Enregistreur d'ECG - un moniteur cardiaque portable pour l'acquisition et l'analyse de données à long terme : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Première version: Oct 2017 Dernière version: 1.6.0 Statut: Stable Difficulté: Élevée Prérequis: Arduino, Programmation, Construction de matériel Référentiel unique: SF (voir liens ci-dessous) Support: Forum uniquement, pas de PM

L'enregistreur ECG est un moniteur cardiaque portable pour l'acquisition et l'analyse de données à long terme. Le projet ECG Logger vise à fournir un périphérique matériel open source (licence GPL3) à très faible coût (~ 35 $) et un logiciel d'application gratuit (licence CC-BY-NC-NA) pour un Holter rythmique. Le matériel a été rendu très simple et est basé sur un "Arduino Nano" avec deux cartes d'accompagnement pour la carte SD et l'amplificateur différentiel d'instrumentation. Il permet de surveiller les syndromes d'arythmie tels que bradycardie, tachycardie, extrasystoles ou pause. En aucun cas, il ne peut être utilisé pour remplacer un examen médical professionnel.

ECG Logger Viewer est le logiciel compagnon pour la lecture des données ECG à partir de l'appareil ECG Logger

=>Les règles de sécurité liées aux appareils électriques doivent être respectées et aucune connexion directe ou indirecte* ne doit être effectuée entre l'appareil Holter et les appareils branchés sur secteur (*par exemple lorsque l'appareil est connecté au port USB d'un PC alimenté sur secteur).

AVIS DE NON-RESPONSABILITÉ: *** RISQUE DE CHOCS ÉLECTRIQUES ET DE MORT ***

Les personnes non qualifiées, non familières ou inconscientes des risques électriques sont déconseillées de s'impliquer.

Ce projet est fourni à des fins de formation/éducation et en aucun cas à des fins commerciales ou de diagnostic médical. L'utilisation de ces informations sur le projet est sous l'ENTIÈRE ET LA SEULE RESPONSABILITÉ des UTILISATEURS. Il n'a pas été approuvé pour tout type d'applications.

Étape 1: Enregistreur d'ECG - un appareil Holter

Brève description

L'enregistreur ECG met à disposition une solution complète comprenant un dispositif matériel d'enregistrement ECG de poche avec micrologiciel intégré. Le signal ECG est enregistré sur une carte mémoire SD à haute fréquence (taux d'échantillonnage de 250 Hz). L'appareil est soutenu par la technologie récente offrant plus de liberté et de précision pour un enregistrement continu jusqu'à 24 heures.

Le système est basé sur un microcontrôleur "Arduino Nano", une carte amplificateur de moniteur de fréquence cardiaque AD8232 et un module de carte SD SPI avec un minimum de composants supplémentaires absolus

Caractéristiques

• Enregistreur stable et fiable, basé sur la technologie de pointe et la plus récente
• Anti-brouillage et anti-choc
• De petite taille
• Enregistrement de forme d'onde et marquage d'événement
• Enregistrement précis de l'heure de début et données échantillonnées
• Carte SD intégrée pour le stockage (peut être enfichable et extractible)
• Pas besoin de compresser les données d'origine, grâce à la grande capacité de stockage
• Interface USB 2.0 plus rapide
• Enregistrez les détails de la forme d'onde en fonction de la haute précision et de la fréquence d'échantillonnage
• Enregistrez l'état du stimulateur cardiaque en utilisant une fréquence d'échantillonnage plus élevée.
• Détection automatique des pics R-R à l'aide de Pan-Tompkins.
• Norme internationale de 3 fils. Enregistrez jusqu'à 24 heures de signal ECG.
• Interface utilisateur très simple et ergonomique

IMPORTANT: ce projet est sous licence Open-Source à des fins éducatives uniquement et aucun de ses composants ne peut être utilisé ou réutilisé à des fins commerciales ou pour des applications.

Le pilote USB doit être installé sur l'ordinateur avant la connexion Holter (Arduino Nano). Certains Arduino utilisent le chipset FTDI alors que certains produits chinois nécessitent le chipset CH340. Le pilote correspondant doit être téléchargé et installé sur l'ordinateur. Cliquez sur Démarrer >> Panneau de configuration >> Gestionnaire de périphériques et dans la liste des périphériques, recherchez les ports Com (par exemple, USB-SERIAL CH340).

Caractéristiques

• Nombre de canaux: 1
• Plomb: 3 fils standard
• Taux d'échantillonnage: 250 Hz
• Précision d'échantillonnage: sélectionnable 10 bits/8 bits
• Durée d'enregistrement: jusqu'à 24 heures
• Précision de l'heure: +/- 1 minute par jour
• Interface: USB 2.0 (230 kbauds)
• Tension d'échelle: 1 mV ±5%
• Valve de sensibilité: ≤20μV
• Signal de tension le plus bas: 50 μ Vpp
• Impédance d'entrée: 1GΩ
• Courant de polarisation du circuit d'entrée: ≤ 0,1 A
• Niveau sonore: ≤ 10 μ Vpp (0,1 Hz à 40 Hz)
• Taux de réjection en mode commun: >= 60 dB (CC à 60 Hz)
• Réjection de décalage d'électrode: ± 300 mV
• Tolérance de tension: ± 500 mV
• Constante de temps: ＞ 3,2 s (0,3 Hz)
• Réponse en fréquence: 0,05 ~ 125 Hz
• Filtre: AC, EMG, filtre de dérive, RFI
• Détection QRS complexe: algorithme Pan & Tompkins
• Modèle de sécurité du corps humain: 8 kV ESD (HBM)

Paramètres physiques:

• Type B: alimenté en interne
• Dimensions (L x l x H): 100 x 60 x 25 mm
• Poids net (sans batterie): 65 g
• Poids avec piles: 111g
• Poids total: 195 g (support/électrodes inclus)
• Alimentation: 4 piles AAA
• Autonomie: >30 heures avec des piles alcalines

Consommation moyenne:

• Mode normal: 17 mA (Veille)
• Mode veille: 6,2 mA
• Mode d'enregistrement: 31 mA (~36 heures - dépend de la carte SD)

Étape 2: Visionneuse d'enregistreur d'ECG - un analyseur de données

Brève description

ECG Logger Viewer est l'application compagnon de l'appareil Holter pour le téléchargement, l'analyse des données et la gestion des patients.

• NOUVEAU: Version 2 avec des performances considérablement améliorées (nécessite ECG Logger FW v1.6.0+)
• Traitement de la variabilité de la fréquence cardiaque (VRC)
• Détection du pic R et classification de l'arythmie
• Arythmie: Bracardie, Tachycardie, Extrasystoles et Pauses
• Détection d'artefacts ECG
• Aperçu et impression du signal ECG et des statistiques
• Export des données aux formats EDF/BDF
• Interface en anglais, français et chinois
• Mise à jour automatique du firmware
• Navigation ECG par types d'arryhtmia ou position temporelle
• IMPORTANT: fonctionne uniquement avec l'appareil Holter « ECG Logger ». Nécessite la version 1.6 ou supérieure de l'appareil Holter "ECG Logger"
• Version portable prise en charge à partir de la v2.0

LOGICIEL

Le logiciel fonctionne sous Windows et prend en charge 3 langues différentes. Exécutez le programme d'installation et lisez le fichier d'aide.

NOUVELLE VERSION v2.1.0.7 SF est l'endroit unique pour le téléchargement de l'application "ECG Logger Viewer".

Étape 3: Construire l'appareil

Brève description

MATÉRIEL

L'électronique a été rendue aussi simple que possible et ne nécessite pas de PCB. Un simple morceau de Veroboard peut faire le travail.

FIRMWARE

Vous devez télécharger l'Arduino Nano avec le HEX. Le code utilise 99% de la mémoire et de nouveaux chargeurs de démarrage pourraient empêcher le téléchargement du firmware s'il y en a plus.

SF est l'endroit unique pour le téléchargement du micrologiciel de l'appareil "ECG Logger".

Remarque sur le fichier HEX et le chargeur de démarrage Arduino

L'Arduino Nano a une mémoire Flash de 32K et le bootloader utilise 2K. Sur les 30K (30 720 B) restants de Flash, le firmware utilise 30 692 octets laissant très peu d'octets libres !

Il existe deux chargeurs de démarrage différents (sélectionnables depuis Arduino IDE >> Tools >> Processor):

ATmega328P (Old Bootloader) est le bootloader " ATmegaBOOT " et attend la communication de téléchargement à 57600 bauds

ATmega328P est le bootloader " Optiboot " attend la communication de téléchargement à 115200 bauds

Alors que les véritables Arduino Nano sont fournis avec le bootloader Optiboot, les versions chinoises (utilisant le chipset USB CH341) sont chargées avec le bootloader ATmegaBOOT. La programmation des vitesses de communication est différente !

REMARQUE: Le fichier HEX actuel a été développé pour Arduino avec le chargeur de démarrage "ATmegaBOOT" mais fonctionne également avec Optiboot.