Самодельный кардиограф (несколько вариантов)
max68.2011
Посетитель
Небольшая игрушка на базе USB осциллографа.
или дешевой USB- sound платы для SKYPE — телефонии.
Позволяет записать кардиограмму в файл.bin
а так-же воспроизвести в реальном времени результаты сохраненных замеров.
К сожалению не нашел программ для расшифровки кардиограмм
и не знаю как правильно сохранить файл, поэтому это просто *.bin файл.
Может пригодиться для выявления редких отклонений в ЭКГ,
которые бывает трудно зафиксировать при редких
и коротких посещениях кабинета ЭКГ
или просто для наблюдения за сердцем если у вас есть знакомый кардиолог(.
Посмотреть список литературы по этой теме и добавить свою информацию
можно на форуме в теме Какие книги посоветуете?
Узнать что делать с полученой кардиограммой
и предложить свой вариант можно на форуме
в теме Кардиограмма получена. Что дальше?
Там же на форуме можно посмотреть и добавить свои Ссылки на сайты о кардиологии и кардиографах
Подключать электроды будем по самой простой схеме:
Можно для начала упростить задачу, подключив провода отведений к плечам, а заземление — на запястье.
Возможные варианты подключения:
Электроды для начала могут быть самодельными, но, учитывая сложность задачи, желательно со временем обзавестись промышленными из специальных материалов.
Вот, например один из множества вариантов:
Disposable ECG Electrode is Ag or AgCl electrode, which consist of base lining material, conductive gel, and electrode buckle.
Так как усилители не имеют гальваноразвязки, то все эксперименты в целях безопасности и для снижения помех необходимо проводить с ноутбуком не подключенным к сети 220В.
Программа ECG.llb Для версии LabVIEW5.0
Модуль усилителя — любой усилитель с закрытым (>4 мкФ) входом и Кус >=100
В моем случае используется модуль KARDIO от USB_осциллографа.
Схема и конструкция выглядят так:
DA1 можно не устанавливать, а провод RRL — подключить к земле.
R6+R7+R8 = 100-400 Ом (150)
Bxoды от левой и правой руки подключить к R11 и R12 через неполярные конденсаторы 8.0 -10.0 мкФ для устранения возможного гальванического смещения (до сотен мкВ)
max68.2011
Посетитель
Файл платы кардиоусилителя в формате JPG: CARDIO_JPG.zip в формате PCB2004: Kardio_PCB2004.zip
Плата модуля микроконтроллера и прошивка — на страничке модуль осциллографа.
Все объединено в один корпус для компактности. Если в этом нет необходимости можно просто использовать модуль осциллографа
в паре с модулем кардиоусилителя. Или сделать свое устройство передающее данные в указаном в модуле осциллографа формате.
Программа корректор. Korrektor.llb
Позволяет выровнять кардиограмму :
Выглядеть этот вариант может так:
2. Кардиограф на базе звуковой USB платы
ECG of the USB sound card
Верся для USB sund card на базе микросхемы для SKYPE телефонов AP-T6911 или любой другой, позволяющей измерять напряжение постоянного тока:
1. Приобретаем за 2-10$ нечто подобное :
например этот: http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.22475
2. Отключаем микрофонный усилитель. остается только 10-битный АЦП с входным смещением около 2,5 вльт
которое придется компенсировать если будете мерять и постоянное напряжение.
Модернизируем USB — Sound плату (См рисунки)
Выглядит это примерно так:
при условии что там стоит микросхема SKYPE телефона AP-TP6911_02EV10
Предупреждение: модели меняются постоянно.
R4 -подбираем по симметрии ограничения большого сигнала.
R9 — усиление. Если убрать С6 и С7 можно мерять постоянку, но кардиосигнал будет нестабилен.
Хороших точностных показателей не ждите. Особенно стабильности 0.
Сборка — на макетной плате
В результате получаем нечто подобное:
max68.2011
Посетитель
В сборе это выглядит так:
4.Программа: ECG_USB_SND.llb (Labview 5.0) EXE- вариант ( Опробовано под XP, VISTA , Windows 7 )
5. Для отладки аппаратуры можно имитировать сигнал с помощью ГЕНЕРАТОРА-ИМИТАТОРА загрузив в него файл образца одного периода сигнала
например такой: ECG_1_282_76_9.dat (zip) (кардиосигнал с частотой 76,9 ударов/мин + 50Гц помеха)
Это обычный текстовый файл но, т.к. генератор предназначен для имитации сигналов датчиков 4-х тактного двигателя ось Х должна быть от 0 до 720 град,
а частоту ударов сердца нужно задавать в генераторе в оборотах в минуту
. Обязательно 76.9 иначе сигнал помехи будет не равен 50 Гц.
По соседнему каналу рекомендую пустить прямоугольный сигнал со скважностью около 5% для контроля искажений.
Для работы с SOUND — платой использованы материалы этого сайта
К сожалению USB и SOUND варианты создают *.bin файлы с разной частотой оцифровки сигнала.
Если в ECG_USB_SND.llb это можно исправить в программе то ЕХЕ вариант прошит жестко на 48000/32 выборок в сек.
В случае работы со штатной звуковой платой вам придется найти переходные конденсаторы в канале микрофонного входа
(обычно 1 на входе и 1 в усилителе микрофона) и увеличить их емкость до десятков микрофарад.
3. Кардиограф на базе bluetooth гарнитуры с микросхемой BC31A223A (От телефонов Sony Ericsson):
1. Подготовка гарнитуры.
Заключается в отключении микрофона путем удаления конденсатора C10, вывода на разъем дифф входа
микрофонного усилителя микросхемы ( MIC_N и MIC_P ) и напряжения VOUT (2,7V) для питания подключаемых к разему усилителей.
Как это было сделано показано на рисунке ниже.
Телефон гарнитуры решил пока не трогать для того чтобы использовать по его прямому назначению.
2. Установка драйверов BLUETOOTH имеющих поддержку гарнитуры.
В моем случае не подошли следующие драйвера:
Microsoft — он не поддерживает профиль работы с гарнитурой
Widcomm — он не распознал оба моих USB-Bluetooth устройства
Вопрос достаточно проблемный поэтому кому-то возможно придется решать его по другому.
После этого можно начинать эксперименты.
На данный момент имеются следующие результаты:
Максимальный входной сигнал имеет размах +/- 32мВ при 15 битах разрешения и частотой оцифровки 8кГц что позволяет снимать кардиограмму
при подключении электродов через разделительный конденсатор к контактам MIC_N и MIC_P выведеным на внешний разъем.
Пример картинок приведены на рисунке.
Связь оказалась достаточно некачественной. Довольно часто проходят помехи или разрывы потока, что проявляется в виде импульсной помехи.
Так что мониторирование ЭКГ по Холтеру через Bluetooth-гарнитуру, похоже, невозможно.
После обычной процедуры подключения гарнитуры кардиограмму можно записать удобным вам способом в *.wav файл
для дальнейшей обработки или воспользоваться приведенной выше программой Кардиографа на базе звуковой USB платы
Если существует такая прекрасная вещь как PSoC , то можно попробовать собрать кардиограф например на CY8CKIT-014 PSoC® 5 FirstTouch™ Starter Kit
Кроме КИТа понадобится простой усилитель (например приведенный выше усилитель для звуковой платы (вывод 5 — заземлить и уменьшить к-т усиления).
Выглядеть может например так:
Задачи решаемые устройством(пока):
1.Оцифровка сигнала 12-битным АЦП (2 байта) с частотой 1кГц
2.Отключаемая фильтрация сигнала (LP_cutoff = 30Hz или выше)
3.Непрерывная отправка 2-х байтных отсчетов АЦП в COM-порт (побайтно: младший-старший пакетами по 64байта).
Поскольку это начальный (надеюсь) вариант то программа для PC — простая гляделка:
Если совсем не хочется делать свою аналоговую часть, то можно обойтись и тем что есть в PSoC :
От себя придется добавить 3 резистора и 2 конденсатора.
Выглядеть может так:
Можно использовать указаную выше гляделку, тлоько масштаб по оси х будет неверным.
Реальный сигнал, снятый на человеке выглядит так:
Хотелось бы сделать индикацию на LCD и запись на SD-card, но, мне это пока не по зубам.
Устройство предназначено для облегчения отладки устройств
путем создания сигналов, имитирующих реальный сигнал датчиков.
В данном варианте зто кардиосигнал.
Конструкция явно избыточная, но это делалось для освоения работы с
Источник
Генератор кардиосигнала (симулятор ЭКГ для проверки кардиографов, кардиогенератор, имитатор ЭКГ)
Генератор кардиосигнала (имитатор ЭКГ) предназначен для проверки и ремонта кардиографов, мониторов Холтера и кардиоблоков реанимационных мониторов и дефибрилляторов. Генератор ЭКГ сигнала — портативный прибор с питанием от встроенного литиевого аккумулятора.
Имеется возможность подключать кабеля со штекерами 4 мм с пружиной (banana), DIN3.0 (Pro версия) и контактами типа «кнопка» или «зажим».
Прибор для проверки кардиографов генерирует сигналы прямоугольной формы с длительностью импульса = длительности паузы (скважность = 2), и сигнал, имитирующий работу сердца (кардиоподобный сигнал).
Прибор может быть использован для:
1. Проверки амплитуды записи со всех отведений. Для этого на выбранную группу отведений подается П-образный сигнал амплитудой 1 мВ и частотой 1 Гц (60 уд/мин) или 2 Гц (120 уд/мин).
2. Проверки общей функциональности электрокардиографов, а также для имитации больного при проверке стресс-систем. Генератор ЭКГ формирует кардиоподобный сигнал частотой 1 Гц (60 уд/мин) по всем отведениям одновременно.
Рис. 1 Внешний вид генератора кардиосигнала (имитатора ЭКГ).
Основные характеристики прибора для проверки кардиографов (генератора кардиосигнала):
Сигнал прямоугольной формы амплитудой 1.0 мВ, и частотой 1 Гц (60 уд/мин) и 2 Гц (120 уд/мин).
Сигнал, имитирующий работу сердца, имеет ненормированную амплитуду (порядка 1.0 мВ) и частоту 1 Гц (60 уд/мин).
Режимы выхода — сигнал на выбранную группу отведений или сигнал одновременно по всем отведениям.
Частота сигнала стабилизирована кварцем, амплитуда — встроенным стабилизатором напряжения.
Имитатор ЭКГ портативный, питается от встроенного литий — полимерного аккумулятора.
Зарядка производится через разъем mini-USB.
Время полной зарядки встроенного аккумулятора составляет 2,5-3 часа.
Процесс зарядки контролируется встроенным контроллером, перезарядка исключена. Состояние зарядки контролируется светодиодом.
Полной зарядки аккумулятора хватает не менее, чем на 48 часов непрерывной работы генератора кардиосигнала.
Габариты прибора: длина 133 мм, ширина 80 мм, высота 54 мм.
Режим работы — может работать круглосуточно без перерывов.
Вес генератора кардиосигнала без принадлежностей 170 гр.
Рабочий диапазон температур 0 — +50 град. С
Диапазон температур хранения -40 — +50 град. С
Рис. 2 Форма сигнала в режиме генерации кардиоподобного сигнала (имитатора ЭКГ).
Простой малогабаритный прибор для проверки кардиографов (генератор кардиосигнала) без микроконтроллера и ПЗУ (прототип).
При разработке генератора кардиосигнала (прибора для проверки кардиографов) ставилась задача обеспечить приемлемые эксплуатационные характеристики при максимальной простоте и надежности конструкции. Как показала многолетняя практика, прибор должен быть портативным (малогабаритным, легким), питаться от встроенного аккумулятора и иметь контакты для подключения как кардиографов, так и кардиомониторов. Для большинства практических случаев хватает прямоугольного выходного сигнала с несколькими фиксированными значениями амплитуды и частоты. Для простоты повторения конструкции мы решили обойтись без микроконтроллера. Как показала в последствии практика эксплуатации, генерируемая микроконтроллером серия сигналов, качественно имитирующих сигналы сердца, необходима лишь для проверки автоматической постановки диагноза кардиографами, да и демонстрации работы клиенту. А, например, для проверки комплексов стресс-теста вполне достаточно сигнала, генерируемого предлагаемым имитатором ЭКГ.
Исходя из этих требований была разработана и опробована схема генератора кардиосигнала (имитатора ЭКГ) версии 1.0 (прототип), изображенная на Рис. 3. Здесь и далее при скачивании рисунки будут иметь исходный размер.
Рис. 3 Схема прототипа (версии 1.0) простого генератора кардиосигнала.
Основные характеристики прибора для проверки кардиографов:
- Схема обеспечивает амплитуду выходного сигнала 1 мВ.
- ЧСС (частота сердечных сокращений) переключается только в режиме П-образных импульсов 1 Гц (60 уд/мин) и 2 Гц (120 уд/мин).
- В режиме имитации (генерирование кардиоподобного сигнала Рис. 2) частота фиксированная 1 Гц (60 уд/мин).
- Время полной зарядки аккумулятора составляет 2,5-3 часа.
- Время непрерывной работы генератора — до 48 часов.
Рис. 4 Структурная схема генератора кардиосигнала.
Для сведения потребления энергии к минимуму применены КМОП микросхемы. Кварцевый генератор и делитель собраны на элементах D1, Z1, R10, R11, C10, C11. Чтобы улучшить эксплуатационные характеристики, в схему был введен простой формирователь кардиосигнала на 1-й микросхеме D2. Для простоты переключение ЧСС выполнено только для П-образного сигнала. Светодиод HL3 единственный, из светодиодов, питающийся от аккумуляторной батареи и является самым потребляемым ток элементом. Поэтому на него подается не постоянный ток, а П-образные импульсы, что позволило сократить его энергопотребление вдвое и обеспечило контроль максимального количества функций:
- индикация включения питания;
- индикация ЧСС П-образного выхода;
- индикация работоспособности кварцевого генератора и делителя частоты.
Переменными сопротивлениями R17 и R19 регулируется выходная амплитуда сигнала в режиме соответственно имитатора и в режиме П-образных импульсов.
Для простоты конструкции и в то же время чтобы обеспечить селекцию сигнала по разным отведениям (для локализации неисправного отведения) был применен механический переключатель S4. Резисторы R24 — R33 являются примерно сопоставимыми с сопротивлением тела человека. С ними по искажениям записи выявляются такие неисправности, как утечки на экран в кабелях отведений и в защитных диодах входных цепей кардиографов и кардиомониторов. Схема питания генератора кардиосигнала представлена на Рис. 5.
Рис. 5 Схема питания генератора кардиосигнала.
Схема питается от литий — полимерного 1-элементного аккумулятора 200 мА/ч рабочим напряжением 3,7 В через стабилизатор напряжения на микросхеме IC2, на выходе которого получается напряжение 3,3 В. Схема на IC3, T1, R5 — R7 служит для предотвращения включения микросхемы IC2 в случае падения напряжения на аккумуляторе ниже 3,4 В, что предотвращает переразряд аккумулятора и его преждевременную потерю емкости, а также несоответствие выходных напряжений генератора кардиосигнала из-за падения напряжения +3,3 В.
Применение литий — полимерного аккумулятора потребовало введения в схему контроллера его заряда и состояния на микросхеме IC1, резисторах R3 и R4. Цепь D1, R1 нужна для предотвращения выхода из строя микросхемы IC1 в случае использования нескольких зарядных с разными характеристиками. Если же планируется использовать рекомендуемое зарядное для мобильных телефонов Nokia старого образца (тип ACP-7E 3.7V 355mA 1.3VA), или заряжать от USB, то эту цепь можно опустить. Приведенная ниже печатная плата разведена под разъем для зарядного к мобильникам Nokia тип ACP-7E 3.7V 355mA 1.3VA (старый вариант).
Генератор кардиосигнала (имитатор ЭКГ) собран на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 70 х 50 мм (Рис. 6). Полукруглый вырез служит для размещения переключателя отведений S3.
Рис. 6 Печатная плата генератора кардиосигнала (имитатора ЭКГ).
Правильно собранная схема будет работать сразу же после подачи питания, но для получения соответствия всех характеристик необходимо провести несложную наладку.
Налаживание схемы прибора питания сводится к подбору резистора R5, чтобы при включении питания выключателем S3 напряжение питания +3,3 В появлялось только если напряжение на аккумуляторе больше или равно 3,4 В.
Подстроечными резисторами R17 и R19 добиваемся заданной амплитуды напряжения на выходах генератора кардиосигнала.
Источник