ECG-logger - een draagbare hartmonitor voor gegevensverzameling en -analyse op lange termijn: 3 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Eerste release: okt 2017 Laatste versie: 1.6.0 Status: stabiel Moeilijkheidsgraad: hoog Vereiste: Arduino, programmeren, hardware bouwen Unieke repository: SF (zie onderstaande links) Ondersteuning: alleen forum, geen PM

ECG Logger is een draagbare hartmonitor voor gegevensverzameling en -analyse op lange termijn. Het ECG Logger-project is bedoeld om een zeer goedkope (~ 35 $) open-source (GPL3-licentie) hardwareapparaat en freeware (CC-BY-NC-NA-licentie) applicatiesoftware voor een ritmische holter te leveren. De hardware is heel eenvoudig gemaakt en is gebaseerd op een "Arduino Nano" met twee bijbehorende kaarten voor de SD-kaart en de instrumentatie-differentiële versterker. Het helpt bij het bewaken van aritmiesyndromen zoals bradycardie, tachycardie, extrasystolen of pauze. Het kan in geen geval worden gebruikt ter vervanging van een professioneel medisch onderzoek.

ECG Logger Viewer is de bijbehorende software voor het lezen van ECG-gegevens van het ECG Logger-apparaat

=>Veiligheidsregels met betrekking tot elektrische apparaten moeten worden nageleefd en er mag geen directe of indirecte verbinding* worden gemaakt tussen het Holter-apparaat en apparaten die op het lichtnet zijn aangesloten (* bijv. wanneer het apparaat is aangesloten op de USB-poort van een pc die wordt gevoed door het lichtnet).

DISCLAIMER: *** RISICO OP ELEKTRISCHE SCHOKKEN EN DOOD ***

Personen die ongeschoold zijn, niet bekend zijn met of niet op de hoogte zijn van elektrische risico's, worden afgeraden om mee te doen.

Dit project is bedoeld voor training/opleiding en in geen geval voor commerciële doeleinden of medische diagnostiek. Het gebruik van deze projectinformatie valt onder de VOLLEDIGE en ENIGE VERANTWOORDELIJKHEID van de GEBRUIKERS. Het is voor geen enkele toepassing goedgekeurd.

Stap 1: ECG-logger - een holterapparaat

Korte beschrijving

ECG Logger stelt een complete oplossing beschikbaar, inclusief een ECG-recorder in zakformaat met ingebouwde firmware. Het ECG-signaal wordt met hoge frequentie opgenomen op een SD-kaartgeheugen (bemonsteringsfrequentie van 250 Hz). Het apparaat wordt ondersteund door de recente technologie die meer vrijheid en nauwkeurigheid biedt voor maximaal 24 uur continu opnemen.

Het systeem is gebaseerd op een "Arduino Nano"-microcontroller, een AD8232 Heart Rate Monitor-versterkerbord en een SPI SD-kaartmodule met absoluut minimale extra componenten

Functies

• Stabiele en betrouwbare recorder, gebaseerd op de modernste en meest recente technologie
• Anti-jamming en anti-shock
• Klein van formaat
• Golfvormrecord en gebeurtenismarkering
• Nauwkeurige starttijdregistratie en gesamplede gegevens
• Ingebouwde SD-kaart voor opslag (kan plug-in en pull-out zijn)
• Het is niet nodig om originele gegevens te comprimeren, dankzij de grote opslagcapaciteit
• Snellere USB 2.0-interface
• Record golfvorm details op basis van hoge precisie en bemonsteringsfrequentie
• Noteer de toestand van de pacemaker met een hogere bemonsteringsfrequentie.
• Automatische detectie van R-R-pieken met Pan-Tompkins.
• Internationale standaard van 3 leads. Neem tot 24 uur ECG-signaal op.
• Zeer eenvoudige en ergonomische gebruikersinterface

BELANGRIJK: Dit project heeft een Open Source-licentie voor alleen educatieve doeleinden en geen van de componenten ervan kan worden gebruikt of hergebruikt voor commerciële doeleinden of toepassingen.

USB-stuurprogramma moet op de computer zijn geïnstalleerd voordat Holter (Arduino Nano) wordt aangesloten. Sommige Arduino gebruiken de FTDI-chipset, terwijl sommige Chinese producten de CH340-chipset nodig hebben. Het bijbehorende stuurprogramma moet worden gedownload en op de computer worden geïnstalleerd. Klik op Start >> Configuratiescherm >> Apparaatbeheer en zoek in de lijst met apparaten naar Com-poorten (bijv. USB-SERIAL CH340).

Specificaties:

• Aantal kanalen: 1
• Lood: standaard 3-lood
• Bemonsteringsfrequentie: 250 Hz
• Bemonsteringsnauwkeurigheid: 10-bit / 8-bit selecteerbaar
• Opnametijd: tot 24 uur
• Tijdnauwkeurigheid: +/- 1 minuut per dag
• Interface: USB 2.0 (230 kbaud)
• Schaalspanning: 1 mV ±5%
• Gevoeligheidsklep: ≤20μV
• Laagste spanningssignaal: 50 μ Vpp
• Ingangsimpedantie: ≥ 1GΩ
• Instelstroom ingangscircuit: ≤ 0,1 μA
• Geluidsniveau: ≤ 10 μ Vpp (0,1 Hz tot 40 Hz)
• Common-mode afwijzingsverhouding: >= 60 dB (DC tot 60Hz)
• Afwijzing elektroden offset: ± 300 mV
• Spanningstolerantie: ± 500 mV
• Tijdconstante: ＞ 3,2 s (0,3 Hz)
• Frequentiebereik: 0,05 ~ 125 Hz
• Filter: AC, EMG, driftfilter, RFI
• Complexe QRS-detectie: Pan & Tompkins-algoritme
• Veiligheid Menselijk Lichaamsmodel: 8 kV ESD (HBM)

Fysieke parameters:

• Type B: intern aangedreven
• Afmeting (L x B x H): 100 x 60 x 25 mm
• Netto gewicht (zonder batterij): 65 g
• Gewicht met batterijen: 111g
• Totaal gewicht: 195 g (incl. drager/elektroden)
• Voeding: 4 x AAA-batterijen
• Autonomie: >30 uur met Alkaline batterijen

Gemiddelde consumptie:

• Normale modus: 17 mA (Stand-by)
• Slaapmodus: 6,2 mA
• Opnamemodus: 31 mA (~36 uur - afhankelijk van SD-kaart)

Stap 2: ECG Logger Viewer - een gegevensanalysator

Korte beschrijving

ECG Logger Viewer is de bijbehorende Holter-app voor het downloaden, analyseren van gegevens en het beheren van patiënten.

• NIEUW: Versie 2 met drastisch verbeterde prestaties (vereist ECG Logger FW v1.6.0+)
• Hartslagvariabiliteit verwerking (HRV)
• R-piekdetectie en aritmieclassificatie
• Aritmie: Bracardia, Tachycardio, Extrasystolen en Pauzes
• Detectie van ECG-artefacten
• Voorbeeld en afdruk van ECG-signaal en statistieken
• Gegevensexport in EDF/BDF-formaten
• Interface in het Engels, Frans en Chinees
• Automatische firmware-update
• ECG-navigatie op aritmietypes of tijdpositie
• BELANGRIJK: werkt alleen met het "ECG Logger" Holter-apparaat. Vereist "ECG Logger" Holter-apparaat versie 1.6 of hoger
• Draagbare versie ondersteund vanaf v2.0

SOFTWARE

Software draait onder Windows en ondersteunt 3 verschillende talen. Voer het installatieprogramma uit en lees het Help-bestand.

NIEUWE VERSIE v2.1.0.7 SF is de unieke plek om de applicatie "ECG Logger Viewer" te downloaden.

Stap 3: Het apparaat bouwen

Korte beschrijving

HARDWARE

De elektronica is zo eenvoudig mogelijk gemaakt en vereist geen printplaat. Een eenvoudig stukje Veroboard kan het werk doen.

FIRMWARE

Je moet de Arduino Nano uploaden met de HEX. De code gebruikt 99% van het geheugen en nieuwe bootloaders kunnen voorkomen dat de firmware wordt geüpload als deze groter is.

SF is de unieke plaats voor het downloaden van firmware voor "ECG Logger" -apparaten.

Opmerking over HEX-bestand en Arduino-bootloader

De Arduino Nano heeft een 32K Flash-geheugen en de bootloader gebruikt 2K. Van de resterende 30K (30 720 B) Flash gebruikt de firmware 30 692 Bytes, waardoor er maar heel weinig bytes vrij blijven!

Er zijn twee verschillende bootloaders (selecteerbaar uit Arduino IDE >> Tools >> Processor):

ATmega328P (Old Bootloader) is de "ATmegaBOOT" bootloader en verwacht de upload communicatie op 57600 baud

ATmega328P is de " Optiboot " bootloader die de uploadcommunicatie verwacht op 115200 baud

Terwijl echte Arduino Nano wordt geleverd met de Optiboot-bootloader, worden de Chinese versies (met behulp van de USB-chipset CH341) geladen met de ATmegaBOOT-bootloader. Het programmeren van communicatiesnelheden is anders!

OPMERKING: het huidige HEX-bestand is ontwikkeld voor Arduino met de "ATmegaBOOT"-bootloader, maar werkt ook met de Optiboot.