Arduino-basiertes EKG- und Atemüberwachungssystem bauen

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Über dieses Projekt

Das EKG-Atmung-Shield hebt ein medizinisches Gerät auf eine neue Ebene. Was wie ein kompliziertes System zur Überwachung der elektrischen Herzaktivität aussah, hat eine neue Form angenommen. Das neue Gerät ist tragbar, weniger komplex und ein effizientes EKG-Überwachungssystem. Dieses Projekt zeigt, wie man das EKG-Shield zusammen mit einem Arduino verwendet.

Verbinden des Shields mit dem Arduino

Verbinden Sie das EKG/Atmung-Shield mit dem Arduino, indem Sie es auf den Arduino aufstecken. Dieses Shield nutzt die SPI-Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Arduino. Das Shield verfügt über einen ICSP-Header, der von neueren Arduino-Varianten für die SPI-Kommunikation verwendet wird, und ist daher mit neueren Varianten wie dem Yun und Due kompatibel.

Installation der Arduino-Bibliotheken

Die Arduino-Bibliothek enthält die Funktionen, die zur Kommunikation mit dem ADS1292R-Shield erforderlich sind. Befolgen Sie die folgenden Schritte, um die Bibliothek herunterzuladen und funktionsfähig zu machen:

1. Laden Sie die Bibliotheksdateien von GitHub herunter.
2. Entpacken Sie das Archiv. Sie sollten einen Ordner namens „ads1292r_shield“ sehen.
3. Kopieren Sie diesen Ordner in den Bibliotheken-Ordner Ihrer Arduino IDE. Je nach Betriebssystem befindet sich dieser entweder im Arduino-IDE-Ordner oder in Ihrem Dokumente-Ordner. Weitere Informationen zu Ordnerstrukturen finden Sie hier.

Für die Verwendung mit früheren BrainBay- und Xively-Beispielen klicken Sie hier.

Verwendung von Processing – Datenvisualisierungssoftware (Neu!)

Processing ist eine seit 2001 existierende Datenvisualisierungssoftware, die von Künstlern und Wissenschaftlern gleichermaßen genutzt wird. Es handelt sich um ein Open-Source-Coding-Framework auf Java-Basis. Wenn Sie mit der Arduino-Umgebung vertraut sind, ist die Processing IDE ähnlich und die Lernkurve ist gering.

Hinweis: Der Code für die EKG-Visualisierung wird mit Processing IDE Version 2.2.1 ausgeführt.

Schritt 1: Processing für Ihr Betriebssystem herunterladen

Laden Sie Processing IDE Version 2.2.1 von den folgenden Links herunter:

• MAC OS
• Linux 32-bit
• Linux 64-bit
• Windows 32-bit
• Windows 64-bit

Entpacken Sie nach dem Download das Archiv und installieren Sie die App gemäß Ihrem Betriebssystem.

Schritt 2: Processing-Code für die EKG-Visualisierung herunterladen

• Laden Sie die notwendigen Dateien und Verzeichnisse herunter oder klonen Sie sie von GitHub auf Ihren Desktop.
• Das Entpacken des Archives sollte einen Ordner namens „ads1292r_shield“ erzeugen, der den Visualisierungscode enthält.
• Suchen Sie das Processing-Sketchbook-Verzeichnis auf Ihrem Computer. Dieses wurde automatisch bei der Installation von Processing erstellt. Je nach Betriebssystem lautet der Pfad:
  • Windows: c:/My Documents/Processing
  • MAC: /Users/your_user_name/Documents/Processing
  • Linux: /Home/your_user_name/sketchbook/
• Hinweis: Dieses Verzeichnis heißt auf Windows/Mac „Processing“ und auf Linux „Sketchbook“. Erstellen Sie ein Unterverzeichnis namens „libraries“, falls noch keines existiert.
• Kopieren Sie den Inhalt des Ordners ADS1292rShield_BreakoutProcessingces_view_ecg aus dem oben genannten „ads1292r_shield“-Verzeichnis in das Processing-Sketchbook-Verzeichnis.
• Kopieren Sie abschließend die Ordner controlP5 und gwoptics aus ADS1292rShield_BreakoutProcessinglibraries in das Bibliotheken-Verzeichnis Ihres Processing-Sketchbooks.
• Sie sind nun bereit, Ihre erste EKG-Ablesung vom ADS1292R-Shield zu visualisieren!

Schritt 3: Processing öffnen und ces_view_ecg starten

• Falls die Processing IDE geöffnet war, schließen Sie sie und öffnen Sie sie erneut, um Bibliotheken und Sketches zu aktualisieren. Die Repositories werden nicht aktualisiert, wenn die IDE während der Aktualisierung von Sketches und Bibliotheken geöffnet war.
• Doppelklicken Sie auf eine beliebige .pde-Datei im ces_view_ecg-Verzeichnis, um den gesamten EKG-Code in der Processing IDE zu öffnen.
• Wenn bisher alles korrekt war, sollte ein Klick auf den „Run“-Button oben links in der IDE den Code ausführen! Falls nicht, stellen Sie sicher, dass Sie die Bibliotheken korrekt installiert haben und Processing Version 2.2.1 verwenden.
• Sobald die GUI läuft, wählen Sie den mit dem EKG verbundenen Port im Dropdown-Menü „SELECT PORT“ aus (siehe Abbildung unten).

• Sobald die Portauswahl korrekt ist, wird der „START“-Button aktiviert. Klicken Sie auf „START“, um die Visualisierung zu starten.
• Sie sollten die EKG-Welle sehen, die mit den Werten vom ADS1292R Shield Breakout Board generiert wird (siehe Abbildung unten).

Anschließen der EKG-Elektroden

Ein 3-Elektroden-Kabel mit einer standardmäßigen Stereo-Klinke wird zusammen mit dem Shield geliefert. Sie können die Elektroden zusammen mit dem Kabel an das Shield anschließen. Die onboard Elektroden-Schnittstelle ist unten zur einfachen Lokalisierung hervorgehoben.

Die andere Seite des Elektrodensteckers wird an Snap-On-Elektroden angeschlossen, die am Körper befestigt sind. Zu Testzwecken können Sie einen EKG-Simulator verwenden, um Eingangssignale an das Board zu liefern.

Platzieren der Elektroden am Körper

Code

ProtoCentral ADS1292R Arduino Bibliothek

Arduino-Bibliothek zur Verwendung des ProtoCentral ADS1292R Shields: GitHub Repository

Schaltpläne

ProtoCentral ADS1292R Arduino Shield Schaltpläne

Schaltpläne: GitHub Repository