Обычное дело: мы используем cookie. Здесь можно узнать зачем
Хорошо

Обработка сигналов в реальном времени для портативного электрокардиографа

Устройство закрепляется на теле испытуемого и собирает данные об уровне шума и сердечном ритме человека. Эти данные передаются на мобильное приложение в реальном времени для дальнейшего изучения.
Скорость передачи данных – 2 Мбайта/с
Передача измерений по Bluetooth в реальном времени
Временное хранилище на случай потери соединения
Введение
Запрос
Решение
Сложности
Выполненные работы
Технологии
Итоги

Введение

Шум может навредить. Он вызывает стресс, что может ускорять сердцебиение и повышать кровяное давление.
Наш заказчик – университет, в котором исследуют негативное воздействие шума на кардиоваскулярную систему детей и взрослых.
Для участников эксперимента Исследовательский центр университета разработал портативный кардиограф. Устройство записывает сердечный ритм и индивидуальные уровни шума. Эти данные позволяют ученым анализировать зависимость сердечного ритма и его вариабельности (ЧСС и ВСР) от уровня шума.

Запрос

Команда исследователей искала опытного разработчика, который смог бы написать прошивку для портативного электрокардиографа. Им также требовалось создать приложение, способное визуализировать данные для дальнейшего изучения сердечного ритма.

Решение

КЕДР Solutions разработала прошивку для электрокардиографа, которая позволяет устройству выполнять свои функции: записывать данные со всех датчиков и отправлять их на мобильные телефоны по Bluetooth, где эта информация отображается в реальном времени. Мы также разработали приложение под Android.
Электроды, которые фиксируют сердечный ритм и приложение на Android, в котором выводятся данные после ЭКГ
Электроды для ЭКГ и приложение под Android

Принцип работы

На кожу участников эксперимента (детей и взрослых) помещается портативный электрокардиограф. Пока они занимаются повседневными делами, устройство считывает электрические импульсы сердца, а микропроцессор обрабатывает и записывает их. В конце дня участники эксперимента возвращаются в лабораторию. Исследователи снимают устройство и изучают реакцию сердца на окружающий шум, в том числе шум от дорожного транспорта и самолетов.
Десктопное приложение, в котором выводится график сердечного ритма

Сложности проекта и их решение

Главная функция прошивки – обеспечить передачу данных в реальном времени с портативного электрокардиографа на смартфоны Android по Bluetooth 4.0 и выше. Как только данные попадают на смартфон, к пакету данных добавляются GPS-координаты телефона. Устройство собирает данные со следующих датчиков:

  • ЭКГ: 250 Гц
  • Акселерометр: 30 Гц
  • Термодатчик: 1 Гц
  • Микрофон: 11,2 кГц

Мы должны были обеспечить непрерывную передачу данных. Чтобы устройство могло хранить данные при потере соединения со смартфоном, мы создали временное хранилище данных на его флеш-памяти.

Другая техническая сложность была связана со скоростью передачи Bluetooth-каналов. Заказчик требовал, чтобы она составляла 2 Мбайта/с. Однако после расчетов мы поняли, что реалистичная скорость окажется меньше – в данном случае 2-3 Кбайта/с. Для оптимизации скорости передачи наша команда применила сжатие данных.
Специалисты КЕДР Solutions собрали прототип электрокардиографа и разработали приложение под Android, в котором выводятся результаты ЭКГ
Прототип электрокардиографа и приложение под Android, на которое передаются данные

Выполненные работы

  • Разработка прошивки
  • Разработка приложения под Android

Использованные технологии

nRF51 с поддержкой BLE 4.0 и ядром Cortex-M0
в качестве микроконтроллера устройства.
FreeRTOS
для разработки прошивки.
C/C++, Microsoft Visual Studio с плагином Visual GDB
для написания прошивки.
Android Studio и Java
для написания приложение под Android.
Микрофон, ЭКГ, акселерометр и термодатчик
в качестве сенсорной подсистемы устройства.

Итоги

Портативный электрокардиограф и удобное мобильное приложение позволили ученым исследовать воздействие шума на кровяное давление и сердечный ритм у детей и взрослых.
  • Скорость передачи данных в реальном времени: 2 Кбайта/с
  • Потеря данных: <0.001%
  • Непрерывная запись: 8-12 часов

Обратная связь по проекту:

“
Команда КЕДР Solutions помогла нам уточнить требования к проекту и изменить архитектуру системы, чтобы добиться конечной цели. Я бы сказал, в числе самых ценных качеств компании – гибкость и энтузиазм как разработчиков, так и руководителей проекта.
Глава исследовательского центра
Связаться с нами
Оставьте контактные данные, и мы свяжемся с вами в ближайшее время