ECG Acquisition

Electrocardiography (ECG) is a biomedical technique that has been in use for many decades and has proven to be a powerful tool for various medical applications. The recent advancements of microelectronics and the establishment of the Internet of Things (IoT) have presented new opportunities for making various technologies widely available. Our goal was to design and build an inexpensive, portable and accurate ECG device that could be used in numerous configurations and situations. We began our study by getting familiarized with cardiac functions and ECG interpretation from a medical standpoint, focusing on the information required for our application. Then, after researching and experimenting with various hardware, we built and tested a system that acquires ECG signals and transmits them to a computer for visualization and storage. Having gotten satisfactory initial results, we redesigned the system, focusing on its portability, final cost and availability of components.

Transcript

1. 1 A Portable and Accessible ECG Acquisition System Παππάς Ανδριανός Χονδρού Μαρία Καραΐσκου Αγγελική-Ηλέκτρα Κωλέτσης Δημήτρης
2. μου κανε την καρδιά, περιβόλι… ράγισε η καρδιά μου... πήγε η καρδιά μου στην Κούλουρη... “Η καρδιά μου χτυπά μόνο για σένα” “Πήγε” από καρδιά... 2/21
3. Περιεχόμενα 1.Το Ηλεκτροκαρδιογράφημα 1.1 Ανάγκη για ηλεκτροκαρδιογράφημα 1.2 Σημερινοί ECG-Εφαρμογές 1.3 Ιστορική Αναδρομή 1.4 Το φυσιολογικό καρδιογράφημα 1.5 Απαγωγές Συμβατικού ΗΚΓ 2.Υλοποίηση 2.1 Analog Front End 2.2 Πρωτότυπο 2.3 Επανασχεδίαση 2.4 Τελικό Αποτέλεσμα 3/21
4. Περιεχόμενα 1.Το Ηλεκτροκαρδιογράφημα 1.1 Ανάγκη για ηλεκτροκαρδιογράφημα 1.2 Σημερινοί ECG-Εφαρμογές 1.3 Ιστορική Αναδρομή 1.4 Το φυσιολογικό καρδιογράφημα 1.5 Απαγωγές Συμβατικού ΗΚΓ 2.Υλοποίηση 2.1 Analog Front End 2.2 Πρωτότυπο 2.3 Επανασχεδίαση 2.4 Τελικό Αποτέλεσμα 4/21
5. Εισαγωγή - Ανάγκη για ΗΚΓ • Ανώδυνη εξέταση - διάρκεια 5’ • Καταγραφή πολλών δυσλειτουργιών: - Υπερτροφία καρδιάς - Ισχαιμία / Έμφραγμα του μυοκαρδίου - Αποκλεισμοί περιοχών από τη μη διέλευση του αίματος - Βιοχημικές διαταραχές στους ηλεκτρολύτες / τοξικές αντιδράσεις φαρμάκων - Αρρυθμίες - Διαταραχές ΗΚΓ (λύση, π.χ. η εμφύτευση απινιδωτή) - Τεστ κοπώσεως (στεφανιαία καρδιακή νόσος) 5/21
6. Παραδείγματα Εφαρμογών 6/21
7. Ιστορική Αναδρομή 7/21
8. Το φυσιολογικό ΗΚΓ • Καταγράφει ρυθμό και ηλεκτρική δραστηριότητα του ερεθισματαγωγού συστήματος P R Q S T 8/21
9. Η λύση Μέτρηση φασικής διαφοράς Καθορισμένες θέσεις ηλεκτροδίων λήψης Σύγκριση με φυσιολογικό ΗΚΓ Δυναμικό διέγερσης Πτώση τάσης (απόσταση από πηγή ) Το πρόβλημα 9/21
10. Απαγωγές ηλεκτροδίων λήψης Διπολικές Μονοπολικές Απαγωγές 10/21
11. Περιεχόμενα 1.Το Ηλεκτροκαρδιογράφημα 1.1 Ανάγκη για ηλεκτροκαρδιογράφημα 1.2 Σημερινοί ECG-Εφαρμογές 1.3 Ιστορική Αναδρομή 1.4 Το φυσιολογικό καρδιογράφημα 1.5 Απαγωγές Συμβατικού ΗΚΓ 2.Υλοποίηση 2.1 Analog Front End 2.2 Πρωτότυπο 2.3 Επανασχεδίαση 2.4 Τελικό Αποτέλεσμα 11/21
12. Υλοποίηση Analog Front- End (A.F.E.) Analog Input (audio card) ADC Digital Input (USB comm.) Ψηφιακά Φίλτρα Απεικόνιση / Εκτύπωση 12/21
13. Analog Front-End • Eνισχυτές και φίλτρα • Εξειδικευμένα Κυκλώματα • Έτοιμο ολοκληρωμένο κύκλωμα A.F.E. Ενίσχυση Φιλτράρισμα 13/21
14. Αρχική Υλοποίηση – AD620 & 3130 14/21
15. Επανασχεδίαση • Απλοποίηση κυκλώματος • Κόστος • • Τελικό Μέγεθος 15/21
16. AD8232 (Analog Devices) • Εξειδικευμένο AFE • Για ECG κυρίως 16/21
17. Τελικό Schematic 17/21
18. Τελικό Σχέδιο 18/21
19. Layers / Masks Copper Mask Solder Mask Silk Mask Drill Mask 19/21
20. 3D απεικόνιση της πλακέτας 20/21
21. 21/21 Ευχαριστούμε Schematic: github.com/pappasadrian/ECG-frontend Slides: speakerdeck.com/pappasadrian/ecg-acquisition