Elektrokardiogramų ir ritmogramų signalų perdavimas nedideliu atstumu į

mobiliuosius Android tipo įrenginius, taupant energijos ir duomenų srauto

perdavimo sąnaudas.

Dalius Miežinis, Laimutis Telksnys. VU Matematikos ir informatikos

institutas

- Nagrinėjama elektrokardiogramų ir ritmogramų signalų perdavimo nedideliu atstumu į mobiliuosius Android tipo įrenginius problema.- Aparti energijos tausojimo ir taupaus duomenų srauto perdavimo klausimai. Išnagrinėtos elektrokardiogramų ir ritmogramų signalų perdavimo nedideliu atstumu į mobiliuosius Android tipo įrenginius įgyvendimo priemonės.- Pasiūlyta taupaus elektrokardiogramų ir ritmogramų signalų perdavimo nedideliu atstumu į mobiliuosius Android tipo įrenginius schema.

- Žmogaus kūnas pateikia labai platų spektrą duomenų, kuriuos analizuojant įvairiais tyrimais ir atpažinimo sistemomis, galima spręsti apie žmogaus sveikatą.

- Svarbu pasirinkti ir technologiją, kuri bus naudojama signalo perdavimui.

- Technologinių sprendimų buvo nemažai, tačiau kol kas nei viena iš technologijų iki galo nepavyksta taupiai ir sparčiai perduoti norimų širdies elektrokardiogramų ir ritmogramų.

- Perduodant Elektrokardiogramas duomenų perdavimo kiekis yra apie 2000 kartų didesnis nei perduodant ritmogramas.

- Perduoti ritmogramai reikalingas kanalas, galintis perduoti 2 - 4 baitus per sekundę.

- Elektrokardiogramai apie 2000 – 4000 baitų per sekundę.

- Duomenis atnaujinti kas sekundę. - Toks duomenų srautas yra labai imlus

energijos suvartojimo požiūriu.

- Signalų nereikia perduoti vienu metu abiejų, juos galime perduoti abu tik įvykus vienokiam ar kitokiam ritmogramos pakitimams ar širdies ritmo sutrikimui.

Taupaus perdavimo siūlymas- Naudojama specialiai parinkta aparatinė

įranga tausojanti energijos šaltinį.- Naudojama specialiai parinkta

programinė įranga.- Taupant pačių duomenų perdavimo

sąnaudas, kai perduodami dideli duomenų paketai, tik tuomet, kai tai yra būtina.

- RR duomenis ir juose atpažintus sutrikimus reikia perduoti nuolatos

- EKG perduoti tik tuomet kai to reikia.- įvykus širdies veiklos sutrikimui

perduodant EKG kelių sekundžių laiko intervale prieš ir po incidento.

`

EKS Siųstuvas

EKG Jutiklis su atmintimi

RR Matuoklis

RR Sutrikimų Atpažintuvas

EKS Imtuvas

Jungiklis

RR (i)EKG (t)

RR (i’)

EKS (t)

`

1 pav. Duomenų perdavimo iš jutiklio į imtuvą blokinė schema.

t‘ – laiko momentas, kai aptiktas ritmogramos sutrikimas RR (i').

Duomenų imtuvui perduodamas signalas:

Mobilumas,

komunikacinis lankstumas

(PDA)

Telepriežiūra

Pacientas Telemonito-

ringo įrenginiai

Duomenys

Telemonitoringas

Neklinikinė aplinka

Paciento namuose, greitosios pagalbos automobiliuose .…bet kur

Telemedicina

Taupomas laikas, sumažinamos išlaidos, padidėja medicinos kokybė

Žmonių patogumo užtikrinimas

Panaudojimas::

2 pav. Bendra EKG telemonitoringo schema

EKG monitoringo sistema

Bendrosios monitoringo veikimo schemos techninė specifikaciją sudaro šios dalys:- Diferencinis stiprintuvas- Analoginis/skaitmeninis keitiklis- RS232 sąsajos adapteris- Mikrovaldiklis ATmega 8, turintis 10 bitų analoginį/skaitmeninį keitiklį- Programinė įranga- EKG signalo juostos plotis 0,1 – 250 Hz - Žemo dažnio filtras, kurio juosta 0,1 – 50 Hz.

EKG ir RR signalų jutikliaiai

RR (i)

3 pav. Elektrokardiogramos signalo pavyzdys

5 pav. Elektrokardiogramos fragmentas

Laiko intervalas

Trukmė, ms

QRS kompleksas

70 – 110

R – R 600 – 1000P – Q 150 – 200S – T iki 320Q – T iki 440

1 lentelė. EKG laiko intervalų trukmės sveikam žmogui

  UI , mV

UII , mV

UIII , mV

P0,01 – 0,12

0 – 0,19 0 – 0,13

Q 0 – 0,16 0 – 0,18 0 – 0,28

R0,07 – 1,13

0,18 – 1,68

0,03 – 1,31

S 0 – 0,36 0 – 0,49 0 – 0,55

T0,06 – 0,42

0,06 – 0,55

0 – 0,3

2 lentelė. EKG dantelių įtampos amplitudžių vertės sveikam žmogui

EKG ir RR signalų duomenų perdavimo priemonės

7 pav. EKG jutiklis.

DT189A jutiklis

Diapazonas: 0 – 5 V

Skiriamoji geba (12-bit):

1.23 mV

Rekomenduojamas duomenų nuskaitymo dažnis:

100 matavimai per sekundę

Įtampos apsauga:

4 kV

Stiprinimas 1mV kūno potencialas atitinka 1V jutiklyje

   

Techninės pastabos - Elektrodai turi būti laikomi šaltoje, švarioje, sausoje, hermetiškoje taroje. Tačiau net ir hermetiškoje taroje laikomi elektrodai negali būti laikomi ilgiau nei metus. - Metaliniai ar magnetiniai daiktai ant kūno gali trikdyti EKG signalus. - Jutiklis yra elektriškai izoliuotas nuo žmogaus kūno, tai išvengiama elektrošoko. Grandinėje tai daroma 2 būdais: - a. Jutiklio signalas siunčiamas į žmogaus kūną per optiškai izoliuotą aplinką (optoporą- angl. optocoupler). - b. Jutiklio maitinimo grandinė pajungiama per transformatorių nuo maitinimo linijos- tai taip pat puikus linijos elektrinio atskyrimo metodas. Pats transformatorius yra apsaugotas nuo per didelės įtampos iki 4000V.

Standartinė Shimmer komplektacija. - MSP430 mikrokontroleris (8mHZ, 16 Bit), - Bluetooth sąsaja – RN-42, 802.15.4 radijo - TI CC2420, - Integruota 2GB mikro SD kortelė, - 450mAh kraunama Li-ion baterija, - Stilingas korpusas ir lengvai pritaikoma konfigūracija vartotojo poreikiams.

8 pav. EKG jutiklis.

ECG Sensor Specifications- 1 x ECG Daughter Board- 1 x ECG Enclosure- ECG Daughter Board Specification Overview:Current Draw: 180µA (leads connected)Gain*: 175- Max Signal Range before Clipping*: 17mV- Frequency Range*: .05Hz-159Hz- Leads: Lead II, Lead III. Lead I can be computed after sampling- Ground: Wilson Type Driven Ground- Input Protection: ESD and RF/EMI filtering, Current limiting- Connections: Left Arm, Right Arm, Left Leg, Right Leg. All connections via Hospital-Grade 1.5mm Touchproof IEC/EN 60601-1 DIN42-802 jacks* Calculated specification, exact value subject to environmental and component variation

Išvados- Išnagrinėti Android aplinkoje

veikiančių dėvimų priemonių elektrokadiogramų ir ritmogramų signalų stebėsenai ir stebimų signalų belaidžiam taupiam perdavimui kelių metrų atstumu panaudojimo klausimai.

- Situacijos aptarimo rezultatai gali padėti racionaliau parinkti techninę ir programinę įrangą kuriant naujas, tobulesnes priemones įprastai, netrukdomai gyvenančių žmonių širdies funkcionavimo būsenų stebėsenai įgyvendinti.