi tín hiệu ECG và lưu vào tệp txt (tín hiệu đã lọc hoặc chưa lọc có thể được lưu trong tệp txt tùy theo cài đặt) trên bộ nhớ trong của điện thoại thông minh (thư mục: “ECG_Files” được đặt trong thư mục gốc)

- Dữ liệu (mẫu) được lưu dưới dạng giá trị tính bằng mV ở 600 Hz (giá trị 16 chữ số)

- Hình ảnh hóa tệp đã lưu với tùy chọn thu phóng, lưới, điều chỉnh độ lợi (từ “x 0,5” đến “x 5”) và lựa chọn hai điểm (để đo khoảng cách thời gian và chênh lệch biên độ)

- Màn hình điện thoại thông minh: bố cục ứng dụng điều chỉnh cho kích thước hiển thị khác nhau; tuy nhiên để có hình ảnh tốt hơn, bạn nên sử dụng màn hình tối thiểu 3,7’’ với độ phân giải 480 x 800 pixel

Lọc kỹ thuật số:

- Lọc thông cao @ 0,1, 0,15, 0,25, 0,5, 1 Hz

- Lọc thông thấp @ 25, 35, 40 Hz (@ 100 và 150 Hz có sẵn trong phiên bản ECG SmartApp cho băng thông ở 150 Hz)

- Lọc Notch để loại bỏ nhiễu đường dây điện @ 50 hoặc 60 Hz

- Lang thang loại bỏ đường cơ sở

Bước 26: VÀO CHẠM

www.ecgsmartapp.altervista.org/index.html