Pulsometr

Posted on Posted in projekty

Warning: preg_match(): Compilation failed: invalid range in character class at offset 4 in /home/platne/serwer128453/public_html/wp-content/plugins/lightbox-plus/classes/shd.class.php on line 1384

Warning: preg_match_all(): Compilation failed: invalid range in character class at offset 4 in /home/platne/serwer128453/public_html/wp-content/plugins/lightbox-plus/classes/shd.class.php on line 700

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/platne/serwer128453/public_html/wp-content/plugins/lightbox-plus/classes/shd.class.php on line 707

Warning: preg_match_all(): Compilation failed: invalid range in character class at offset 4 in /home/platne/serwer128453/public_html/wp-content/plugins/lightbox-plus/classes/shd.class.php on line 700

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/platne/serwer128453/public_html/wp-content/plugins/lightbox-plus/classes/shd.class.php on line 707

Celem projektu było zrealizowanie czujnika tętna. Projektowany czujnik miał działać na bazie sygnałów elektrycznych pochodzących od ludzkiego serca – w sposób podobny do elektrokardiografu.

  1. Dobór układu wzmacniacza.

Po rozeznaniu rynkowym (m.in. produkty Analog Devices, Texas Intruments), wybrany został układ Analog Devices AD8232. Jest to układ wzmacniacza precyzyjnego przeznaczonego specjalnie do pomiarów EKG. Posiada on dodatkową funkcjonalność, taką jak:

– niwelowanie potencjałów elektrod,
– wskaźnik odłączenia elektrod (wyjście cyfrowe),
– tryb niskiego poboru energii (Shutdown),
– szybkie odzyskiwanie sprawności filtru górnoprzepustowego o małej częstotliwości odcięcia (Fast Recovery).

Do testów i rozwoju koncepcji urządzenia, zdecydowano się na zakup gotowej płytki ewaluacyjnej do układu AD8232. Płytka (oznaczenie AD8232-EVALZ) posiada wiele wyprowadzeń, które pozwalają na łatwy pomiar sygnałów końcowych i pośrednich. Parametry odpowiednich filtrów ustawione są w sposób domyślny (zalecany), istnieje także możliwość ich modyfikacji (wymiana komponentów lub umieszczenie w wolnych polach lutowniczych). Dodatkowo, na płytce znajdują się przełączniki pozwalająca na odpowiednie dobranie konfiguracji do pracy w trybie dwóch lub trzech elektrod. Płytka ewaluacyjna jest również produktem Analog Devices, pokazano ją na ryc.1.

pulse_eval_board
Ryc.1. Płytka ewaluacyjna AD8232-EVALZ.

  1. Konfiguracja i testy układu na płytce AD8232-EVALZ.
  2. a) Elektrody

Przeprowadzone zostały testy w konfiguracji dwóch elektrod umieszczanych na klatce piersiowej. Do pomiarów użyte zostały samoprzylepne jednorazowe elektrody z żelem, pokazane na ryc.2.

pulsometer-electrodes
Ryc.2. Elektrody żelowe.

W późniejszym etapie zbudowany został pas na klatkę piersiową z elektrodami z folii aluminiowej (ryc.3).

pulsometer-belt
Ryc.3. Pas na klatkę piersiową z elektrodami z folii aluminiowej.

  1. b) Sygnał

Zebrane zostały przebiegi sygnału. Przykładowy wykres sygnału po wzmocnieniu i filtracji analogowej pokazano na ryc.4. Odpowiadające mu widmo częstotliwościowe. Przedstawiono na ryc.5.

pulsometer-sig1
Ryc.4. Sygnał wyjściowy ze wzmacniacza widoczny na oscyloskopie Tektronix.


Ryc.5. Widmo sygnału z ryc.4 (zakres 0 – 500 Hz).

Sygnał z ryc.4 jest bardzo wyraźny i cechuje go duży współczynnik mocy sygnału do szumów (SNR). W trakcie badań zauważono jednakże dużą podatność sygnału na artefakty mięśniowe i zmiany parametrów styku elektrod z ciałem. Widmo sygnału (ryc.5) posiada wysoki pik interferującej częstotliwości sieci zasilającej (50 Hz), poza tym najwyższą amplitudę wykazują częstotliwości w okolicach 17 Hz – centralnej częstotliwości zespołu QRS.

  1. c) Przetwarzanie sygnału i prototyp kompletnego układu

W celu odczytywania chwilowego tętna, powstał algorytm przetwarzania sygnału, który zaimplementowano w mikrokontrolerze ATmega32 na płytce ewaluacyjnej EvB 4.3. Do przesyłania danych wykorzystano moduł Bluetooth BTM-222 na płytce ewaluacyjnej KAmodBTM222. Połączenie trzech płytek ewaluacyjnych – prototyp kompletnego
układu – pokazano na zdjęciu z ryc.6.

pulsometer-prototype-board

Ryc.6. Prototyp kompletnego układu złożony z trzech płytek ewaluacyjnych.

  1. d) Aplikacja wizualizacyjna

Aby śledzić wyniki pomiarów, powstała aplikacja wizualizacyjna napisana w języku Java. Widok z pomiaru, podczas którego badany wykonywał zróżnicowaną aktywność fizyczną przedstawiono na ryc.7. Aplikacja wykorzystuje wskaźnik odłączenia elektrod układu AD8232, zaznaczając na niebiesko i sprowadzając wynik do zera w momentach, w których nastąpiło odłączenie którejkolwiek elektrody.

pulsometer-application
Ryc.7. Widok z aplikacji wizualizacyjnej w trybie kreślenia obliczonego tętna jako funkcja czasu. Istnieje też alternatywny tryb kreślenia chwilowego sygnału
(przed przetworzeniem) w czasie.

This content, modified, origins from the MSc thesis, which has been developed as an extension of the Heart Rate Sensor project. The author, Marcin Kaszczyk, would like to thank all members of SKN TELIN and its supervisor, Łukasz Januszkiewicz PhD, for their support during realization of the project.

5 thoughts on “Pulsometr

  1. I do not know if it’s just me or if perhaps
    everyone else encountering problems with your website.
    It appears as if some of the text within your content are running off the screen. Can someone else please
    provide feedback and let me know if this is
    happening to them too? This could be a issue with my browser because I’ve had this happen before.

    Kudos

    1. Hi Kudos. Thank you for your message. I checked our website on Opera, Chrome, and Mozilla browsers, and so far I didn’t encounter such problem. Could you maybe provide us some screen shots of the issue which appeared/appears to you? Please write us a message on studenckiekolo@gmail.com .
      Thanks in advance for your response.

  2. Hi! This is my 1st comment here so I just wanted to give
    a quick shout out and say I genuinely enjoy reading through your articles.

    Can you recommend any other blogs/websites/forums that go over the same topics?
    Thanks!

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *