Registrador de ECG: un monitor cardíaco portátil para la adquisición y el análisis de datos a largo plazo: 3 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Primera versión: octubre de 2017 Última versión: 1.6.0 Estado: Estable Dificultad: Alta Requisito previo: Arduino, programación, construcción de hardware Repositorio único: SF (ver enlaces a continuación) Soporte: solo foro, no PM

ECG Logger es un monitor cardíaco portátil para la adquisición y análisis de datos a largo plazo. El ECG Logger Project tiene como objetivo proporcionar un dispositivo de hardware de código abierto (licencia GPL3) de muy bajo costo (~ 35 $) y un software de aplicación gratuito (licencia CC-BY-NC-NA) para un Holter rítmico. El hardware se ha hecho muy simple y se basa en un “Arduino Nano” con dos placas complementarias para la tarjeta SD y el amplificador diferencial de instrumentación. Ayuda a monitorizar síndromes de arritmias como bradicardia, taquicardia, extra-sístoles o pausa. En ningún caso puede utilizarse para sustituir un examen médico profesional.

ECG Logger Viewer es el software complementario para leer datos de ECG del dispositivo ECG Logger

=> Deben cumplirse las normas de seguridad relacionadas con los dispositivos eléctricos y no se debe realizar ninguna conexión directa o indirecta * entre el dispositivo Holter y los aparatos conectados a la red (* por ejemplo, cuando el dispositivo está conectado al puerto USB de una PC con alimentación de la red).

DESCARGO DE RESPONSABILIDAD: *** RIESGO DE DESCARGAS ELÉCTRICAS Y MUERTE ***

Se desaconseja la participación de personas no calificadas, que no estén familiarizadas o que no conozcan los riesgos eléctricos.

Este proyecto se proporciona para capacitación / educación y en ningún caso con fines comerciales o diagnósticos médicos. El uso de la información de este proyecto está bajo la TOTAL y ÚNICA RESPONSABILIDAD de los USUARIOS. No ha sido aprobado para ningún tipo de aplicaciones.

Paso 1: Registrador de ECG: un dispositivo Holter

Breve descripción

ECG Logger pone a disposición una solución completa que incluye un dispositivo de hardware de grabación de ECG de bolsillo con firmware integrado. La señal de ECG se registra en una tarjeta de memoria SD a alta frecuencia (frecuencia de muestreo de 250 Hz). El dispositivo está respaldado por la tecnología más reciente que ofrece más libertad y precisión para hasta 24 horas de grabación continua.

El sistema se basa en un microcontrolador “Arduino Nano”, una placa amplificadora de monitor de frecuencia cardíaca AD8232 y un módulo de tarjeta SD SPI con un mínimo absoluto de componentes adicionales.

Características

• Grabador estable y confiable, basado en tecnología de punta y más reciente
• Anti-jamming y anti-shock
• De tamaño pequeño
• Registro de forma de onda y marcado de eventos
• Registro preciso de la hora de inicio y datos muestreados
• Tarjeta SD incorporada para almacenamiento (se puede enchufar y extraer)
• No es necesario comprimir los datos originales gracias a la gran capacidad de almacenamiento
• Interfaz USB 2.0 más rápida
• Registre detalles de forma de onda basados en alta precisión y frecuencia de muestreo
• Registre el estado del marcapasos utilizando una frecuencia de muestreo más alta.
• Detección automática de picos R-R usando Pan-Tompkins.
• Estándar internacional de 3 derivaciones. Grabe hasta 24 horas de señal de ECG.
• Interfaz de usuario muy simple y ergonómica

IMPORTANTE: Este proyecto tiene licencia de código abierto solo con fines educativos y ninguno de sus componentes se puede utilizar o reutilizar con fines o aplicaciones comerciales.

El controlador USB debe estar instalado en la computadora antes de la conexión Holter (Arduino Nano). Algunos Arduino usan el chipset FTDI mientras que algunos productos chinos requieren el chipset CH340. El controlador correspondiente debe descargarse e instalarse en la computadora. Haga clic en Inicio >> Panel de control >> Administrador de dispositivos, y en la lista de dispositivos busque Puertos Com (por ejemplo, USB-SERIAL CH340).

Especificaciones

• Cantidad de canales: 1
• Plomo: estándar de 3 cables
• Frecuencia de muestreo: 250 Hz
• Precisión de muestreo: seleccionable de 10 bits / 8 bits
• Tiempo de grabación: hasta 24 horas.
• Precisión de tiempo: +/- 1 minuto por día
• Interfaz: USB 2.0 (230 kbaudios)
• Voltaje de escala: 1 mV ± 5%
• Válvula de sensibilidad: ≤20μV
• Señal de voltaje más bajo: 50 μ Vpp
• Impedancia de entrada: ≥ 1GΩ
• Corriente de polarización del circuito de entrada: ≤ 0,1 μA
• Nivel de ruido: ≤ 10 μ Vpp (0,1 Hz a 40 Hz)
• Relación de rechazo en modo común:> = 60 dB (CC a 60 Hz)
• Rechazo de compensación de electrodo: ± 300 mV
• Tolerancia de voltaje: ± 500 mV
• Constante de tiempo: ＞ 3,2 s (0,3 Hz)
• Respuesta de frecuencia: 0,05 ~ 125 Hz
• Filtro: CA, EMG, filtro de deriva, RFI
• Detección de QRS complejo: algoritmo Pan & Tompkins
• Modelo de seguridad del cuerpo humano: 8 kV ESD (HBM)

Parámetros físicos:

• Tipo B: alimentado internamente
• Dimensiones (largo x ancho x alto): 100 x 60 x 25 mm
• Peso neto (sin batería): 65 g
• Peso con pilas: 111g
• Peso total: 195 g (incluido portador / electrodos)
• Energía: 4 pilas AAA
• Autonomía:> 30 horas con pilas alcalinas

Consumo medio:

• Modo normal: 17 mA (en espera)
• Modo de reposo: 6,2 mA
• Modo de grabación: 31 mA (~ 36 horas, depende de la tarjeta SD)

Paso 2: Visor del registrador de ECG: un analizador de datos

Breve descripción

ECG Logger Viewer es la aplicación complementaria del dispositivo Holter para descargar, analizar datos y administrar pacientes.

• NUEVO: Versión 2 con rendimientos drásticamente mejorados (requiere ECG Logger FW v1.6.0 +)
• Procesamiento de la variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV)
• Detección de pico R y clasificación de arritmia
• Arritmia: bracardia, taquicardio, extrasístoles y pausas
• Detección de artefactos ECG
• Vista previa e impresión de señales y estadísticas de ECG
• Exportación de datos en formatos EDF / BDF
• Interfaz en inglés, francés y chino
• Actualización automática de firmware
• Navegación de ECG por tipos de arritmia o posición de tiempo
• IMPORTANTE: funciona solo con el dispositivo Holter "ECG Logger". Requiere dispositivo Holter "ECG Logger" versión 1.6 o superior
• Versión portátil compatible con v2.0

SOFTWARE

El software se ejecuta en Windows y admite 3 idiomas diferentes. Ejecute el instalador y lea el archivo de ayuda.

NUEVA VERSIÓN v2.1.0.7 SF es el lugar exclusivo para la descarga de la aplicación "ECG Logger Viewer".

Paso 3: construcción del dispositivo

Breve descripción

HARDWARE

La electrónica se ha hecho lo más simple posible y no requiere una PCB. Una simple pieza de Veroboard puede hacer el trabajo.

FIRMWARE

Debe cargar el Arduino Nano con el HEX. El código usa el 99% de la memoria y los nuevos cargadores de arranque podrían evitar que se cargue el firmware si los hay más grandes.

SF es el lugar exclusivo para la descarga de firmware del dispositivo "ECG Logger".

Nota sobre el archivo HEX y el gestor de arranque Arduino

El Arduino Nano tiene una memoria Flash de 32K y el cargador de arranque usa 2K. De los 30K (30 720 B) restantes de Flash, el firmware usa 30 692 Bytes dejando muy pocos bytes libres.

Hay dos cargadores de arranque diferentes (seleccionables desde Arduino IDE >> Herramientas >> Procesador):

ATmega328P (antiguo cargador de arranque) es el cargador de arranque "ATmegaBOOT" y espera la comunicación de carga a 57600 baudios

ATmega328P es el cargador de arranque "Optiboot" que espera la comunicación de carga a 115200 baudios

Mientras que el Arduino Nano genuino se proporciona con el cargador de arranque Optiboot, las versiones chinas (que usan el chipset USB CH341) se cargan con el cargador de arranque ATmegaBOOT. ¡Programar velocidades de comunicación es diferente!

NOTA: El archivo HEX actual se ha desarrollado para Arduino con el cargador de arranque "ATmegaBOOT", pero también se ejecuta con Optiboot.