So bauen Sie ein kostengünstiges EKG-Gerät – wikiHow

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Hallo zusammen!

Mein Name ist Mariano und ich bin biomedizinischer Ingenieur. Ich verbrachte einige Wochenenden damit, einen Prototyp eines kostengünstigen EKG-Geräts basierend auf einem Arduino-Board zu entwerfen und zu realisieren, das über Bluetooth mit einem Android-Gerät (Smartphone oder Tablet) verbunden ist. Ich möchte mein Projekt "ECG SmartApp" mit Ihnen teilen und Sie finden alle Anleitungen und Software zum Bau des EKG-Gerätes. Das Gerät ist nur als Designforschungsprojekt gedacht und ist KEIN medizinisches Gerät. Lesen Sie daher bitte die Warnhinweise, bevor Sie fortfahren. Das Gerät besteht aus einer Hardwareplatine zur Erfassung der EKG-Signale des Körpers und einer Android-App zur Aufzeichnung, Verarbeitung und Speicherung der Signale.

Das einfache Schaltungsdesign und Layout sind ein guter Kompromiss für niedrige Kosten (wenige Komponenten) und gute Leistung. Ohne das Smartphone und die Einwegteile (Elektroden und Batterien) betragen die Gesamtkosten des Geräts etwa 40 Euro (43 US-Dollar)..

Dieses EKG-Geräteprojekt ist nur als Designforschungsprojekt gedacht und ist KEIN medizinisches Gerät. Lesen Sie daher bitte die Warnhinweise und Sicherheitsaspekte im nächsten Schritt, bevor Sie fortfahren.

Schritt 1: Warnungen

Dieses EKG-Geräteprojekt ist nur als Designforschungsprojekt gedacht und ist KEIN Medizinprodukt. Verwenden Sie NUR Batterie (maximale Spannungsversorgung: 9V). Verwenden Sie KEINE Wechselstromversorgung, keinen Transformator oder eine andere Spannungsquelle, um schwere Verletzungen und Stromschläge für sich selbst oder andere zu vermeiden. Schließen Sie keine wechselstrombetriebenen Instrumente oder Geräte an das hier vorgeschlagene EKG-Gerät an. Das EKG-Gerät ist elektrisch mit einer Person verbunden und es dürfen aus Sicherheitsgründen und zur Vermeidung von Schäden am Gerät nur Niedervoltbatterien (max. 9V) verwendet werden. Die Platzierung der Elektroden am Körper bietet einen ausgezeichneten Weg für den Stromfluss. Wenn der Körper an ein elektronisches Gerät angeschlossen wird, müssen Sie sehr vorsichtig sein, da dies einen schweren und sogar tödlichen Stromschlag verursachen kann. Die Autoren können nicht für Schäden verantwortlich gemacht werden, die durch die Verwendung der in diesem Handbuch beschriebenen Schaltungen oder Verfahren verursacht werden. Die Autoren behaupten nicht, dass irgendwelche Schaltkreise oder Verfahren sicher sind. Benutzung auf eigene Gefahr. Es ist unbedingt erforderlich, dass jeder, der dieses Gerät bauen möchte, ein gutes Verständnis für den sicheren und kontrollierten Umgang mit Elektrizität hat.

Schritt 2: Benötigte Softwaredateien (Android App und Arduino Sketch)

Das EKG-Gerät ist einfach aufzubauen und es sind nur Grundkenntnisse der Elektronik erforderlich, um die Hardwareschaltung zu realisieren. Es sind keine Kenntnisse in der Softwareprogrammierung erforderlich, da Sie lediglich die App installieren müssen, indem Sie die APK-Datei von einem Andriod-Smartphone öffnen und die mitgelieferte Arduino-Skizze auf das Arduino-Board hochladen (dies kann einfach mit der Arduino Software IDE und einer von die vielen Tutorials im Internet).

Eine Version 2.0 der App ist ebenfalls verfügbar mit neuen Messschieberfunktionen für EKG-Messungen und weiteren digitalen Tiefpassfiltern bei 100 Hz und 150 Hz). Version 1.0 wurde auf Android 4 und 6 getestet, Version 2.0 wurde auf Android 6 und getestet 10.

Schritt 3: Beschreibung

Das Gerät ist batteriebetrieben und besteht aus einer Front-End-Schaltung zur Erfassung der EKG-Signale (nur Gliedmaßenableitungen) über gemeinsame Elektroden und einer Arduino-Platine, um das analoge Signal zu digitalisieren und über das Bluetooth-Protokoll an ein Android-Smartphone zu übertragen. Die zugehörige App visualisiert das EKG-Signal in Echtzeit und bietet die Möglichkeit, das Signal zu filtern und in einer Datei zu speichern.

Schritt 4: Montageanleitung & Benutzerhandbuch

Alle detaillierten Anweisungen zum Bau des EKG-Geräts finden Sie auch in der Datei mit dem Montagehandbuch, während alle Informationen zur Verwendung in der Datei mit dem Benutzerhandbuch beschrieben sind.

Schritt 5: HARDWAREBESCHREIBUNG

Das einfache Schaltungsdesign und Layout sind ein guter Kompromiss für niedrige Kosten (wenige Komponenten) und gute Leistung.

Die Batterie versorgt (+Vb) die Arduino-Platine und die LED L1, wenn das Gerät eingeschaltet ist (R12 = 10 kOhm steuert den L1-Strom); der Rest des Gerätes wird vom Arduino 5 V Spannungsausgang (+Vcc) versorgt. Grundsätzlich arbeitet das Gerät zwischen 0 V (-Vcc) und 5 V (+Vcc), jedoch wird die Einzelversorgung durch einen Spannungsteiler mit gleichen Widerständen (R10 und R11 = 1 MOhm) in eine Doppelversorgung umgewandelt, gefolgt von einem Eins-Verstärkungspuffer (1/2 TL062). Der Ausgang hat 2,5 V (die Mittelspannung des Netzteils TL062: 0-5 V); die positive und die negative Stromschiene liefern dann eine doppelte Versorgung (± 2,5 V) in Bezug auf die gemeinsame Klemme (Referenzwert). Die Kondensatoren C3 (100 nF), C4 (100 nF), C5 (1 uF, elektrolytisch) und C6 (1 uF, elektrolytisch) machen die Spannungsversorgung stabiler. Aus Sicherheitsgründen ist jede Elektrode über einen Schutzwiderstand von 560 kOhm (R3, R4, R13) mit dem Gerät verbunden, um den Stromfluss in den Patienten bei einem Fehler im Inneren des Geräts zu begrenzen. Diese hohen Widerstände (R3, R4, R13) sollten gegen die seltene Situation verwendet werden, dass die Niederspannungsleistung (6 oder 9 V, je nach verwendeter Batterieversorgungsspannung) versehentlich oder aufgrund der INA-Komponente direkt an die Patientenleitungen gelangt Versagen. Außerdem blockieren zwei CR-Hochpassfilter (C1-R1 und C2-R2), die an zwei Eingängen platziert sind, den Gleichstrom und reduzieren unerwünschtes Gleichstrom- und niederfrequentes Rauschen, das durch Kontaktpotentiale der Elektroden erzeugt wird. Das EKG-Signal wird also vor der Verstärkerstufe hochpassgefiltert mit einer Grenzfrequenz um 0,1 Hz (bei -3 dB). Das Vorhandensein von R1 (als R2) verringert die Eingangsimpedanz der Vorverstärkerstufe, so dass das Signal um einen Faktor reduziert wird, der vom Wert von R1 und R3 (als R2 und R4) abhängt; ein solcher Faktor kann angenähert werden als:

R1 / (R1 + R3) = 0,797 wenn R1 = 2,2 MOhm und R2 = 560 kOhm

Empfehlenswerter ist es, das Paar C1 - C2 (1 uF, Filmkondensator) mit sehr nahe beieinander liegenden Kapazitätswerten zu wählen, das Paar R1-R2 (2,2 MOhm) mit sehr nahe beieinander liegenden Widerstandswerten und das gleiche für das Paar R3 - R4. Auf diese Weise wird ein ungewollter Offset reduziert und nicht vom Instrumentenverstärker (INA128) verstärkt. Jede Fehlanpassung zwischen Schaltungsparametern der Komponenten in der Doppeleingangsschaltung trägt zu einer Verschlechterung des CMRR bei; solche Komponenten sollten sehr gut aufeinander abgestimmt sein (auch das physikalische Layout), damit ihre Toleranz möglichst gering gewählt werden sollte (alternativ kann der Bediener ihre Werte manuell mit einem Multimeter messen, um die Koppelkomponenten mit den Werten möglichst nahe zu wählen). R5 (2,2 kOhm) definiert die Verstärkung des INA128 nach der Formel:

G_INA = 1 + (50 kΩ / R5)

Das EKG-Signal wird vom INA so verstärkt und nacheinander von C7 und R7 hochpassgefiltert (mit einer Grenzfrequenz von -3 dB um 0,1 Hz, wenn C7 = 1 uF und R7 = 2,2 MOhm), um jegliche DC-Offsetspannung vor dem letzten und zu eliminieren höhere Verstärkung durch den Operationsverstärker (1/2 TL062) in einer nicht invertierenden Konfiguration mit einer Verstärkung:

G_TL062 = 1 + (R8 / (Rp+R6))

Damit der Benutzer die Verstärkung zur Laufzeit ändern kann, kann der Bediener einen variablen Widerstand (Trimmer / Potentiometer) anstelle von Rp oder eine Buchsenleiste für einen änderbaren Widerstand verwenden (da nicht gelötet). Im ersten Fall ist es jedoch nicht möglich, die tatsächliche Verstärkung des EKG-Signals genau zu kennen (die Werte in mV der Daten sind nicht korrekt), während es im zweiten Fall möglich ist, die korrekten Werte in mV durch Angabe von. zu erhalten den Wert von Rp in der Formel „Gain“im Abschnitt „Setting“der App (siehe Benutzerhandbuch). Der Kondensator C8 erzeugt einen Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von -3 dB um 40 Hz als RC-Filter, der aus R9 und C9 besteht. Der Grenzfrequenzwert ergibt sich aus der Formel:

f = 1 / (2*π*C*R).

Für Tiefpassfilter @ 40 Hz [1] sind die RC-Komponentenwerte:

R8 = 120 kOhm, C8 = 33 nF, R9 = 39 kOhm, C9 = 100 nF

Das EKG-Signal wird so in einem Band zwischen 0,1 und 40 Hz gefiltert und mit einer Verstärkung von gleich verstärkt:

Verstärkung = 0,797 * G_INA * G_TL062

Da R5 = 2, 2 kOhm, R8=120 kOhm, R6=100 Ohm, Rp=2, 2 KOhm, Verstärkung = 0,797 * (1+50000 / 2200) * (1+1120000 / (2200 + 100)) = 1005

Um genaue Werte für die Filtergrenzfrequenzen zu erhalten, sollten RC-Filterkomponenten eine möglichst geringe Toleranz aufweisen (alternativ kann der Bediener ihre Werte manuell mit einem Multimeter messen, um diejenigen auszuwählen, die dem gewünschten Wert am nächsten kommen).

Das analoge Signal wird von der Arduino-Platine (A0-Eingangskanal) digitalisiert und dann über die seriellen Kommunikationspins an das HC-06-Modul übertragen; Schließlich werden die Daten per Bluetooth an das Smartphone gesendet.

Die Bezugselektrode (schwarz) ist optional und kann durch Entfernen des Jumpers J1 (oder der Bediener kann anstelle des Jumpers einen Schalter verwenden) ausgeschlossen werden. Die Schaltungskonfiguration ist darauf ausgelegt, auch mit zwei Elektroden zu arbeiten; jedoch sollte die Referenzelektrode verwendet werden, um eine bessere Signalqualität (geringeres Rauschen) zu haben.

Schritt 6: KOMPONENTEN

Ohne Smartphone und Einwegteile (Elektroden und Akkus) belaufen sich die gesamten Gerätekosten auf rund 43 US-Dollar (hier als Einzelprodukt betrachtet; bei einer größeren Menge würde der Preis sinken).

Eine detaillierte Liste aller Komponenten (Beschreibung und ungefähre Kosten) finden Sie in der Datei mit der Montageanleitung.

Schritt 7: Benötigen Sie Werkzeuge

- Benötigen Sie Werkzeuge: Tester, Clipper, Lötkolben, Lötdraht, Schraubendreher und Zange.

Schritt 8: WIE ZU BAUEN - Schritt1

- Bereiten Sie eine perforierte Prototypenplatte mit 23x21 Löchern (ca. 62 mm x 55 mm) vor

- Gemäß dem in den Abbildungen gezeigten Layout der Leiterplattenoberseite Löten: Widerstände, Anschlussdrähte, Buchsenleisten (für Rp) Buchsen, Stift- und Buchsenleistenanschlüsse (die hier in den Abbildungen angegebene Position der Buchsenleisten ist für Arduino Nano oder Arduino geeignet) Mikro), Kondensatoren, Led

Schritt 9: WIE ZU BAUEN - Schritt2

- Verbinden Sie alle Komponenten gemäß dem hier gezeigten PCB-Bodenlayout.

Schritt 10: WIE ZU BAUEN - Schritt3

- Realisieren Sie einen Kabelanschluss für die Batterie mit dem Batterieband / -halter, den Buchsenleistenanschlüssen und dem Schrumpfschlauch; verbinden Sie es mit der Platine „con1“(Stecker1)

Schritt 11: WIE ZU BAUEN - Step4

- Verwirklichen Sie drei Elektrodenkabel (mit Koaxialkabel, Buchsenleisten, Schrumpfschlauch, Krokodilklemme) und verbinden Sie sie mit der Platine, indem Sie sie mit einigen starren Kabeln an der Platine festziehen

Schritt 12: WIE ZU BAUEN - Step5

- Realisieren Sie einen Schalter (mit dem Schiebeschalter, Buchsenleisten, Schrumpfschlauch) und verbinden Sie ihn mit der Platine

- Stecken Sie den INA128, TL062 und Rp Widerstand in die entsprechenden Buchsen

- Programmieren (siehe Abschnitt Softwarebeschreibung) und Arduino Nano-Platine anschließen (perforierte Prototypplatine und Buchsenleisten sollten auf der Platine angepasst werden, wenn eine andere Arduino-Platine (z. B. UNO oder Nano) verwendet wird)

- Verbinden Sie das HC-06-Modul mit der Platine „con2“(Stecker2)

Schritt 13: WIE ZU BAUEN - Step6

- Schließen Sie den Jumper J1 an, um die Referenzelektrode zu verwenden

- Batterie anschließen

Schritt 14: WIE ZU BAUEN - Step7

- Platzieren Sie den Stromkreis in einem geeigneten Kasten mit Löchern für die Led, die Kabel und den Schalter.

Eine detailliertere Beschreibung finden Sie in der Datei mit dem Montagehandbuch.

Schritt 15: ANDERE OPTIONEN

- Das EKG-Signal für die Überwachungsanwendung wird zwischen 0,1 und 40 Hz gefiltert; die obere Bandgrenze des Tiefpassfilters kann durch Ändern von R8 oder C8 und R9 oder C9 erhöht werden.

- Anstelle des Rp-Widerstands kann ein Trimmer oder Potentiometer verwendet werden, um die Verstärkung zur Laufzeit zu ändern (und das EKG-Signal zu verstärken).

- Das EKG-Gerät kann auch mit verschiedenen Arduino-Boards arbeiten. Getestet wurden Arduino Nano und Arduino UNO. Andere Boards können verwendet werden (wie Arduino Micro, Arduino Mega usw.), jedoch muss die bereitgestellte Arduino-Skizzendatei entsprechend den Board-Features modifiziert werden.

- Das EKG-Gerät kann auch mit dem HC-05-Modul anstelle des HC-06-Moduls arbeiten.

Schritt 16: SOFTWAREBESCHREIBUNG

Es sind keine Kenntnisse in der Softwareprogrammierung erforderlich.

Arduino-Programmierung: Arduino-Skizzendateien können einfach auf das Arduino-Board hochgeladen werden, indem die Arduino-Software-IDE (kostenloser Download von der offiziellen Arduino-Website) installiert und das auf der offiziellen Arduino-Website verfügbare Tutorial befolgt wird. Eine einzelne Skizzendatei ("ECG_SmartApp_skecht_arduino.ino") für Arduino Nano und Arduino UNO wird bereitgestellt (die Skizze wurde mit beiden Boards getestet). Der gleiche Sketch sollte auch mit Arduino Micro funktionieren (diese Platine wurde nicht getestet). Für andere Arduino-Boards müssen möglicherweise Änderungen an der Skizzendatei vorgenommen werden. Installation der ECG SmartApp: Um die App zu installieren, kopieren Sie die mitgelieferte APK-Datei „ECG_SmartApp_ver1.apk“(bzw die Berechtigungen akzeptieren. Eine Version 2.0 ist ebenfalls erhältlich mit neuen Messschieberfunktionen für EKG-Messungen und weiteren digitalen Tiefpassfiltern bei 100 Hz und 150 Hz).

Version 1.0 wurde auf Android 4 und 6 getestet, während Version 2.0 auf Android 6 und 10 getestet wurde.

Vor der Installation kann es erforderlich sein, die Smartphone-Einstellungen zu ändern, indem Sie die Installation einer App aus unbekannten Quellen zulassen (kreuzen Sie das Kästchen der Option „Unbekannte Quellen“im Menü „Sicherheit“an). Um das EKG-Gerät mit dem Bluetooth-Modul HC-06 (oder HC-05) zu verbinden, kann bei der ersten Bluetooth-Verbindung mit dem Modul nach einem Pairing-Code oder Passwort gefragt werden: Geben Sie „1234“ein. Wenn die App das Bluetooth-Modul nicht findet, versuchen Sie, das Smartphone mit dem Bluetooth-Modul HC-06 (oder HC-05) zu koppeln, indem Sie die Bluetooth-Einstellung des Smartphones verwenden (Koppelungscode „1234“); dieser Vorgang wird nur einmal benötigt (erste Verbindung).

Schritt 17: Quelldateien

Um die App zu modifizieren oder zu personalisieren, stehen hier optionale Quelldateien zur Verfügung:

Android-Programmierkenntnisse sind erforderlich. Die ZIP-Dateien enthalten Quelldateien wie: Java-Aktivität, Drawable, Android-Manifest, Layout, Menü - Rohdateien (einige EKG-Beispielaufzeichnungen). Sie können Ihr eigenes Projekt erstellen, indem Sie solche Dateien einbinden und personalisieren.

Schritt 18: STARTEN SIE MIT EKG SMARTAPP - Schritt 1

- Stellen Sie sicher, dass der an das Gerät angeschlossene Akku (maximale Spannungsversorgung: 9V) geladen ist

- Reinigen Sie die Haut, bevor Sie Elektroden anbringen. Trockene abgestorbene Hautschichten, die normalerweise auf der Oberfläche unseres Körpers vorhanden sind, und mögliche Luftspalte zwischen der Haut und den Elektroden erleichtern die EKG-Signalübertragung an die Elektroden nicht. Daher ist ein feuchter Zustand zwischen Elektrode und Haut erforderlich. Die Haut muss gereinigt werden (mit Alkohol oder zumindest Wasser getränktes Gewebetuch), bevor die Elektroden-Gelpads (Einweg) angebracht werden.

- Platzieren Sie die Elektroden gemäß der folgenden Tabelle. Im Falle einer Einweg-Elektrode sollte ein leitfähiges Elektrodengel (im Handel erhältlich) zwischen der Haut und der Metallelektrode verwendet werden oder zumindest ein in Leitungswasser oder in Kochsalzlösung getränktes Tuchtuch.

Das Gerät ermöglicht die Aufzeichnung des EKGs (LI, LII oder LIII) auch mit nur 2 Elektroden; die Bezugselektrode (schwarz) ist optional und kann durch einen Schalter oder Entfernen des Jumpers J1 (siehe Montageanleitung) ausgeschlossen werden. Für eine bessere Signalqualität (geringeres Rauschen) sollte jedoch die Referenzelektrode verwendet werden.

Schritt 19: STARTEN SIE MIT EKG SMARTAPP - Step2

- Schalten Sie das EKG-Gerät mit dem Schalter ein (rote LED leuchtet)

- Führen Sie die App auf dem Smartphone aus

- Drücken Sie die Taste „ON“, um das Smartphone mit dem EKG-Gerät zu verbinden (die App fragt Sie nach der Erlaubnis, Bluetooth einzuschalten: Drücken Sie „Ja“) und warten Sie auf die Erkennung des HC-06 (oder HC-05) Bluetooth Modul des EKG-Geräts. Bei der ersten Bluetooth-Verbindung mit dem Modul kann nach dem Pairing-Code oder Passwort gefragt werden: Geben Sie „1234“ein. Wenn die App das Bluetooth-Modul nicht findet, versuchen Sie, das Smartphone mit dem Bluetooth-Modul HC-06 (oder HC-05) zu koppeln, indem Sie die Bluetooth-Einstellung des Smartphones verwenden (Koppelungscode „1234“); dieser Vorgang wird nur einmal benötigt (erste Verbindung)

- Wenn die Verbindung hergestellt ist, erscheint das EKG-Signal auf dem Bildschirm; Im Fall von LI (Standardableitung ist LI, um die Ableitung zu ändern, gehen Sie bitte zum Abschnitt „Einstellungen“) die Herzfrequenz (HF) wird in Echtzeit geschätzt. Das Signal wird alle 3 Sekunden aktualisiert

- Um einen digitalen Filter anzuwenden, drücken Sie die Schaltfläche „Filter“und wählen Sie einen Filter aus der Liste. Standardmäßig werden ein Tiefpassfilter @ 40 Hz und ein Notch-Filter (entsprechend den in den Einstellungen gespeicherten Einstellungen) angewendet.

Schritt 20: EINSTELLUNGEN

- Drücken Sie die Taste „Einstellen“. um die Einstellungs-/Einstellungen-Seite zu öffnen

- Klicken Sie auf „Benutzerhandbuch (help.pdf)“, um die Datei mit dem Benutzerhandbuch zu öffnen

- Wählen Sie die EKG-Ableitung (LI ist Standard)

- Wählen Sie die Notchfilterfrequenz (je nach Störfrequenz: 50 oder 60 Hz)

- Wählen Sie die Option zum Speichern von Dateien, um das EKG-Signal gefiltert oder ungefiltert in der Datei zu speichern

- Drücken Sie die Schaltfläche „Einstellungen speichern“, um die Einstellungen zu speichern

Der Verstärkungswert kann im Falle einer Hardwareänderung oder Personalisierung des EKG-Geräts geändert werden.

Schritt 21: EKG-SIGNAL AUFZEICHNEN

- Dateinamen einfügen (wenn der Benutzer in derselben Sitzung mehrere EKG-Signale aufzeichnet, ohne den Dateinamen zu ändern, wird am Ende des Dateinamens ein progressiver Index hinzugefügt, um ein Überschreiben der vorherigen Aufzeichnung zu vermeiden)

- Drücken Sie „Aufnahme“. Taste, um die Aufzeichnung des EKG-Signals zu starten

- Drücken Sie die Taste „Stop“, um die Aufnahme zu stoppen

- Jedes EKG-Signal wird in einer txt-Datei im Ordner „ECG_Files“im Hauptverzeichnis des Smartphone-Speichers gespeichert. Das EKG-Signal kann gefiltert oder ungefiltert gespeichert werden, je nach den in der Einstellung gespeicherten Präferenzen

- Drücken Sie die Taste „Restart“, um das in der Laufzeit erfasste EKG-Signal erneut anzuzeigen

- Um ein neues EKG-Signal aufzunehmen, wiederholen Sie die vorherigen Punkte

Eine EKG-Datei enthält die Serie der Abtastwerte (Abtastfrequenz: 600 Hz) der EKG-Signalamplitude in mV.

Schritt 22: ÖFFNEN UND ANALYSIEREN EINER EKG-DATEI

- Drücken Sie die Schaltfläche „Öffnen“: Eine Liste der im Ordner „ECG_Files“gespeicherten Dateien wird angezeigt

- Wählen Sie die zu visualisierende EKG-Datei

Der erste Teil der EKG-Datei wird ohne Raster angezeigt (10 Sekunden).

Der Benutzer kann manuell auf dem Display scrollen, um jedes Zeitintervall des EKG-Signals zu visualisieren.

Zum Vergrößern oder Verkleinern kann der Benutzer auf die Lupensymbole (rechte Ecke am unteren Rand der Grafik) drücken oder den Pinch-Zoom direkt auf dem Smartphone-Display verwenden.

Zeitachse, Spannungsachse und das Standard-EKG-Raster erscheinen automatisch, wenn ein Zeitintervall von weniger als 5 Sekunden angezeigt wird (durch Heranzoomen). Die Werte der Spannungsachse (y-Achse) sind in mV, während die Werte der Zeitachse (x-Achse) in Sekunden angegeben sind.

Um einen digitalen Filter anzuwenden, klicken Sie auf die Schaltfläche „Filter“und wählen Sie einen Filter aus der Liste aus. Standardmäßig werden ein Tiefpassfilter @ 40 Hz, ein Filter zum Entfernen der wandernden Linie und ein Notch-Filter (entsprechend den in der Einstellung gespeicherten Einstellungen) angewendet. Der Diagrammtitel zeigt:

- der Dateiname

- das EKG-Frequenzband gemäß den angewendeten Filtern

- das Label „Wandering Baseline entfernt“wenn der Wandering Baseline Filter angewendet wird

- die Beschriftung „~ 50“oder „~ 60“je nach eingesetztem Notch-Filter

Der Benutzer kann mit den Schaltflächen „Get Pt1“und „Get Pt2“Messungen (Zeitintervall oder Amplitude) zwischen zwei Punkten des Graphen durchführen. Um den ersten Punkt (Pt1) auszuwählen, kann der Benutzer „Get Pt1“drücken und manuell einen Punkt des EKG-Signals auswählen, indem er direkt auf die Grafik klickt: Ein roter Punkt erscheint auf dem blauen EKG-Signal; Verfehlt der Benutzer die EKG-Kurve, wird kein Punkt ausgewählt und die Zeichenfolge „kein Punkt ausgewählt“erscheint: Der Benutzer muss die Auswahl wiederholen. Das gleiche Verfahren ist erforderlich, um den zweiten Punkt (Pt2) zu wählen. Auf diese Weise werden die Differenzen (Pt2 – Pt1) der Zeitwerte in ms (dX) und der Amplitudenwerte in mV (dY) angezeigt. Die Schaltfläche „Löschen“löscht die ausgewählten Punkte.

Der Benutzer kann die EKG-Signalverstärkung mit den Tasten „+“(zum Vergrößern) und „-“(zum Verkleinern) anpassen; maximale Verstärkung: 5.0 und minimale Verstärkung: 0.5

Schritt 23: FILTERMENÜ

- KEIN digitaler Filter: Entfernen Sie alle angewendeten digitalen Filter

- Wandernde Basislinie entfernen: Wenden Sie eine bestimmte Verarbeitung an, um das Wandern der Basislinie zu entfernen. Bei einem sehr verrauschten Signal kann die Verarbeitung fehlschlagen

- Hochpass „x“Hz: Wenden Sie einen IIR-Hochpassfilter gemäß der angegebenen Grenzfrequenz „x“an

- Tiefpass ‚x‘Hz: Wenden Sie einen IIR-Tiefpassfilter entsprechend der angegebenen Grenzfrequenz ‚x‘an

- 50 Hz-Entfernung EIN (Notch+LowPass 25 Hz): Wenden Sie einen besonders stabilen FIR-Filter an, der sowohl ein Notch bei 50 Hz als auch ein Tiefpass bei etwa 25 Hz ist

- 60 Hz-Entfernung EIN (Notch+LowPass 25 Hz): Wenden Sie einen besonders stabilen FIR-Filter an, der sowohl ein Notch bei 60 Hz als auch ein Tiefpass bei etwa 25 Hz ist

- 50 Hz-Entfernung EIN: Wenden Sie einen rekursiven Kerbfilter bei 50 Hz an

- 60 Hz-Entfernung EIN: Wenden Sie einen rekursiven Kerbfilter bei 60 Hz an

- 50/60 Hz Entfernung AUS: Entfernen Sie den angewendeten Kerbfilter

Schritt 24: HARDWARE-SPEZIFIKATIONEN

- Max Eingangssignalamplitude (Spitze-Spitze): 3,6 mV (Max Eingangssignalamplitude hängt von der Hardwareverstärkung ab)

- Spannungsversorgung: NUR BATTERIEN VERWENDEN (sowohl wiederaufladbar als auch nicht wiederaufladbar)

- Min Spannungsversorgung: 6V (z. B. 4 x 1,5V Batterien)

- Max Spannungsversorgung: 9V (z. B. 6 x 1,5V oder 1 x 9V Batterien)

- Abtastfrequenz: 600 Hz

- Frequenzbandbreite @ - 3dB (Hardware): 0,1 Hz - 40 Hz (Die obere Bandgrenze des Tiefpassfilters kann durch Austausch von RC-Filterkomponenten auf 0,1 Hz - 150 Hz erhöht werden (siehe Montageanleitung)

- CMRR: min1209 dB

- Verstärkung (Hardware_Gain): 1005 (kann durch Austausch des Verstärkungswiderstandes geändert werden (siehe Montageanleitung) - Auflösung: 5V / (1024 x Hardware_Gain)

- Vorspannungsstrom max. 10 nA - Anzahl der EKG-Kanäle: 1

- EKG-Ableitungen: Extremitätenableitungen LI, LII und LIII

- Smartphone-Verbindung: über Bluetooth

- Theoretischer Versorgungsstrom: < 50 mA (Basierend auf den Datenblattinformationen der verschiedenen Komponenten)

- Gemessener Versorgungsstrom: < 60 mA (mit einer 9V-Spannungsversorgung und Arduino Nano)

- Anzahl Elektroden: 2 oder 3

Das Gerät ermöglicht die Aufzeichnung des EKGs (LI, LII oder LIII) auch mit nur 2 Elektroden; die Bezugselektrode (schwarz) ist optional und kann durch Entfernen des Jumpers J1 (oder des Schalters S2, siehe Datei der Montageanleitung) ausgeschlossen werden. Für eine bessere Signalqualität (geringeres Rauschen) sollte jedoch die Referenzelektrode verwendet werden.

Schritt 25: SOFTWARESPEZIFIKATIONEN

- EKG-Visualisierung während der Aufzeichnung (Zeitfenster: 3 Sekunden)

- Herzfrequenzschätzung (nur für LI)

- Abtastfrequenz: 600 Hz

- Aufzeichnung des EKG-Signals und Speicherung in einer txt-Datei (gefilterte oder ungefilterte Signale können je nach Einstellung in der txt-Datei gespeichert werden) im internen Speicher des Smartphones (Ordner: „ECG_Files“im Hauptverzeichnis)

- Daten (Samples) werden als Werte in mV bei 600 Hz (Wert von 16 Digits) gespeichert

- Gespeicherte Dateivisualisierung mit Zoomoption, Raster, Verstärkungsanpassung (von „x 0,5“bis „x 5“) und Auswahl von zwei Punkten (um Zeitabstand und Amplitudenunterschied zu messen)

- Smartphone-Display: Das App-Layout passt sich an unterschiedliche Displaygrößen an; Für eine bessere Visualisierung wird jedoch mindestens ein 3,7’’-Display mit einer Auflösung von 480 x 800 Pixel empfohlen

Digitale Filterung:

- Hochpassfilterung @ 0.1, 0.15, 0.25, 0.5, 1 Hz

- Tiefpassfilterung bei 25, 35, 40 Hz (bei 100 und 150 Hz sind in der EKG-SmartApp-Version für Bandbreite bei 150 Hz verfügbar)

- Notch-Filterung zur Entfernung von Netzstörungen bei 50 oder 60 Hz

- Wandernde Grundlinienentfernung

Schritt 26: NEHMEN SIE IN KONTAKT

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