Een Arduino-gebaseerd ECG- en ademhalingsmonitoringssysteem bouwen

Onderdelen en benodigdheden

Apps en online services

• Arduino IDE

Over dit project

De ECG-ademhalings shield brengt een medisch apparaat naar een hoger niveau. Wat eerst als een ingewikkeld systeem leek voor het monitoren van de elektrische activiteit van het hart, heeft nu een nieuwe vorm aangenomen. Het nieuwe apparaat is draagbaar, minder complex en een efficiënt ECG-monitoringssysteem. Dit project laat zien hoe je de ECG-shield kunt gebruiken in combinatie met een Arduino.

De shield op je Arduino plaatsen

Plaats de ECG/Ademhalings shield op de Arduino door hem erbovenop te steken. Deze shield gebruikt de SPI-interface om te communiceren met de Arduino. De shield bevat een ICSP-header, die door nieuwere Arduino-varianten wordt gebruikt voor SPI-communicatie, en is daardoor compatibel met nieuwere varianten zoals de Yun en Due.

De Arduino-bibliotheken installeren

De Arduino-bibliotheek bevat de benodigde functies om te communiceren met de ADS1292R Shield. Volg de onderstaande stappen om de bibliotheek te downloaden en werkend te krijgen:

1. Download de bibliotheekbestanden hier.
2. Pak het archief uit. Je zou een map met de naam ads1292r_shield moeten zien.
3. Kopieer deze map naar de bibliothekenmap van je Arduino IDE. Afhankelijk van je besturingssysteem bevindt deze zich in de Arduino IDE-map of in je documentenmap. Zie hier voor meer informatie over mappenstructuren.

Voor gebruik met eerdere BrainBay- en Xively-voorbeelden, klik hier.

Processing gebruiken - Data Visualisatiesoftware (Nieuw!)

Processing is een data visualisatiesoftware, bestaande sinds 2001, die door zowel artiesten als wetenschappers wordt gebruikt. Het is een open-source coderingsframework gebaseerd op Java. Als je bekend bent met de Arduino-omgeving, is de Processing IDE vergelijkbaar en hoef je niet veel te leren!

Let op: De code voor ECG-visualisatie wordt uitgevoerd met Processing IDE versie 2.2.1.

Stap 1: Processing downloaden voor je besturingssysteem

Download Processing IDE versie 2.2.1 via de volgende links:

• macOS
• Linux 32-bit
• Linux 64-bit
• Windows 32-bit
• Windows 64-bit

Pak het archief uit en installeer de applicatie volgens de instructies van je besturingssysteem.

Stap 2: De Processing-code voor ECG-visualisatie downloaden

• Download de benodigde bestanden en mappen of clone ze naar je bureaublad vanaf GitHub.
• Het uitpakken van het archief maakt een map met de naam ads1292r_shield die de visualisatiecode bevat.
• Zoek de Processing sketchbook-map op je computer. Deze is automatisch aangemaakt toen je Processing installeerde. Afhankelijk van je besturingssysteem is het pad:
  • Windows: c:/My Documents/Processing
  • macOS: /Users/jouw_gebruikersnaam/Documents/Processing
  • Linux: /Home/jouw_gebruikersnaam/sketchbook/
• Let op: Deze map heet "Processing" op Windows/Mac en "Sketchbook" op Linux. Maak een submap met de naam "libraries" als deze nog niet bestaat.
• Kopieer/verplaats de inhoud van de map ADS1292rShield_BreakoutProcessingces_view_ecg uit de bovenstaande ads1292r_shield-map naar de Processing sketchbook-map.
• Kopieer de mappen controlP5 en gwoptics uit ADS1292rShield_BreakoutProcessinglibraries en plak ze in de libraries-map van je Processing sketchbook.
• Je bent nu klaar om je eerste ECG-meting te visualiseren vanaf de ADS1292R shield!

Stap 3: Processing openen en ces_view_ecg starten

• Als de Processing IDE open was, sluit hem dan en open hem opnieuw om de bibliotheken en sketches te vernieuwen. De repositories worden niet ververst als de IDE open was tijdens het bijwerken van de sketches en bibliotheken.
• Dubbelklik op een van de .pde-bestanden in de ces_view_ecg-map om alle ECG-code in de Processing IDE te openen.
• Als alles tot nu toe goed ging, zou klikken op de "run"-knop linksboven in de IDE de code moeten uitvoeren! Als dit niet lukt, controleer of je de bibliotheken correct hebt geïnstalleerd en of je versie 2.2.1 van Processing gebruikt.
• Zodra de GUI draait, selecteer de poort die verbonden is met de ECG vanuit de dropdown "SELECT PORT" (zoals in de afbeelding hieronder getoond).

• Zodra de poortselectie correct is, wordt de knop "START" geactiveerd. Klik op "START" om de visualisatie te starten.
• Je zou nu de ECG-golf moeten zien, gegenereerd met waarden verkregen van de ADS1292R Shield Breakout Board.

De ECG-elektroden aansluiten

Er wordt een 3-elektrodenkabel met een standaard stereo-jack meegeleverd. Je kunt de elektroden samen met de kabel aan de shield verbinden. De onboard elektrode-interface is hieronder gemarkeerd voor gemakkelijke lokalisatie.

De andere kant van de elektrodeconnector verbindt met snap-op elektroden die op het lichaam worden geplakt. Voor testdoeleinden kun je een ECG-simulator gebruiken om invoer aan het bord te geven.

Waarschuwing: Bij het aansluiten van de elektroden op het lichaam is het veiliger om de hoofdvoeding van de Arduino te ontkoppelen. Als je de Arduino bijvoorbeeld gebruikt met een laptop, is het een veilige optie om de batterijlader van de laptop los te koppelen.

De elektroden op het lichaam plaatsen

Belangrijke mededeling: Dit apparaat is NIET bedoeld voor gebruik als medische diagnostische apparatuur. Het is uitsluitend bedoeld voor evaluatie- en onderzoeksdoeleinden.

Veiligheidswaarschuwing: Wees voorzichtig bij het aansluiten van de elektroden op het lichaam wanneer de Arduino is aangesloten op de USB-poort van je computer. Zorg ervoor dat de hoofdvoeding van je laptop is ontkoppeld, zodat er geen directe verbinding ontstaat tussen de aarding en je lichaam.

Code

ProtoCentral ADS1292R Arduino Library

Arduino-bibliotheek voor het gebruik van de ProtoCentral ADS1292R shield: GitHub

Schema's

ProtoCentral ADS1292R Arduino Shield Schema's

Schema's: GitHub