Кардио өгөгдөл бүртгэгч: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Хэдийгээр өнөө үед Зүрхний цохилтыг (HR) илрүүлж ул мөрийн шинжилгээ хийх боломжтой олон зөөврийн төхөөрөмж (ухаалаг тууз, ухаалаг цаг, ухаалаг гар утас,…) байдаг боловч цээжний оосор дээр суурилсан системүүд (зургийн дээд хэсэгт байгаа шиг) хэвээр байна. өргөн тархсан, ашиглагддаг боловч хэмжлийн ул мөрийг бүртгэх, экспортлох боломж хомс байдаг.

Өмнөх зааварчилгаа өгөх кардиосимдаа би цээжний оосортой бүс (Cardio) симуляторыг танилцуулсан бөгөөд миний дараагийн алхамуудын нэг бол зүрхний цохилтын өгөгдөл бүртгэгч хөгжүүлэх явдал юм. Би одоо энэ зааварчилгаанд танилцуулахад бэлэн байна. Энэхүү зөөврийн нэгжийн үүрэг бол бэлтгэлийн үеэр (дасгал хийх/дугуй унах/гүйх,…) цээжний оосор бүсээр (эсвэл Cardiosim симулятор) илгээсэн Хүний нөөцийн дохиог хүлээн авах, ул мөрийг SD карт дээр бүртгэх явдал юм. сургалтын дараа гүйцэтгэлийн дүн шинжилгээ хийх (дэлгэрэнгүйг сүүлийн бүлгээс үзнэ үү).

Энэ төхөөрөмж нь цэнэглэдэг батерейны системээр тэжээгддэг бөгөөд үүнд цэнэглэх хэлхээ, DC хүчдэлийн зохицуулагч орно.

Ашиглагдаагүй материалын "агуулах" -аасаа би тохиромжтой хуванцар хайрцаг (135мм х 45мм х 20мм) гаргаж аваад хэлхээний зохион байгуулалтыг тохируулан өөрчилж, миний хэрэгцээг хангахуйц ажлын загвар хийлээ. сайжруулах:-))

Алхам 1: Товч тайлбар

Энэ төрлийн төхөөрөмжид ашигладаг LFMC (Бага давтамжийн соронзон холбоо) технологийн талаар товч танилцуулахын тулд Cardiosim Instructable -ийн 1 -р алхамыг үзнэ үү.

Миний анхны зорилго бол Sparkfun RMCM01 модулийг хүлээн авагчийн интерфэйс болгон ашиглах байсан боловч энэ бүтээгдэхүүн байхгүй болсон (энэ нь ямар ч байсан хамаагүй үнэтэй байсан).

Гэсэн хэдий ч WEB -ийг хайж үзээд RMCM01 -ийг орлох өөр шийдлүүдийг харуулсан энэхүү сонирхолтой хичээлийг олж харлаа. Би 3 -р сонголтыг сонгосон ("Петер Борст Дизайн", Питерт баярлалаа!), Кардиосимын ижил L/C бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглан маш сайн үр дүнд хүрсэн боловч энд зэрэгцээ резонансын сав болгон холбосон. Илэрсэн дохиог олшруулж, "цэвэрлэж", кодыг тайлж, Arduino Pro Mini микроконтроллер руу дамжуулдаг. Хөтөлбөр нь хүлээн авсан импульсийг баталгаажуулж, зүрхний цохилтыг хэмждэг (эсвэл дараалсан хоёр импульсийн хоорондох интервалыг илүү сайн хийдэг) ба хэмжсэн бүх интервалыг ASCII текст файлд хадгалдаг (хүчинтэй импульс тутамд нэг мөр, интервал, цагийн тэмдэг, LF/CR -ийг багтаасан 16 тэмдэгт) microSD карт дээр. Дунджаар 80 кадр хурдтай гэж үзвэл нэг цагийн бичлэг хийхэд зөвхөн (4800 текстийн мөр x 16 тэмдэгт) = 76800 /1024 = 75 кБайт шаардлагатай байдаг тул хямд 1GB хэмжээтэй SD карт ч гэсэн бичлэг хийх чадал ихтэй байдаг.

Бичлэг хийх явцад та мөрийг хувааж, өөр өөр үе шатуудыг тусад нь үнэлэхийн тулд тэмдэглэгээний мөрүүдийг оруулж болно.

Алхам 2: LiPo цахилгаан хангамж - схем, эд анги, угсралт

Цахилгаан хангамж нь хэргийн доод хэсгийг эзэлдэг. Тримпотоос бусад ямар ч бүрэлдэхүүн хэсэг нь 7 мм -ээс хэтрэхгүй бөгөөд энэ нь хүний нөөцийн хүлээн авагч болон микроконтроллерийн хэлхээг цахилгаан хангамжийн дээгүүр холбох боломжийг олгодог.

Би дараах хэсгүүдийг ашигласан.

• 3.7V LiPo батерей (ямар ч утасны батерейг дахин боловсруулж болно, багтаамж буурах нь энд асуудал биш юм)
• USB TP4056 цэнэглэх модулийг би эндээс худалдаж авсан
• SX1308 DC өргөлтийн хөрвүүлэгч, би эндээс худалдаж авсан
• Жижиг прототип хийх самбар 40х30 мм
• JST холбогч 2, 54мм 2 зүү бүхий кабель
• (заавал биш) JST холбогч 2 мм 2 зүү, үүнтэй адил

• (заавал биш) JST холбогчтой 2 мм 2 зүү бүхий кабель

Сүүлийн хоёр зүйлийг ашиглах нь таны ашиглах батерей болон цэнэглэгч модульд хэрхэн холбохоос хамаарна. Би 2 мм -ийн JST холбогчийг санал болгож байна, учир нь олон батерейг аль хэдийн хавсаргасан кабель, 2 мм -ийн залгуураар нийлүүлдэг тул шаардлагатай бол батерейг хялбархан солих боломжтой бол бусад шийдэл нь хангалттай юм. Ямар ч тохиолдолд угсрах явцад зайны шонгийн хооронд богино холболт үүсэхээс болгоомжлох хэрэгтэй.

TP4056 модуль нь микро USB портоор тэжээгддэг бөгөөд цэнэглэдэг лити батерейг тогтмол гүйдэл / тогтмол хүчдэл (CC / CV) цэнэглэх аргаар цэнэглэх зориулалттай. Лити батерейг найдвартай цэнэглэхээс гадна модуль нь лити батерейнд шаардлагатай хамгаалалтыг өгдөг.

SX1308 нь өндөр үр ашигтай DC/DC Step Up тохируулгатай хөрвүүлэгч бөгөөд гаралтын хүчдэлийг +5V -т хамгийн бага оролтын хүчдэл 3V -т байлгаж, батерейны хүчин чадлыг бүрэн ашиглах боломжийг олгодог. Микроконтроллерийн хэлхээг холбохын өмнө гаралтын хүчдэлийг +5V дээр тохируулна уу!

Data Logger -ийн нийт хэрэглээ нь 20 мА орчим байдаг тул 200 мАч үлдэгдэл хүчин чадалтай хуучин батерей (шинэ утасны батерейны анхны багтаамжийн <20%) хүртэл 10 цагийн бичлэг хийх боломжтой болно. Цорын ганц дутагдал нь SX1308 тайван гүйдэл нь 2мА орчим байдаг тул хэрэв та Data Logger -ийг удаан хугацаанд ашиглахгүй бол зайгаа салгах нь дээр.

Жижиг хэмжээтэй тул модулийг зэс утсаар богино холбож, загварчлах самбартай цахилгаан болон механик холболтын нүхийг ашиглан засах шаардлагатай. Хариуд нь самбарыг 3мм х 15мм -ийн шураг бүхий хайрцгийн сууринд бэхлэнэ (урт нь дээрх микроконтроллерийн хэлхээг ижил шургаар бэхлэхэд хангалттай). Удирдах зөвлөлд зайны JST 2 мм холбогч (зөвхөн SMD хувилбарт боломжтой боловч голыг босоогоор нь нугалахад та үүнийг PTH хувилбараар "эргүүлж болно") ба бүх утсыг схемийн дагуу байрлуулсан болно. Итгэлтэй байхын тулд би холбогчийн биеийг самбар дээр наасан бөгөөд энэ нь сайн механик битүүмжлэлд хүрсэн.

Батерейг хайрцагны доод хэсэгт үлдсэн хэсэгт байрлуулсан бөгөөд арын хэсэгт 3 мм х 15 мм хэмжээтэй 8 мм босоо зайтай шураг байгаа бөгөөд батерейны дээд хэсэг (ямар ч байсан тусгаарлагдаагүй) ба түүний доод хэсгийн хооронд холбоо барихаас сэргийлнэ. дээд хэлхээ.

Алхам 3: Хүний нөөцийн хүлээн авагч ба мэдээлэл бүртгэгч - Схем, эд анги, угсралт

Үндсэн самбар нь дараахь зүйлээс бүрдэнэ.

• Прототип хийх самбар 40mm x 120mm
• Индуктив 39mH, би BOURNS RLB0913-393K ашигласан
• 2 x 22nF конденсатор
• 4.7nF конденсатор
• 47nF конденсатор
• Конденсатор 39pF
• Цахилгаан конденсатор 10uF/25V
• Цахилгаан конденсатор 1uF/50V
• 3 x резистор 10K
• 2 х резистор 100K
• 3 x резистор 1K
• 4 x 220R эсэргүүцэл
• 1M эсэргүүцэл
• 47K эсэргүүцэл
• 22K эсэргүүцэл
• Trimpot 50K
• Диод 1N4148
• LED 3 мм цэнхэр
• 2 х LED 3 мм ногоон
• LED 3 мм шар
• LED 3 мм улаан
• Хос бага дуу чимээтэй JFET оролттой үйлдлийн өсгөгч TL072P
• Hex Inverting Schmitt Trrigger 74HC14
• JST холбогч 2.54 мм 2 зүү, үүн шиг
• 2 x микро шилжүүлэгч, Alcoswitch төрөл
• Микроконтроллер Arduino Pro Mini, 16MHz 5V
• DFRobots -аас SPI 5V бичил SD картын модуль

L1 ба C1 -ээс бүрдсэн зэрэгцээ резонансын савны резонансын давтамж нь ойролцоогоор 5.4 кГц бөгөөд энэ нь дамжуулсан дохионы соронзон орны зөөгч 5.3 кГц -тэй ойролцоо таарч, хүчдэл болгон хувиргадаг. Ихэнх тохиолдолд зөөгчийг энгийн OOK (On-OFF Keying) форматаар модуляци хийдэг бөгөөд зүрхний импульс бүр тээвэрлэгчийг 10 м орчим "асаалттай" асаадаг гэдгийг санаарай. Илрүүлсэн дохио нь маш сул (эх үүсвэрээс 60-80см-ийн зайд 1мВ-ийн синус долгион, индукцийн тэнхлэгийг соронзон оронтой зөв уялдуулсан тохиолдолд), ингэснээр хөндлөнгийн оролцоо, хуурамч байдлаас зайлсхийхийн тулд үүнийг сайтар өсгөх шаардлагатай. илрүүлэлт. Санал болгож буй хэлхээ бол миний хамгийн сайн хүчин чармайлт, янз бүрийн нөхцөлд хэдэн цаг туршсаны үр дүн юм. Хэрэв та энэ талыг гүнзгийрүүлж, магадгүй сайжруулахыг хүсч байвал дараагийн алхамыг үзээрэй, эс тэгвэл та үүнийг алгасаж болно.

Дараахь Шмитт Триггер хаалга нь дижиталчлал ба оргил илрүүлэх функцийг гүйцэтгэж, анхны модуляцийн дохиог сэргээж, Arduino Pro Mini руу дамжуулдаг.

Pro Mini микроконтроллерийн самбар нь энэхүү төслийн хувьд төгс төгөлдөр юм, учир нь болор дээрх болор нь хэмжилтийг өндөр нарийвчлалтай хийх боломжийг олгодог ("эмнэлгийн" үүднээс авч үзвэл хамгийн чухал алхамыг үзнэ үү), мөн үүнээс гадна бусад төхөөрөмжөөс ангид байдаг. төхөөрөмж шаардлагагүй тул эрчим хүч бага зарцуулдаг. Цорын ганц дутагдал нь кодыг ачаалахын тулд Pro Mini -ийг компьютерийн USB порт руу холбохын тулд танд FTDI интерфейс хэрэгтэй болно. Pro Mini нь дараахь зүйлд холбогдсон байна.

• S1 шилжүүлэгч: Бичлэгийг эхлүүлнэ үү
• S2 шилжүүлэгч: Маркерыг оруулна уу
• Цэнхэр LED: хүчинтэй импульс илрэх үед анивчдаг
• Ногоон LED: Бичлэг эхэллээ
• Шар LED: Тэмдэглэгч оруулсан (богино анивчих) / Хугацаа дууссан (тогтмол)
• MicroSD картны модуль (SPI автобусаар)

3.3V хүчдэлтэй олон SD картны модулиудаас ялгаатай нь DFRobot модуль нь 5В хүчдэлд ажилладаг тул түвшний унтраалга шаардлагагүй болно.

Угсралтын хувьд би 1мм хатуу зэс утсаар хийсэн хоёр жижиг "гүүр" -тэй холбогдсон прототип хийх самбарыг хоёр хэсэгт хуваасан гэдгийг та анзаарч магадгүй юм. Энэ нь MicroSD картны модулийг гуравдахь "барилгын түвшин" болгон дээшлүүлж, USB портны зүсэлтийн дээд талд миний сийлсэн завсарлагаанд нийцүүлэхэд шаардлагатай болсон. Цаашилбал, би самбар дээр гурван завсарыг сийлсэн бөгөөд нэг нь DC/DC хөрвүүлэгчийн потенциометрт, нөгөө нь Arduino Pro Mini -ийн цуваа автобусны холбогч руу ("доош харсан" холбосон), гурав дахь нь индуктив.

Алхам 4: Хүний нөөцийн хүлээн авагч - Spice Simulation

Өмнө дурдсан Питер Борстын дизайнаас эхлэн миний зорилго бол илрүүлэх хүрээг аль болох өргөтгөхийг оролдож, хөндлөнгийн оролцоо, хуурамч импульсийн мэдрэмжийг хязгаарлах явдал байв.

Би анхны ганц Op-Amp шийдлийг хөндлөнгийн оролцоонд хэт мэдрэмтгий болох нь батлагдсан тул 10M эргэлтийн эсэргүүцлийн утга хэт өндөр байгаа тул нийт ашгийг хоёр үе шатанд хуваахаар шийдсэн.

Хоёр үе шат нь G = 100 тогтмол гүйдлийн оролттой бөгөөд 70 @5.4 кГц орчим буурдаг боловч мэдрэмжийг оновчтой болгохын тулд өөр өөр оролтын эсэргүүцэлтэй байдаг.

Тиймээс LC танкийн үүсгэсэн хамгийн сул дохионы хүчдэл 1мВ байна гэж үзье.

Хэрэв бид хүлээн авагчийн хэлхээг бүхэлд нь Spice орчинд шилжүүлбэл (би ADIsimPE ашигладаг) LC зэрэгцээ хэлхээг ижил хүчдэл ба давтамжтай синусогенератороор сольж (5.4KHz) симуляцийг ажиллуулбал V1 гаралтын хүчдэл 1 -ээс эхэлснийг бид анзаарч байна. өсгөгч нь нугасны долгион хэвээр байгаа (масштабын хүчин зүйлийн улмаас оролтын далавч нь мэдэгдэхүйц биш), өсгөгч нь шугаман бүсэд ажиллаж байна. Гэхдээ хоёрдахь үе шат дууссаны дараа V2 гаралтын хүчдэл нь бид ханалтанд хүрч байгааг харуулж байна (Vhigh = Vcc-1.5V / Vlow = 1.5V). Үнэн хэрэгтээ TL07x гэр бүл нь төмөр замаас төмөр зам руу гарах зориулалттай биш боловч энэ нь Schmitt Trigger хаалганы хоёр түвшний аюулгүй түвшинг давж, цэвэр дөрвөлжин долгион (V3) үүсгэхэд хангалттай юм.

Алхам 5: Програм хангамж

Хүлээн авагчийн шат нь өндөр ашиг олдог бөгөөд детекторын оргил үе нь үндсэндээ бага дамжуулагч шүүлтүүр болж ажилладаг боловч Arduino Pro Mini-ийн D3 зүү дээрх оролтын дохио нь маш их эвдэрч болзошгүй тул дижитал хэлбэрээр урьдчилан боловсруулах шаардлагатай байдаг. хуурамч илрүүлэлтийн хүчин төгөлдөр байдлыг шалгах. Код нь импульсийг хүчин төгөлдөр гэж үзэх хоёр нөхцлийг хангасан болно.

1. Судасны цохилт дор хаяж 5 мс байх ёстой
2. Дараалсан хоёр импульсийн хоорондох зөвшөөрөгдөх хамгийн бага интервал нь 100 мс байна (хүнд цохилтын тахикардигийн хязгаараас хол давсан 600 цохилт / минут).

Импульсийг баталгаажуулсны дараа өмнөх интервалыг (мс -ээр) хэмжиж SD карт дээр "datalog.txt" файлд хадгалж, цаг хугацааны тамгатай хамт hh: mm: ss форматаар байрлуулна. Энд 00:00: 00 нь микроконтроллерийг хамгийн сүүлд дахин тохируулах хугацааг илэрхийлнэ. Хэрэв SD карт байхгүй бол улаан LED гэрэл асаж, алдааг илтгэнэ.

S1 Start/Stop унтраалгаар шинэ бичлэгийн мөрийг эхлүүлж/зогсоож болох бөгөөд текст файлын эхэнд болон төгсгөлд "; Эхлэх" ба "; Зогсоох" тэмдэглэгээний шугамаар тодорхойлогдоно.

Хэрэв 2400 ms (25 bpm) -ээс урт хугацаанд импульс илрээгүй бол "Timeout" гэсэн тэмдэглэгээг файлд байрлуулж, шар өнгийн LED D4 -ийг асаана.

Хэрэв нэмэлт тэмдэглэгээний мөрийг 0 форматаас эхлэн автоматаар нэмэгдүүлдэг "; MarkerNumber" форматыг тэмдэглэх явцад Marker Switch S2 дарагдсан бол файлд бичигдсэн бөгөөд шар LED удахгүй анивчна.

Arduino -ийн бүрэн кодыг хавсаргасан болно.

Алхам 6: Анхны тохиргоо ба туршилт

Алхам 7: Хэрэглээ - Эмнэлгийн дохионы шинжилгээ

Миний ашигладаг хашлага хэлбэр нь ухаалаг гар утасны хэлбэртэй ойролцоо тул та үүнийг өмсөх эсвэл дасгалын тоног төхөөрөмж дээр суурилуулах олон дагалдах хэрэгслийг зах зээл дээрээс олж болно. Ялангуяа дугуйн хувьд Австрийн дугуйн иргэд компанийн үйлдвэрлэсэн "Finn" нэртэй бүх нийтийн ухаалаг гар утасны холболтыг санал болгож болно. Хямд (€ 15, 00), угсрахад хялбар, энэ нь үнэхээр бүх нийтийнх бөгөөд зураг дээр харж байгаачлан Cardio Data Logger -т маш тохиромжтой.

Өгөгдөл бүртгэгчийн бүртгэсэн түүхий өгөгдлийг ашиглах хамгийн энгийн арга бол тэдгээрийг компьютерын стандарт програм (жишээлбэл Excel) ашиглан графикаар зурах явдал юм. Нэг дасгалыг давтахдаа олж авсан графикийг харьцуулж эсвэл хүний нөөцийн өөрчлөлт ба бие махбодийн хүчин чармайлтын хоорондын хамаарлыг шинжилснээр та үйл ажиллагааны явцад хийх хүчийг оновчтой болгож чадна.

Гэхдээ хамгийн их анхаарал татаж буй зүйл бол хүний нөөцийг судлах, ялангуяа хүний нөөцийн олон янз байдлыг судлах явдал юм. ЭКГ -аас ялгаатай нь Хүний нөөцийн ул мөр нь зүрхний булчингийн үйл ажиллагааны талаар шууд мэдээлэл агуулдаггүй. Гэсэн хэдий ч статистикийн үүднээс авч үзсэн дүн шинжилгээ нь эмнэлзүйн сонирхолтой бусад мэдээллийг олж авах боломжийг олгодог.

HRV -ийн талаархи хамгийн дэлгэрэнгүй мэдлэгийн эх сурвалж бол Финландын KUBIOS компани юм. Тэдний сайт дээрээс биоанагаахын дохионы талаар маш их мэдээлэл олж авах боломжтой бөгөөд арилжааны бус судалгаа, хувийн хэрэгцээнд зориулагдсан зүрхний цохилтын хэлбэлзлийн шинжилгээний үнэгүй програм хангамж болох "KUBIOS HRV Standard" -ийг татаж авах боломжтой. Энэхүү хэрэгсэл нь зөвхөн энгийн текст файлаас график зурах боломжийг олгодог (та цаг хугацааны тэмдгийг хасах ёстой) төдийгүй статистик, математикийн үнэлгээ (FFT -ийг оруулаад) хийж, доорх хавсралт шиг гайхалтай нарийвчилсан, үнэ цэнэтэй тайлан гаргах боломжийг олгодог.

Зөвхөн мэргэшсэн эмч л ямар ч түвшинд биеийн тамирын дасгал хийхэд ямар шалгалт шаардлагатай байгааг шийдэж, үр дүнг нь үнэлэх боломжтой гэдгийг санаарай.

Энэхүү зааварчилгаа нь электроникийг эрүүл мэндийн үйлчилгээнд ашиглах сонирхол, хөгжилтэй байдлыг бий болгох зорилготойгоор бичигдсэн болно.

Танд таалагдсан гэж найдаж байна, сэтгэгдлийг хүлээж авна уу!