Point of Care ECG-mat: 14 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Invoering

Er zijn veel medische aandoeningen die een elektrocardiogram, ECG of ECG vereisen voor een juiste diagnose en behandeling. Een elektrocardiogram is een maat voor de elektrische activiteit van het hart. De hartspieren trekken samen, wat resulteert in een hartslag die wordt gedicteerd door elektrische impulsen die goed zijn gekarakteriseerd door de medische gemeenschap.

Een traditioneel ECG-instrument, gevonden in een goed gefinancierd en goed uitgerust ziekenhuis, kost duizenden dollars. Hoewel deze een grote resolutie en nauwkeurigheid bieden voor een ECG-aflezing, zijn deze instrumenten niet betaalbaar voor individueel gebruik of een ziekenhuis met weinig middelen, en vele zijn erg groot, waardoor ze niet geschikt zijn voor point-of-care-toepassing.

Om de uitdagingen van een traditioneel ECG-instrument het hoofd te bieden, hebben we een point of care ECG-mat gemaakt. Dit is een zeer goedkoop ontwerp waarbij alleen een persoon zijn handen op de mat hoeft te leggen, ingebed met voorgegeleerde bio-elektrodesensoren, om een ECG te verkrijgen.

Deze point of care ECG-mat is volledig draagbaar vanwege het kleine formaat en het feit dat de hele mat kan worden gevoed door een klein batterijpakket. Dit apparaat biedt een zeer goedkope, gemakkelijk draagbare, relatief betrouwbare ECG-aflezing.

Materialen en gereedschappen:

Benodigde materialen:

(Materiaal/Hoeveelheid/Mogelijke leverancier)

• 1 Arduino Uno MicroProcessor Aankoop op Arduino
• 1 halve broodplank Aankoop op Digikey
• 1 BITalino ECG-sensor BITalino-set
• 1 1 x 3 kabel accessoire BITalino kit
• 1 RJ22 naar Molex verbindingskabel BITalino kit
• 3 BITalino-set met voorgegeleerde wegwerpelektroden
• 1 Adafruit 2,8" TFT LCD-scherm met touchscreen versie 2 (TFT-code: ILI9341) Aankoop op Adafruit
• 2 220 Ohm Weerstand Aankoop op Amazon
• Aankoop met 1 knop op Amazon
• 1 groene LED-aankoop op Amazon
• 1 Potentiometer Aankoop op Amazon
• 16 vrouwelijke-mannelijke jumperkabels Aankoop op Amazon
• 8 Aansluitdraden Kopen op Amazon
• 1 12 "x 12" x 5/8" Foam Tile Aankoop op Michaels Craft Store
• 1 12 "x 4" x 2" Foam Block Aankoop op Michaels Craft Store

Gereedschap nodig:

• Computer met Arduino-coderingssoftware (Leverancier: Arduino)
• USB Com-poortkabel (leverancier: Arduino)

Handige hulpmiddelen:

• Schaar
• Bestand
• Sharpie
• Heerser

Voorbereiding:

Achtergrondkennis Nodig:

• Begrip en bekendheid met Arduino-codering
• Inzicht in circuitontwerp

• Begrip van BITalino-sensoren:

  • Juiste plaatsing
  • Gevoeligheidsdrempels
  • Bronnen van fouten en ruis in signaal

• Inzicht in ECG:

  • De verschillende segmenten waaruit een ECG bestaat
  • De elektrische impulsen die overeenkomen met elk segment
  • De fysiologische werking van het hart die overeenkomt met elk segment
  • De kenmerken van een "normaal" en "gezond" ECG

Benodigde locaties:

• GitHub-bibliotheken

  • Adafruit GFX-bibliotheek
  • Adafruit ILI9431-bibliotheek (Deze bibliotheek komt overeen met ons specifieke ILI9341 TFT-scherm)
• Download ook Arduino-code voor het besturen van apparaten van GitHub

Veiligheidsoverwegingen voor gebruik:

• Controleer voor gebruik op gerafelde draden
• Als u geen batterijvoeding gebruikt, zorg er dan voor dat er een goede verbinding is tussen de computer en de Arduino
• Indien aangesloten op de computer, zorg er dan voor dat de computer goed is geaard met een driepolige stekker
• Indien aangesloten op de computer, niet gebruiken bij onweer, risico op stroompieken
• Aangepast circuitontwerp alleen wanneer de stroom is losgekoppeld
• Zorg ervoor dat de huid droog en onbeschadigd is bij het plaatsen van handen op sensoren of bij het gebruik van de knop of potentiometer
• Gebruik de ECG-mat van het zorgpunt niet in de buurt van vloeistoffen of op vochtige oppervlakken

• Medische waarschuwingen:

  • Buiten bereik van kinderen houden
  • Dit is geen diagnostisch apparaat. Laat een 12-leads ECG uitvoeren door uw arts als het probleem wordt gedetecteerd
  • Dit apparaat mag niet worden gebruikt voor zelfdiagnose, raadpleeg altijd een medische professional bij gezondheidsproblemen
  • Het ECG-signaal met BITalino-sensoren is gevoelig voor ruis en bewegingsartefacten

Hints tips:

Probleemoplossen:

• Zorg ervoor dat alle vrouwelijke-mannelijke startkabels stevig zijn aangesloten
• Controleer de versie van het TFT LCD-schild dat wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat de juiste TFT-bibliotheek van GitHub wordt gebruikt
• Controleer of de corresponderende TFT-schildpinnen overeenkomen op het Arduino Uno-bord
• Open de seriële monitor op de Arduino-software op de computer om te controleren of het ECG-signaal en de drempel werken zoals verwacht
• Zorg ervoor dat de verschillende elektroden in de juiste posities op de mat worden geplaatst om de juiste leads te vormen

tips:

• Laat de patiënt de plaatsing van de gelelektroden op de handpalmen aanpassen om het signaal te verbeteren

  Streef naar positionering in de buurt van aderen of haarvaten op de handpalm

• BITalino-sensoren zijn onderhevig aan bewegingsartefacten, laat de patiënt de handen heel stil houden

Verdere ideeën:

Dit ontwerp kan verder worden uitgewerkt door de circuitcomponenten (potentiometer, groene LED, weerstanden, knop, ect) op een soldeerbroodbord te solderen. Dit breadboard zou dan worden verbonden met een bluefruit-schild dat tussen de Arduino Uno en de Adafruit TFT LCD zou worden geplaatst. Dit zou het circuitontwerp compacter maken, de stabiliteit van verbindingen vergroten en de algehele duurzaamheid van het apparaat vergroten.

Een andere verbetering die zou kunnen worden aangebracht, is binnen de Arduino-code voor de point of care ECG-mat. Er kan een commando worden geïmplementeerd om de hartslagberekening van het scherm te wissen, zodat deze niet bovenop de eerder berekende frequentie komt te liggen.

Stap 1:

Sluit de 3.3V en grondpennen van de Arduino Uno aan op het breadboard

Stap 2:

Voeg de schakelaar toe, aard hem via een weerstand van 220 ohm en verbind hem met digitale pin 3

Stap 3:

Voeg de groene LED toe, aard hem via een weerstand van 220 ohm en verbind hem met digitale pin 2

Stap 4:

Voeg de potentiometer toe tussen de 3.3V en aarde met de uitgangsspanning aangesloten op analoge pin 5

Stap 5:

Voeg de ECG Bitalino-sensorkabels toe, verbind de rode draad met 3,3 V, zwart met aarde en paars met de analoge pin 4

Stap 6:

Sluit het 2,8 TFT Adafruit-schild aan met behulp van mannelijke-vrouwelijke startkabels voor alle volgende corresponderende pinnen: RESET, 3,3V, 5V, alle aardingspinnen, Vin, digitale pinnen 13-8.

Stap 7:

Teken of traceer handen op de 12 "x 12" x 0,5" schuimtegel

Stap 8:

Plaats elektroden op het schuim tussen de getraceerde handen, zoals aangegeven in het onderstaande diagram. De zwart-witte loodelektrode bevindt zich aan de linkerkant. De rode loodelektrode bevindt zich aan de rechterkant. Druk elektroden in schuim zodat ze gelijk liggen met de bovenkant van de tegel.

Stap 9:

Snijd ruimte voor het TFT-scherm, draden en Arduino met breadboard in het 2 "x4" x12 "schuimblok volgens de afmetingen van uw specifieke stukken. Zorg ervoor dat u ruimte uitsnijdt om de knop en potentiometer te bereiken.

Stap 10:

Plaats het Arduino, breadboard en TFT-scherm in het schuimblok

Stap 11:

Sluit de Bitalino-sensoren aan op de gelelektroden

Stap 12:

Zet het kleinere blok vast met hete lijm op het matschuimblok

Stap 13:

Upload de code van de computer, trek de stekker uit het stopcontact en sluit de batterij aan

Arduino-code voor het besturen van apparaten

Stap 14:

Schakel de batterij in, laat de patiënt de handen aan boord plaatsen, druk op de knop en neem het ECG op. Pas indien nodig de drempel aan om de hartslag te berekenen. Kan op de computer worden aangesloten om ook gegevens op een seriële monitor weer te geven.