Важным навыком для медицинской сестры является правильная техника снятия ЭКГ
(электрокардиограммы). Напомним, что электрокардиография
— это методика регистрации электрических полей сердца, возникающих в процессе его деятельности. а также их получение их графического изображения на бумаге или дисплее. Электрокардиография является информативным и неинвазивным методом исследования работы сердца — удобным и ценным для пациента и лечащего врача.
Электрокардиограмма
— это графическое изображение в виде кривой, полученное в процессе электрокардиографии на бумаге или дисплее. Запись ЭКГ проводится с помощью аппаратов — электрокардиографов. Любой электрокардиограф имеет:
- входное устройство;
- усилитель биопотенциала сердца;
- регистрирующее устройство.
Медицинская сестра допускается к работе с электрокардиографом только после обучения, лучше всего по специализации « «. Регистрация ЭКГ проводится в специально приспособленном и оборудованном помещении, а также в палате у постели больного, на дому, на месте оказания медицинской помощи, в карете скорой помощи.
Кабинет ЭКГ должен быть удален от любых предполагаемых источников электрических помех. Целесообразным является экранирование кушетки: она покрывается специальным одеялом с вшитой заземленной (!)
металлической сеткой.
Техника снятия ЭКГ: алгоритм
Непосредственно перед плановой регистрацией ЭКГ пациент не должен принимать пищу, курить, употреблять возбуждающие напитки (чай, кофе, «энергетики»), нагружать организм физически.
Фиксируем в необходимой документации персональные данные пациента, номер истории болезни, дату и время снятия ЭКГ.
Укладываем пациента на кушетку в положение лежа на спине. Обезжириваем те участки кожи, куда будем накладывать электроды — протираем их салфеткой, смоченной в изотоническом растворе хлорида натрия (0,9%).
Накладываем электроды: 4 пластинчатых — на нижние трети внутренней поверхности голеней и предплечий, а на грудь — грудные электроды, снабженные присосками-грушами. При одноканальной записи используют 1 грудной электрод, при многоканальной — несколько.
К каждому электроду присоединяем провода определенного цвета, идущие от электрокардиографа. Общепринятая маркировка проводов электрокардиографа:
- красный — правая рука;
- желтый — левая рука;
- зеленый — левая нога;
- черный — правая нога (заземление пациента);
- белый — грудной электрод.
При регистрации ЭКГ в 6 грудных отведениях при наличии шестиканального электрокардиографа используют следующую маркировку наконечников:
- красный — для подключения к электроду V1;
- желтый — к V2;
- зеленый к V3;
- коричневый — к V4;
- черный — к V5;
- синий или фиолетовый — к V6.
Чаще всего ЭКГ регистрируют в 12 отведениях:
- 3 стандартных (двухполюсных) отведения (I, II, III);
- 3 усиленных однополюсных отведения;
- 6 грудных отведений.
Стандартные (двухполюсные) отведения ЭКГ
Регистрация стандартных отведений от конечностей проводится при попарном подключении электродов:
- I стандартное отведение — левая рука (+) и правая рука (-);
- II стандартное отведение — левая нога(+) и правая рука (-);
- III стандартное отведение — левая нога (+) и левая нога (-).
Электроды накладываются на левой руке, правой руке и левой ноге (смотрите маркировку на рисунке). На правую ногу накладывается 4-й электрод для подключения к заземляющему проводу.
Формирование трех стандартных электрокардиографических отведений от конечностей. Внизу — треугольник Эйнтховена, каждая сторона которого является осью того или иного стандартного отведения
Усиленные однополюсные отведения от конечностей
Однополюсные отведения характеризуются наличием только одного активного — положительного — электрода, отрицательный электрод индифферентен и представляет собой «объединенный электрод Гольберга», который образуется при соединении через дополнительное сопротивление двух конечностей.
Усиленные однополюсные отведения имеют следующие обозначения:
- aVR — отведение от правой руки;
- aVL — от левой руки;
- aVF — от левой ноги.
Формирование трех усиленных однополюсных отведений от конечностей. Внизу — треугольник Эйнтховена и расположение осей трех усиленных однополюсных отведений от конечностей.
Грудные отведения
Грудные отведения в ЭКГ являются однополюсными. Активный электрод присоединяется к положительному полюсу электрокардиографа, а объединенный от конечностей тройной индифферентный электрод — к отрицательному полюсу аппарата. Грудные отведения принято обозначать буквой V:
- V1 — активный электрод располагают в IV межреберье у правого края грудины;
- V2 — в IV межреберье у левого края грудины;
- V3 — между IV и V межреберьями по левой окологрудинной линии;
- V4 — в V межреберье по левой среднеключичной линии;
- V5 — в V межреберье по передней подмышечной линии;
- V6 — и V межреберье по средней подмышечной линии.
Выбор усиления электрокардиографа
При подборе усиления каждого канала электрокардиографа необходимо, чтобы напряжение в 1 mV вызывало отклонение гальванометра и регистрирующей системы в 10 мм. В положении переключателя отведений «0» регулируют усиление аппарата и регистрируют калибровочный милливольт. При слишком большой амплитуде зубцов (1 mV = 5 мм) можно уменьшить усиление, при малой (1 mV = 15-20 мм) — увеличить.
Регистрация ЭКГ
Запись электрокардиограммы проводится при спокойном дыхании пациента. Сначала — в I, II, III стандартных отведениях, далее — в усиленных однополюсных отведениях от конечностей (aVR, aVL, aVF), затем — в грудных отведениях V1. V2, V3, V4, V5, V6. В каждом из отведений следует регистрировать не менее 4-х сердечных циклов.
Как можно заключить из представленного, при необходимых знаниях и навыках техника снятия ЭКГ
не должна представлять для медицинской сестры никаких сложностей. Предлагаем для закрепления прочитанного посмотреть видео
Самодельный кардиограф (несколько вариантов)
The homemade ECG
??????
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.
1. Кардиограф на базе
USB осциллографа
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 R
RL — 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)
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…..
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 гарнитурыс 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
Остановился на Bluesoleil
— Поставил версию BlueSoleil 6.4.314.3
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
4. Кардиограф на базе
В данном проекте мы создадим портативный электрокардиограф и монитор частоты сердечных сокращений. Разумеется, устройство можно использовать в медицинских целях.
ПРИМИТЕ ВО ВНИМАНИЕ: Во избежание опасности поражения электрическим током, используйте только источник батарейного питания. Электроды изолированы от общей схемы с помощью измерительного усилителя, однако все равно соблюдайте крайнюю осторожность. Создатель устройства не несет ответственность за возможные несчастные случаи.
Схема устройства очень простая, ее можно разместить на односторонней плате.
Шаг 1: Список компонентов
— (1) Измерительный усилитель INA128
— (1) Операционный усилитель серии 741
— (1) Микроконтроллер Arduino Uno
— (1) ЖК-дисплей 16×2
— (1) Стабилизатор 7805
— (1) Мини-динамик сопротивлением 8 Ом
— (1) Ультраяркий светодиод (В проекте используется 10 мм светодиод)
— (1) Диод 1N3064
— (2) 9В батарея с коннекторами
— Макетная плата
— Проволочные перемычки
Резисторы:
— (2) 100 Ом, 1/4 Вт
— (1) 470 Ом, 1/4 Вт
— (1) 1 кОм, 1/4 Вт
— (2) 10 кОм, 1/4 Вт
— (2) 100 кОм, 1/4 Вт
— (1) 1 МОм, 1/4 Вт
Конденсаторы:
— (1) 10 нФ
— (1) 47 нФ
Для электродов:
— Один метр провода
— Антистатический браслет
— Медицинский пластырь
— Фольга
— (2) скребки
— Гель для душа (как замена для геля для снятия электрокардиограмм)
Опциональный компонент:
-Осциллограф, для отображения ЭКГ.
Шаг 2: Создание схемы
Ниже представлено схемное решение данного проекта. Два электрода подключаются к входам 2 и 3 измерительного усилителя INA128. Дополнительный электрод сравнения (антистатический браслет, размещается на вашей правой ноге) подключается к земле. Это позволит использовать в проекте неэкранированный кабель.
Наилучший сигнал снимается после фильтра нижних частот (между двумя резисторами величиной 100 кОм). Я предполагаю в этой точке подключать щуп осциллографа для демонстрации картинки, хотя осциллограф можно использовать и для проверки других контрольных точек.
Загрузите прикрепленные файлы на ваш компьютер, откройте в среде разработки arduino IDE, подключите ваш arduino, и загрузите скетч !
Шаг 4: Изготовление электродов
Надежно прикрепите две скребки на кончики пары оголенных проводников. Отрежьте кусочки фольги требуемого размера и прикрепите к скребкам. У вас должно получиться так, как показано на фото. Вы можете поэкспериментировать с конструкцией для получения наилучших результатов.
Когда все готово, нанесите некоторые количество геля на электроды и используйте медицинский пластырь для надежного прикрепления к грудной клетке.
Шаг 5: Размещение электродов и проверка работоспособности устройства!
Наденьте антистатический браслет на правую ногу и подключите к заземлению.
Поместите электроды на грудную клетку и разместите так, чтобы получить наилучший сигнал. Это займет некоторое время, из-за флуктуации электрического соединения.
Ниже показано видео работы электрокардиографа:
https://www.youtube.com/watch?v=85wpkerNxlk
В качестве эксперимента можно помещать электроды в различные места тела, чтобы получить другой сигнал. Профессиональные электрокардиографы используют 10 электродов для создания карты сигналов. На фото видно приблизительное расположение электродов. Данная конфигурация работает безукоризненно, поскольку я выбрал вентрикулярные всплески для измерения частоты.
Также вы можете увидеть шумовые сигналы, вызванные движением мышц, поскольку электроды улавливают подобные сигналы. Если вы хотите избавиться от подобных сигналов, тогда не шевелитесь!
Заболевания сердца и сосудов — основная причина смерти в старческом возрасте. Но чтобы начать своевременное лечение нужно систематически делать ЭКГ сердца. Отсутствие свободного времени, очереди к врачам часто заставляют откладывать ЭКГ сердца. А делать диагностику аритмии сердца на ЭКГ часто необходимо сразу после спортивной тренировки или вообще в любой момент, когда началась такая аритмия. Всё это создаёт сложности в диагностике, которые можно решать с помощью специального карманного прибора, вашего мобильного телефона, а также поддержки врача-кардиолога.
Заболевания сердца и сосудов — основная причина смерти в старческом возрасте.
Кардиокомплекс ECG Dongle состоит из:
- Кардиофлешка
(имеет 4 электрода — 6 отведений: I, II, III, aVR, aVL, aVF). Подключается к смартфону под управлением Android. - Мобильное приложение
(программа для мобильного телефона или планшета, куда будут записываться данные ЭКГ сердца). - Облачный сервис
(позволяет отправлять данные сразу к кардиологу по интернету и получать результат (диагноз), а также рекомендации в режиме реального времени.
Кардиофлешка
Классический аппарат для ЭКГ сердца имеет 12 отведений и позволяет диагностировать различные аритмии, нарушения проводимости сердца и различные ишемии. Кардиокомплекс ECG Dongle включает только 6 отведений и позволяет диагностировать всё то же самое кроме ишемических патологий. Почему тогда было сделано 6 отведений вместо 12? Потому что 4 электрода без труда сможет прикрепить на себя любой человек в домашних условиях, а 12 отведений (включая грудные электроды) правильно может прикрепить только специалист. Но в следующих модификациях прибора (уже как карманный прибор для самих врачей) будет иметь 12 отведений.
Бесплатное мобильное приложение и облачный сервис
Приложение можно скачать из GooglePlay на мобильном телефоне или планшете. С помощью приложения можно делать ЭКГ сердца в режиме реального времени, сохранять данные и отправлять ЭКГ сердца в облачный сервис «КардиоОблако» для получения мнения кардиолога. Можно отправить данные и своему врачу.
Как получить заключение кардиолога о Вашем ЭКГ сердца в любое время в любом месте через интернет.
Облачный сервис создан для обращения с результатами ЭКГ сердца к опытным кардиологам, которые сотрудничают с «КардиоОблаком». Заключение врача высылается на Вашу электронную почту. А я вообще сам умею читать ЭКГ сердца и сам смогу следить за своим здоровьем даже без помощи кардиолога. Кстати, для фанатов — научиться читать ЭКГ вполне возможно обладая минимумом знаний анатомии сердца. Сегодня в интернете есть много очень качественных видео уроков, где обучают, как читать ЭКГ сердца от А до Я. Но это уже под силу только для людей с техническим складом ума. В теории чтения ЭКГ много математики и физики.
Видео о том, как пользоваться Кардиокомплексом ECG Dongle для что, чтобы делать ЭКГ сердца в домашних условиях.
Когда я прочитал всю информацию, то мне всё равно было не очень понятно как пользоваться Кардиокомплексом ECG Dongle. И тут разработчики просто молодцы. Они всё это записали на видео, как будто кто-то просто взял и научил Вас, как этим пользоваться. Советую посмотреть следующие видео. На самом деле стоит немного разобраться и всё окажется очень просто.
Предлагаем Вам оформить почтовую подписку на самые новые и актуальные новости, которые появляются в науке, а также новости нашей научно-просветительской группы, чтобы ничего не упустить.
Бродя по интернету, часто натыкаешься на изобретения «домашних мастеров» — то прибор для ионизации воды, то лампу кварцевую «своими руками». Но чтоб карманный электрокардиограф, да еще- собственными руками…
Рассматривается простой кардиограф, умещающийся в кармане и обеспечивающий регистрацию электрокардиограммы (частоты пульса), температуры и положения тела человека. Эти параметры запоминаются на карте памяти micro SD, откуда в последствии могут быть переписаны на персональный компьютер (ПК) и при помощи специальной программы отображены в виде графиков (привязанных к времени и дате съемки) для детального изучения.
Устройство разрабатывалось для изучения поведения человека во сне, но может быть также полезно спортсменам и медикам. Начинающих радиолюбителей заинтересует схема регистрации биотоков (когда источником сигнала становится человеческое тело) и пример применения широко распространенных карт памяти SD для сохранения разнородной информации.
Принципиальная схема кардиографа приведена на рис. 1.
Рис 1 — Принципиальная схема простого кардиографа
На элементах DA1, DA2, DA3 собран усилитель кардиосигнала. Это обычный УНЧ с дифференциальным входом и высоким входным сопротивлением . К входам усилителя E+ и E- подключается пара электродов, закрепленных на теле в области сердца для съема исходного кардиосигнала. Элементы DA1.1 и DA1.2 работают как повторители, обеспечивающие высокое входное сопротивление. Инструментальный усилитель DA3 усиливает сигнал примерно в 6 раз (коэффициент задается резистором R4) перед подачей на АЦП микроконтроллера DD1.
Помимо полезного сигнала биологического происхождения на электродах E+ и E- присутствуют синфазные помехи (прежде всего 50 Гц от осветительной сети), амплитуда которых в тысячи раз превышает полезный сигнал. Для их подавления используется «активная земля» : на теле закрепляется третий электрод E0, на который с выхода DA2.1 в противофазе подаётся синфазная составляющая входного сигнала. Её выделение выполняет сумматор на R1 и R2, а DA2.1 — усиление и инверсию. Благодаря такой своеобразной отрицательной обратной связи величина синфазных помех резко снижается, и далее они эффективно подавляются DA3. Для формирования опорного напряжения (средней точки) для ОУ DA2.1 и DA3 используются элементы R6, R7, С1, С2, DA2.2.
Для измерения температуры и положения тела к микроконтроллеру DD1 по двухпроводному интерфейсу I 2 C подключены интегральные датчики температуры ВК1 и ускорения ВК2. Спецификация шины I 2 C реализуется программно. Резисторы R8 и R10 служат нагрузками линий интерфейса. Резисторы R9, R11, также как R5, R12, R14, R15 защищают выводы микроконтроллера и периферии от перегрузок при сбоях МК (в отлаженное устройство их можно не устанавливать).
Питание акселерометра BK2 осуществляется через диод VD1, который снижает напряжение питания BK2 на 0.7 в, чтобы напряжение «свежезаряженного» Ni-MH аккумулятора GB1 (4.2 в) не превышало паспортного значения для BK2 MMA7455LT (3.6 в). Положение тела определяется по проекции силы тяжести на оси чувствительности BK2, что например позволяет четко различить следующие положения тела: стоя, лежа на спине, на животе, на левом или на правом боку. По изменению ускорения фиксируется двигательная активность.
Функционирование устройства как единого целого осуществляется под управлением микроконтроллера DD1. Сразу после подачи питания устройство работает в режиме записи: DD1 выполняет периодический опрос датчиков BK1 и BK2, измерение частоты на входе CCP1 и оцифровку кардиосигнала. Объединенный информационный поток записывается в файл на карту памяти micro SD (разъем X1), а также выдаётся в ПК по интерфейсу RS-232 (разъем X2) для контроля и визуализации. Командой с компьютера можно остановить запись и перевести устройство в режим скачивания сохраненных файлов.
Сохранение информации осуществляется на карте памяти micro SD , которая подключается через разъем X1. В процессе работы карта может потреблять до 100 мА (в импульсе), создавая мощные помехи по питанию, поэтому она запитана от источника GB1 напрямую, а остальная схема через RC — фильтр R16 C5.
От использования стандартной файловой системы FAT на карте SD пришлось отказаться: она не устойчива к внезапному исчезновению питания, а памяти МК не достаточно для буферизации поступающих в реальном времени данных. Разработан альтернативный формат хранения информации. Запись на карту осуществляется последовательно, сектор за сектором. Четырехбайтный номер первого свободного сектора EmptyPos, в который должна осуществляться запись новых данных, хранится в EEPROM микроконтроллера. После записи очередного сектора номер EmptyPos инкрементируется.
В каждом секторе SD-карты (размером 512 байт) наряду с полезными данными сохраняется сигнатура и 4-байтный номер первого сектора файла. Таким образом, хотя данные на карту пишутся строго последовательно, они структурированы в виде файлов, рис. 2. Логика получения списка всех файлов реализуется программой на персональном компьютере; при этом предпринимаются дополнительные меры по контролю и коррекции ошибок.
Рис 2 — Механизм последовательной записи файлов на SD-карту
Вместо привычных операций форматирования (при установке новой SD-карты) и удаления файлов (при исчерпании объема карты) пользователем выполняется операция установки EmptyPos на начальный сектор с номером 65536. Первые 65536 секторов карты не используются ради сохранения существующей на карте «настоящей» файловой системы.
Устройство соединяется с компьютером по интерфейсу RS-232 через разъем X2. Резистор R13 ограничивает ток через вывод RX МК в условиях, когда напряжение входного сигнала выше напряжения питания МК. Сигналы на разъёме X2 имеют уровни TTL, поэтому непосредственно подключать компьютер к разъему X2 нельзя! Следует использовать готовый переходник USB-COM от сотового телефона (обычно такие переходники имеют уровни TTL) или изготовить такой переходник самостоятельно на базе микросхемы FT232R по типовой схеме . В крайнем случаем можно собрать преобразователь уровней в TTL на микросхеме MAX232 или по схеме на рис. 3. Через разъем X2 (контакты 5 и 8) может также осуществляться зарядка аккумулятора GB1.
Скорость обмена устройства с компьютером фиксированная: 57600 бод. Только для ускорения переписывания файлов с SD — карты в ПК скорость может быть повышена до 460800, 806400 или 921600 бод (если компьютер их поддерживает). Выдача данных при этом осуществляется МК программно на вывод RC0 (а выход TX отключается).
Рис. 3 — Простой преобразователь ТТЛ — RS-232
Для работы с устройством разработана специальная программа для ПК (файл программы EKG_SD_2010.exe прилагается), которая позволяет визуализировать кардиограмму и показания датчиков во время записи, считывать с SD-карты список файлов и копировать нужные на компьютер, сохранять кардиосигнал в стандартном формате WAVE PCM, обрабатывать записи с целью выделения R-зубцов и расчета частоты пульса, визуализировать и сохранять в унифицированном формате полученные временные зависимости. Более подробно работа с программой описана в прилагаемом «руководстве оператора» EKG_SD_2010.doc.
МК DD1 измеряется частоту сигнала на выводе 13, что можно использовать для подключения к устройству дополнительных датчиков. Частота сигнала не должна превышать 8 КГц (относительная погрешность измерения не хуже 10 -6 , период измерения ~ 0.25 сек).
Детали и конструкция. В качестве DA1 и DA2 можно применять любые ОУ широкого применения, работоспособные в диапазоне питающих напряжений от 2.7 до 4.2 в. Инструментальный усилитель DA3 заменим обычным ОУ, включенным по схеме на рис. 4. Однако при этом желательно подобрать близкими сопротивления резисторов R18 и R19, R20 и R21 (а также R1 и R2).
Для микроконтроллера DD1 должна быть предусмотрена панелька. В него следует занести программу из прилагаемого файла EKG_SD_Pic.hex («фьюзы» хранятся внутри прошивки).
Рис. 4 — Функциональная замена DA3 AD623
Устройство может работать без SD — карты или датчиков BK1 и BK2 с соответствующим снижением функциональности. Это позволяет начинающим радиолюбителям упрощать устройство по своему усмотрению без необходимости изменения прошивки DD1 или программ для компьютера. Например, если надо только наблюдать биотоки в реальном времени, а запись на SD-карту не требуется, то карту (как и дополнительные датчики) можно не устанавливать.
В качестве разъема X1 для подключения micro SD-карты используется переходник micro SD ® SD (они продаются вместе с micro SD картами). Контакты переходника аккуратно лудят, после чего подсоединяют к схеме короткими проводками МГТФ-0.05. На рис. 5 показана нумерация и обозначения контрактов для макро SD — карты (т.е. переходника). Желательно применять карты SD class 4 и выше (из-за малого объема памяти МК максимальная задержка записи одного сектора должна быть меньше 40 мс). Поддерживаются карты HC (ёмкостью ³ 4 Гб).
Рис. 5 — Нумерация контактов обычной SD-карты (переходника)
Разъем X2 — типа DB9F или более миниатюрный (подходящий к применяемому переходнику COM-USB).
Датчик температуры BK1 фиксируется на теле пластырем, а к основной схеме подключается 4-мя свитыми в жгут проводами МГТФ-0.05 длиной до 50 см.
Монтаж акселерометра BK2 MMA7455LT (размерами 3´5´1 мм) требует определенной ловкости. Проше всего приклеить датчик к плате контактами вверх и подпаять к схеме проволочками 0.1 мм. Конденсаторы С3, С4 должны стоять в непосредственной близости от ВК2. По задумке датчик должен сохранять достаточно постоянное положение относительно торса (или другой выбранной части тела). Чтобы достичь этого, BK2 можно расположить либо в корпусе кардиографа, либо сделать выносным, подключив к основной схеме проводами также как BK1.
Электроды E+, E-, E0 — металлические кружки Æ 10 мм из титана, которые закрепляются в области сердца пластырем. Для экспериментов можно использовать мелкие монеты — но от длительного контакта с телом они начинают ржаветь! Подключаются электроды неэкранированными проводами МГТФ-0.05 (по возможности провода к E+ и E- следует скрутить, а вокруг обвить провод к E0).
Электрод E0 крепится в любом месте (например, приблизительно между E+ и E-). В медицине используют специальные схемы расположения электродов на теле и соответствующие методики анализа кардиограмм . Однако для определения частоты пульса электроды E+ и E- можно располагать в области сердца достаточно произвольно, лишь бы наблюдались достаточно четкие импульсы положительной полярности (как на рис. 6). Кардиосигнал также можно снимать с рук, но импульсы при этом слабее (и их автоматическое выделение затруднительно).
Рис. 6 — Пример исходного кардиосигнала
Питается устройство от аккумулятора на 3.6 в. Потребляемый ток зависит от SD-карты и в среднем составляет 20-30 мА. Емкость GB1 более 400 мА/час выбирается исходя из требуемого времени записи (8 — 12 часов). Следует отметить, что напряжение свежего аккумулятора доходит до 4.2 в, превышая установленный предел для SD-карты (3.6 в). Однако практика показала, что они повышенное напряжение выдерживают.
Налаживание. Цифровая часть схемы в налаживании не нуждается. После инициализации SD-карты через 1-2 сек от включения SA1 на выходе TX DD1 должен появиться сигнал передачи потока данных в ПК. Если теперь соединить ПК к устройством и выбрать в программе EKG_SD_2010.exe правильный COM-порт, на экране должны отображаться состояние записи, номер сектора EmptyPos, показания датчиков BK1, BK2 и график оцифрованного кардиосигнала. Далее следует нажать кнопку «СТОП» и выполнить «форматирование». Успех выполнения этих операции свидетельствует о корректной связи устройства с ПК. Нажатием кнопки «Инициализация» проверяется, правильно ли устройство опознаёт SD-карту.
Пока электроды E+, E-, E0 никуда не подключены, исправный усилитель кардиосигнала должен «ловить» (а компьютер отображать) сигнал помехи 50 Гц от сети. При замыкании между собой E+, E-, E0, амплитуда помехи должна резко уменьшаться, причем на выводе 6 DA3 должна быть примерно половина питающего напряжения.
Далее электроды E+, E-, E0 крепят к телу и пытаются засечь импульсы, коррелированные с ударами сердца. При проблемах следует обеспечить увлажнение кожи в месте контакта с электродом и варьировать их положение в поисках лучшего сигнала. Можно также увеличить усиление DA3, уменьшив сопротивление R4.
