Самодельный простой электрокардиограф (ЭКГ)

LTC1044

Refik Hadzialic

В данной статье рассматривается простое устройство мониторинга сердца, ЭКГ электрокардиограф. Прежде чем я продолжу объяснения, мне необходимо вас предупредить! 500 мА на 220 В полностью разрушат вашу нервную систему (лучше воспользоваться аккумулятором), поэтому проверьте все дважды, так как ответственность за нежелательные результаты будет лежать именно на вас.

Деполяризованное поле в сердце представляет собой вектор, который меняет направление и величину в течение сердечного цикла. Размещение электродов на пациенте позволяет получить вид данного вектора как функцию времени. Наиболее часто используемая схема размещения электродов показана на рис. 1. На рисунке разность потенциалов измеряется между левой и правой рукой, правой рукой и левой ногой, левой рукой и правой ногой. Три данных измерения от датчиков привязаны к указателям I, II, III соответственно. Измерение при таком размещении датчиков было разработано Айнтховеном, который установил, что при наличии измерений I и II, можно вычислить вид сигнала при измерении III. Это основной вариант размещения датчиков ЭКГ: при наличии различных характеристик сердца можно получить его деполяризацию. В клинике в диапазон схем размещения датчиков включены датчики на конечностях и нагрудные.

Простой электрокардиограф (ЭКГ)
Рис. 1

Следовательно, диаграмма ЭКГ демонстрирует врачу электрические сигналы, связанные с работой предсердия и желудочков. Благодаря ЭКГ врач может определить время сжатия предсердия и желудочков и оценить его амплитуду, а также желудочковую реполяризацию и деполяризацию. Такая информация позволяет выявить состояние сердечного клапана. У пациента после инфаркта ЭКГ покажет изменения диаграммы по форме и времени, в зависимости от скорости похождения сигнала через мускульную ткань. Такие изменения ишемического мускула связаны с инфарктом.

Диаграмма связи
Рис. 2, Диаграмма связи

Сигнал от тела усиливается (сигналы от тела очень слабые и находятся в диапазоне от 0.5 мВ до 5.0 мВ), фильтруется (удаляется шум), преобразуется (имеется в виду преобразование аналогового сигнала в цифровой посредством ADC) и затем передается компьютеру по интерфейсу RS232 (беспроводным способом или как-то иначе, но данный интерфейс был выбран из-за простоты изготовления). Первые два шага показаны на рисунке 3.

ЭКГ схема
Рис. 3, ЭКГ схема

Усилители, которые используются в биомедицине для работы с сигналами, имеющими очень небольшие колебания напряжения вместе с напряжением смещения, называются инструментальными операционными усилителями. Инструментальные усилители имеют высокую CMRR (высокая степень подавления синфазных помех), что означает способность к дифференциальному усилению сигнала на входах + и - . Самыми известными производителями инструментальных усилителей являются Texas Instruments и Analog Devices. Я использовал усилители производства второй компании, Analog Devices. AD620, инструментальный усилитель, и OP97, высокоточный операционный усилитель. Так как данным усилителям необходимо подавать на вход отрицательное напряжение, то оно было получено с помощью линейного устройства LTC1044, коммутируемого конденсаторного преобразователя напряжения, рис. 4. Подаваемое напряжение составляло 5 В. Схема показана на рисунке 5 и взята из описания, где есть более подробные объяснения.

LTC1044, генератор отрицательного напряжения

Рис. 4. LTC1044, генератор отрицательного напряжения

Схема ЭКГ
Рис. 5, схема ЭКГ

Шум возникает при сжатии мускула, интерференции 50-60 Гц линии питания, от контакта электрода, от других электронных устройств и т.д. Фильтр для приложения ЭКГ должен быть полосовым фильтром (ограничивающим сигнал сверху и снизу). Фильтр должен работать в диапазоне от 0.5 Гц до 50 Гц. Я сделал простые фильтры - RC высокочастотный и низкочастотный - подключив их последовательно (просто два конденсатора и резистора).

Сигнал ЭКГ
Рис. 6, Сигнал ЭКГ

Я использовал внутренний конвертер ADC в Atmel MCU, ATMega8. Код здесь.

Чтобы увидеть ЭКГ сердца, я воспользовался программой LABView.

Результаты ЭКГ в программе LABView (нажмите на изображение для увеличения)

Рис. 7. Результаты ЭКГ в программе LABView (нажмите на изображение для увеличения)

 

Результаты ЭКГ в программе LABView (нажмите на изображение для увеличения)

Рис. 8, Результаты ЭКГ в программе LABView (нажмите на изображение для увеличения)

Я с электродами

Рис. 9, Я с электродами

Плата ЭКГ, которую я сделал сам, вид спереди

Рис. 10, Плата ЭКГ, которую я сделал сам, вид спереди

Рис. 11, Плата ЭКГ, вид сзади

Рис. 11, Плата ЭКГ, вид сзади

На английском языке: DIY Heart Monitoring Device (Simple ECG)

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

LTC1044 Купить ЦенаКупить LTC1044 на РадиоЛоцман.Цены — от 62,42 до 285
21 предложений от 17 поставщиков
PMIC; преобразователь DC/DC; Uвх:1,5÷9В; Uвых:18В; DIP8; boost
Триема
Россия
LTC1044CS8 SOIC8
62 ₽
Элитан
Россия
LTC1044CP
Texas Instruments
130 ₽
ЭИК
Россия
LTC1044CS8
Linear Technology
от 285 ₽
Кремний
Россия и страны СНГ
LTC1044ACN8 PBF
Linear Technology
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения (только последние 20 сообщений):Полный вариант обсуждения »
  • Здравствуйте! А не могли бы Вы скинуть схему на LabView на адрес [email]alexejbolotin@mail.ru[/email]?
  • [COLOR="Red"]Sergey57[/COLOR] Вас ввели в заблуждение. Для получения такой услуги требуется КАРДИОРЕГИСТРАТОР. Он записывае кардиограмму, а затем её можно передать по акустическому телефонному каналу. В Москве практически все бригады скорой помощи имеют такие приборы.
  • А вот здесь кардиограф на Arduino: [URL="http://www.prointellekt.ru/EKG1.php"]http://www.prointellekt.ru/EKG1.php[/URL] По-моему сборка упрощается на порядок. Собственно нужно лишь собрать аналоговую часть (которая до безобразия проста) и настроить Arduino. На том же сайте плавный переход на энцефалограф и так же просто.
  • Здравствуйте, сейчас собираю ваш электрокардиограф, немного запутался в принципиальной схеме , не могли бы вы прислать полную принципиальную схему? могу выслать электронную почту. Спасибо за потраченное время.
  • Вы о каком именно приборе спрашиваете? Электрокардиографов очень много конструкций - ведь в плане железа это довольно простое устройство. Только нужно помнить, что без адекватной программы (а это 95% современного кардиографа) даже очень качественное и дорогое железо не очень-то полезно.
  • Здравствуйте! Если вы о моей схеме, то на сайте планируется разместить более подробный её вариант. К сожалению за неимением свободного времени это будет сделано не немедленно, но планирую до конца этого месяца. Тем не менее могу попробовать оперативно ответить на ваши вопросы здесь или на моём сайте - как вам удобнее.
  • [url]http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=47010[/url] Хотел бы узнать точную принципиальную схему вот этого электрокардиографа который вы сделали , чтобы развести её в программе. Я понимаю схему которая представлена на данной странице "Рис. 5, схема ЭКГ" , но что надо к ней добавить , чтобы можно было корректно её развести на плате и соответственно чтобы она заработала. С программой вопросов нету. Интересует принципиальная электрическая схема. Спасибо.
  • Здравствуйте, необходимо спаять электрокардиограф, посоветуйте, пожалуста, схему, желательно простую, так как ранее этим не занимался
  • в журнале Elektor №7-8 за 2013г приводится схема многоканальной кардиографической приставки, которая по Bluetooth передает кардиограмму на Android устройство (планшет). Приставка питается от автономного источника, что немаловажно, учитывая величину полезного сигнала и уровень помех. Кому интересно, могу скинуть на почту оригинал статьи на английском.
  • Тоже собирал простейший прибор для регистрации ЭКГ (но не тот, что в первом сообщении).:) Вроде ничего сложного. Подключал к компьютеру через линейный вход звуковой карты. С установленной программой СпектраПлюс возможно не только просматривать сигналы, но и записывать в течении продолжительного времени. Подробное описание здесь - [url]http://cxem.net/medic/medic31.php[/url] Если в схеме убрать проходные конденсаторы, применить фильтры только для вырезания 50 Гц на заграждающих мостах Вина-Робинсона и «открыть входа» звуковой карте (как здесь - [url]http://cxem.net/sound/raznoe/via_termor.php[/url] ), то показания получаются более качественные и широкополосные.:)
  • YY=,Прошивки нет , печатной платы нет. И как можно сделать этот прибор? Глаз видит , да зуб не ймёт.
  • r9o-11, Техника безопасности превыше всего. А в этой конструкции нет изоляции человека от электросети. Не будьте самоубийцами.
  • [B]erhfbytw111[/B]1, а я тоже согласен с правилами ТБ.:) Поэтому, если почитать описание конструкции – то там, после рис.12, написано, что пользоваться заземлением обязательно.:)
  • Если сеть электропитания в доме - по советским стандартам, то это [B]надежный[/B] способ поиграть со смертью, а если по европейским, то всего-лишь [B]вероятный[/B]. Хрен, конечно, может оказаться слаще редьки, но проверять это такой ценой не стоит. :D
  • Интересная статья, но скажите, в условиях современных, усовершенствованных моделей электрокардиографов, как вот например эти [URL="https://bimedis.ru/search/search-items/oborudovanie-dlya-kardiologii-elektrokardiografy/?maincategory=266"]https://bimedis.ru/search/search-items/oborudovanie-dlya-kardiologii-elektrokardiografy/?maincategory=266[/URL] , будет ли она актуальной?
  • Это плохая статья и вредная. Разве что для крайне поверхностного ознакомления с предметом. Лет 12 назад делал собственный кардиограф и начинал как раз с этой схемы. Сразу скажу, схема - чисто теоретическая, тем не менее я ее повторил и провел сотни часов, экспериментируя с ней и совершенствуя ее. Она работает очень неважно, и то только в том случае, если пациент неподвижен, например, лежит на кушетке. Т.е., для фитнеса, например, схема принципиально непригодна. Брать сигнал с запястий рук бесполезно, как предлагают в статье бесполезно - схема его почти не чувствует. Сигнал приемлемой величины получается, если снимать его с груди. При этом нужно испольовать гель для ЭКГ. Короче, схема - полный трэш, как говорят сейчас. Приводится в даташите на инструментальный ОУ не более чем в ознакомительных целях. И статья эта - такой же трэш ... А вы дали ссылку на профессиональные модели. Они стоят как Боинг, зато действительно работают. А эта штука стоит копейки, и, конечно же, к использованию непригодна ...
  • Плохому танцору яйца мешают. См. пост № 10 с первой страницы этой же темы.
  • Посмотрите такой... Лично собрал и испытал, для дома самое то! [url]http://vdd-pro.ru/ru/[/url]
  • Ну так повторите эту схему и осциллографом проконтроируйте, что будет на выходе. Узнаете много нового. Схема приведена в даташите на AD620 исключительно в ознакомительных целях. Может использоваться как основа для экспериментов, не более того. Интересно, почему настоящие кардиографы стоят не одну тысячу уе, а AD620 - порядка бакса. А эта схемка на нем - бакса два-три. Как думаете, с чего бы это ? Да, [B]хамить[/B] не есть гут, я, кажется, вам не хамлю ...
  • Вьюнош, кончайте по-дурному теоретизировать! Эта схема ПРАКТИЧЕСКИ работала у меня более 8 лет в составе реографического комплекса. Я тоже не хамлю. Я просто обозначаю действительность такой, какой она реально есть.
Полный вариант обсуждения »