Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH)

Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH) Thiết kế và thi công hệ thống thu thập tín hiệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua Smart phone (Đề tài NCKH)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG THU THẬP TÍN HIỆU ĐIỆN TIM ECG CĨ HIỂN THỊ TÍN HIỆU QUA SMART PHONE SV2020 - 16 Chủ nhiệm đề tài: Trần Trung Đức TP Hồ Chí Minh, 07/2020 Số hiệu: HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần sốt xét: 00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG THU THẬP TÍN HIỆU ĐIỆN TIM ECG CĨ HIỂN THỊ TÍN HIỆU QUA SMART PHONE SV2020 - 16 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kĩ thuật SV thực hiện: Trần Trung Đức Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 161290 , Điện-Điện tử Ngành học: Kĩ thuật Y sinh Nam, Nữ: Nam Năm thứ:04 /Số năm đào tạo: 04 Người hướng dẫn: Thạc sĩ Nguyễn Thanh Nghĩa TP Hồ Chí Minh, 07/2020 Số hiệu: HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét: 00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 MỤC LỤC Mục lục i Danh mục bảng iii Danh mục hình ảnh iv Danh mục từ viết tắt vii Thông tin kết nghiên cứu đề tài ix MỞ ĐẦU a TỔNG QUAN b LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .2 c MỤC TIÊU d PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .3 e ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU f PHẠM VI NGHIÊN CỨU Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 TỔNG QUAN VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA TIM VÀ ĐIỆN TIM 1.2.1 Mô tả sơ lược nguyên lý hoạt động tim 1.2.2 Sơ lược điện tim 1.2.3 Phương pháp ghi điện tim 1.3 LÝ THUYẾT VỀ BỘ LỌC SỐ .10 1.4 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ANDROID 11 1.4.1 Khái niệm Android 11 1.4.2 Kiến trúc Android 11 1.5 GIỚI THIỆU VỀ TCP/IP 12 1.6 GIỚI THIỆU VỀ SERVER .12 1.7 GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 13 1.8 GIỚI THIỆU VỀ WEB 13 1.8.1 Giới thiệu .13 1.9 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 14 1.9.1 Giới thiệu .14 1.9.2 LUA ESP8266 CP2102 Nodemcu WIFI Module 14 1.9.3 ADS1292R ECG Module Sensor 15 1.9.4 Monochrome 7-pin SSD1306 0.96” OLED display 16 1.10 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH 17 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 18 2.1 GIỚI THIỆU 18 2.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG .18 2.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 18 2.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 19 2.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .40 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: i Chương THI CÔNG HỆ THỐNG .42 3.1 GIỚI THIỆU 42 3.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 42 3.2.1 Thi công bo mạch 42 3.2.2 Lắp ráp kiểm tra 43 3.3 ĐÓNG GÓI BỘ ĐIỀU KHIỂN .46 3.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG .49 3.4.1 Lưu đồ giải thuật 49 3.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 52 3.5 LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG 54 3.5.1 Lưu đồ giải thuật 54 3.6 LẬP TRÌNH SERVER 59 3.6.1 Lưu đồ giải thuật 60 3.6.2 Phần mềm lập trình cho Database 61 3.6.3 Phần mềm lập trình cho Server 62 3.6.4 Kết nối database, server, smartphone 63 3.7 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 65 3.7.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng .65 3.7.2 Quy trình thao tác 66 Chương KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ 67 4.1 KIẾN THỨC ĐẠT ĐƯỢC 67 4.2 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG 68 4.2.1 Thi công phần cứng .68 4.2.2 LẬP TRÌNH CHO PHẦN CỨNG 69 4.3 KẾT QUẢ PHẦN MỀM 71 4.3.1 PHẦN MỀM ANDROID 71 4.3.2 SERVER 72 4.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 74 4.4.1 KẾT QUẢ ĐO NHIỀU VỊ TRÍ .74 4.4.2 SO SÁNH KẾT QUẢ VỚI THIẾT BỊ KHÁC 76 4.4.3 GIẢI THÍCH 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .81 a KẾT LUẬN 81 b KIẾN NGHỊ .81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .82 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: ii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các chân chức sử dụng giao tiếp SPI 27 Bảng 2.2: Các chân chức Oled SSD1306 28 Bảng 2.3: Dòng tiêu thụ chế độ truyền nhận liệu 32 Bảng 2.4: Đặc tính điện SSD1306 33 Bảng 2.5: Bảng liên hệ dòng sạc điện trở 36 Bảng 3.1: Danh sách linh kiện 43 Bảng 4.1: Thông số điện tim vị trí đo khác 76 Bảng 4.2: So sánh tính xác tính tốn nhịp tim với thiết bị khác 77 Bảng 4.4: Thông số điện tim so sánh máy 78 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Chu kỳ hoạt động tim Hình 1.2: Điện hoạt động – Các trình điện học tim Hình 1.3: Các thành phần sóng điện tâm đồ Hình 1.4: Sơ đồ mắc chuyển đạo mẫu Hình 1.5: Tam giác Einthoven Hình 1.6: Cách đấu cực trung tâm mắc chuyển đạo đơn cực chi Hình 1.7: Sơ đồ mắc chuyển đạo đơn cực chi sau cải tiến Hình 1.8: Vị trí đặt điện cực thăm dị chuyển đạo trước tim 10 Hình 1.9: Mặt phẳng nằm ngang với trục chuyển đạo 10 Hình 1.10: Kiến trúc hệ điều hành Android 11 Hình 1.11: Module Wifi LUA ESP8266 CP2102 Nodemcu 14 Hình 1.12: Sơ đồ chân Module Wifi LUA ESP8266 CP2102 Nodemcu 14 Hình 1.13: Mơ-đun cảm biến ADS1292R 15 Hình 1.14: Màn hình Oled 16 Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống 18 Hình 2.2: Sơ đồ khối ADS1292R 19 Hình 2.3: Sơ đồ mạch khuyếch đại vi sai 20 Hình 2.4: Sơ đồ mạch khuyếch đại vi sai ADS1292R 21 Hình 2.5: ADC Sigma-delta 21 Hình 2.6: Sơ đồ mơ hình tốn ADC sigma-delta 22 Hình 2.7: Sơ đồ khối tham chiếu 23 Hình 2.8: IC chuyển đổi mức logic 23 Hình 2.9: Sơ đồ mạch tín hiệu ECG 24 Hình 2.10: Module điện tim ADS1292R 25 Hình 2.11: Vi điều khiển ESP8266EX 25 Hình 2.12: Sơ đồ khối ESP8266EX 26 Hình 2.13: Sơ đồ mạch chân reset ESP8266 27 Hình 2.14: Sơ đồ khối SSD1306 29 Hình 2.15: Sơ đồ ghi liệu vào SSD1306 31 Hình 2.16: IC TP4056 35 Hình 2.17: Mạch ứng dụng TP4056 35 Hình 2.18: Module nguồn có báo vệ Pin 36 Hình 2.19: Sơ đồ ngun lý tồn mạch 41 Hình 3.1: Sơ đồ mạch in 42 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: iv Hình 3.2: Sơ đồ bố trí linh kiện 43 Hình 3.3: Mạch in giấy 44 Hình 3.4: Tác dụng nhiệt lên boar đồng giấy in 44 Hình 3.5: Board ăn mòn khoan lỗ chân linh kiện 45 Hình 3.6: Lắp ráp ADS1292R TP4056 45 Hình 3.7: Mặt board mạch 46 Hình 3.8: Thiết kế hộp đựng 47 Hình 3.9: Hồn thiện thiết kế hộp đựng (ảnh mơ hình) 48 Hình 3.10: Thi công lắp phần vào hộp đựng 49 Hình 3.11: Lưu đồ khối hệ thống 49 Hình 3.12: Lưu đồ chương trình kết nối wifi 50 Hình 3.13: Chương trình lấy liệu 51 Hình 3.14: Lưu đồ chương trình Gửi Hiển thị liệu 51 Hình 3.15: Giao diện IDE 52 Hình 3.16: Thêm đường dẫn cho Board 53 Hình 3.17: Thêm Board để lập trình 53 Hình 3.18: Lưu đồ giải thuật ứng dụng điện thoại 54 Hình 3.19: Lưu đồ giải thuật khối Login 55 Hình 3.20: Lưu đồ giải thuật chương trình Information and load data 56 Hình 3.21: Lưu đồ giải thuật chương trình Get and save data 57 Hình 3.22: Các bước tạo project 58 Hình 3.23: Giao diện thiết kế giao diện cho ứng dụng 58 Hình 3.24: Giao diện lập trình chức cho ứng dụng 59 Hình 3.25: Các bước để xuất File APK 59 Hình 3.25: Lưu đồ giải thuật xác thực đăng nhập vào ứng dụng 60 Hình 3.26: Lưu đồ giải thuật giao tiếp liệu ứng dụng Database 61 Hình 3.27: Giao diện đăng nhập phpMyAdmin 61 Hình 3.28: Tạo sở liệu 62 Hình 3.29: Kết sau hoàn thành tạo bảng CSDL 62 Hình 3.30: Giao diện làm việc phần mềm Subline Text 63 Hình 3.31: Các bước tạo Website miễn phí 000webhost 64 Hình 3.32: Kết sau tạo Website 64 Hình 3.33: Giao diện Quản lý “Database” “Quản lý File” 65 Hình 3.34: Quay trình thao tác sử dụng hệ thống đo ECG 66 Hình 4.1: Tổng thể bên ngồi sản phẩm 68 Hình 4.2: Bên sản phẩm 68 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: v Hình 4.3: Màn hình trạng thái hệ thống 69 Hình 4.4: Tín hiệu thơ từ cảm biến 69 Hình 4.5: Tín hiệu qua lọc thành phần DC 70 Hình 4.6: Tín hiệu qua lọc thơng thấp 70 Hình 4.7: Kết tính tốn nhịp tim 71 Hình 4.8: Giao diện ứng dụng điện thoại 72 Hình 4.9: Các bảng sở liệu tạo 73 Hình 4.10: Các liệu bảng CSDL Login_imfomation 73 Hình 4.11: Các liệu lưu lên bảng CSDL user_imfomation_v1 73 Hình 4.12: Kết gắn điện cực ngực 74 Hình 4.13: Kết gắn điện cực tay 75 Hình 4.14: Kết gắn điện cực chi 75 Hình 4.15: Kết đo từ máy phát điện tim mô 76 Hình 4.16: Kết tín hiệu ECG đo thiết bị từ sinh viên 77 Hình 4.17: Biểu đồ so sánh nhịp tim trung bình 79 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT A/D ADC APP ART BLE BSS CIC CPU DAC DBMS DCF DHCP DNS DVM ECG FIR FTP HR HTML HTTP I/O I2C IC IEEE IIR IOS IoT IP N/T NTC Op-Amp PHP PWM QR RDBMS ROM SMTP SPI SQL TCP UDP URL USB VOM Analog to Digital Analog to Digital Converter Application Android Runtime Bluetooth Low Energy Basic Service Set Cascaded Integrator–Comb Central Processor Unit Digital to Analog Converter Database Management System Distributed Control Function Dynamic Host Configuration Protocol Domain Name System Máy ảo java Electrocardiogram Finite Impulse Response File Transfer Protocol Heart Rate HyperText Markup Language HyperText Transfer Protocol Input/Output Inter-Intergrated Circuit Integrated Circuit Institute of Electrical and Electronics Engineers, Infinite Impulse Response Internetwork Operating System Internet of Things Internet Protocol Nhĩ/Thất Negative Temperature Coefficient Operator Amplifier Hypertext Preprocessor Pulse-width modulation Quick Response Relational Database Management System Read-Only Memory Simple Mail Transfer Protocol Serial Peripheral Interface Structured Query Language Transmission Control Protocol User Datagram Protocol Uniform Resource Locator Universal Serial Bus Volt-Ohm-Milliammeter Số hiệu: HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét: 00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: vii VPS WIFI WPA Virtual Private Server Wireless Fidelity Wi-Fi Protected Access Số hiệu: HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét: 00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: viii Tín hiệu thu từ cảm biến tín hiệu chưa xử lý Hình 4.4 tín hiệu thu từ cảm biến Tín hiệu chuyển tương tự sang số 24bit hiển thị qua cổng Serial phần mềm Arduino IDE Đặc điểm tín hiệu bị dịch chuyển thành phần điện áp có tần số thấp, thành phần DC Hơn nữa, tín hiệu cịn bị pha tạp tín hiệu khác tín hiệu điện cơ, tín hiệu có tần số cao Hình 4.5: Tín hiệu qua lọc thành phần DC Bộ lọc thông cao loại bỏ thành phần DC dựa theo cấu trúc lọc CIC Kết thực lọc thể hình 4.5 Các thành phần DC 0Hz lọc lọc thông cao Sau qua lọc này, tín hiệu loại bỏ thành phần DC đường sở dần mức 0V Ngoài ra, lúc thực lọc tín hiệu giảm độ phân giải ADC đến mức milivolt Hình 4.6: Tín hiệu qua lọc thơng thấp Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 70/83 Bộ lọc thông thấp thiết kế hệ số phần mềm Matlab Tần số lọc 40Hz Hình 4.6 kết tín hiệu từ lọc thơng cao nối tiếp qua lọc thơng thấp Tín hiệu sau qua hai lọc giữ đặt tính điện tim (0.5-24 Hz) Bộ lọc thơng cao lọc thông thấp áp dụng nối tiếp Tín hiệu vừa khử điện áp DC, vừa giữ tín hiệu có tần số 40Hz Tín hiệu tiếp tục đưa vào để tính nhịp tim Tính tốn nhịp tim dựa phương pháp ngưỡng PanTompkins Các ngưỡng tự động cập nhật điều chỉnh sau thay đổi ngưỡng trước đó, từ tạo xác tính tốn nhịp tim Hình 4.7 có đường màu đỏ thể nhịp tim Cụ thể, nhịp tim mức 55 nhịp/phút Hơn cịn thể tín hiệu ngõ từ lọc Hình 4.7: Kết tính toán nhịp tim 4.3 KẾT QUẢ PHẦN MỀM 4.3.1 PHẦN MỀM ANDROID Kết hình từ lúc mở app đến đóng app Độ bảo mật, độ ổn định, tính thẩm mĩ, tốc độ truyền thông liệu Nhận liệu từ phần cứng phần mềm điện thoại với giao diện hình Hình 4.8 hình mà lúc mở ứng dụng Lúc ứng dụng hiển thị Screen1 với nội dung đăng nhập Tài khoản mật đăng nhập cài đặt trước database server người dùng cần nhập thơng tin đăng nhập vào ứng dụng Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 71/83 Hình 4.8: Giao diện ứng dụng điện thoại Kết đăng nhập thành công chuyển sang Screen (2) Tại screen này, người dùng xem lại thông tin lưu Database cách nhập ID nhấn nút “GET” Để chuyển sang Screen (3) bắt buộc người dùng phải nhập đầy đủ thông tin mục “User Imfomation” để thông tin gửi kèm theo nhấn nút “NEXT” Và Screen phần quan trọng bậc ứng dụng với chức chính, thứ nhận hiển thị tín hiệu ECG trực tiếp từ xử lý trung tâm gửi lên kết nối điạ “ESP8266 IP” nhấn “Start” Thứ hai chức lưu lại liệu người dùng gồm thông tin người dùng nhập từ Screen (2), liệu điện tim ECG, nhịp tim HR kèm thời gian đo lên Database cách nhấn nút “Save” 4.3.2 SERVER Database hệ thống xây dựng online server 000Webhost gồm bảng với bảng thứ “user_imformation” để lưu liệu với trường Database gồm có ID, Full_Name, User_id, Phone, Data, HeartRate, DMY thể hình 4.9 a Bảng thứ “Login_imformation” lưu thông tin để đăng nhập vào ứng dụng nhập vào tay với trường ID, UserName, Password hình 4.9 b Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần sốt xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 72/83 Hình 4.9: Các bảng sở liệu tạo Dữ liệu lấy từ bảng CSDL “Login_imformation” để đăng nhập vào hệ thống thông qua việc so sánh với thông tin nhập từ ứng dụng điện thoại Và hình 4.10 số liệu nhập vào Hình 4.10: Các liệu bảng CSDL Login_imfomation Hình 4.11: Các liệu lưu lên bảng CSDL user_imfomation_v1 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 73/83 Dữ liệu truyền lên bảng CSDL “user_imformation_v1” nút “Save” ứng dụng điện thoại nhấn Kết liệu lưu sở liệu hình 4.11 4.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Hồn thành hệ thống, nhóm tiến hành thu lại kết Để đánh giá hệ thống có hồn thành tiêu hoạt động khơng, nhóm tiến hành đo thiết bị khác để so sánh 4.4.1 KẾT QUẢ ĐO NHIỀU VỊ TRÍ Để đánh giá khả thu tín hiệu, Hệ thống đo ba cách: mắc điện cực ngực, mắc điện cực hai cánh tay mắc điện cực chi Cách đo thực người nhiều lần đo để lấy số nhịp tim trung bình Hình 4.12: Kết gắn điện cực ngực Gắn điện cực ngực, kết thu điện tim có dạng hình 4.12 Vị trí điện cực LA mắc ngực trái, RA mắc ngực phải, RL mắc bụng Dữ liệu đo cho thấy tín hiệu điện tim có biên độ peak-peak lớn, xấp xỉ 2mV Nhịp tim đạt khoảng 54 nhịp/phút Gắn điện cực tay, kết thu điện tim có dạng hình 4.13 Vị trí điện cực RA, RL cánh tay phải, LA cánh tay trái Tín hiệu thu có biên độ peak-peak xấp xỉ 0.9mV Nhịp tim khoản 55 nhịp/phút Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 74/83 Hình 4.13: Kết gắn điện cực tay Hình 4.14: Kết gắn điện cực chi Gắn điện cực chi, kết thu điện tim có dạng hình 4.14 Vị trí điện cực LA, RA, LR tay trái, tay phải, chân phải Tín hiệu đo có biên độ xấp xỉ 0.9mV Nhịp tim thu xấp xỉ 56 nhịp/phút Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 75/83 Ngồi thơng tin dạng sóng điện tim, hệ thống cho thông số điện tim bảng 4.1 Số nhịp tim đo không chênh lệch nhiều Bảng 4.1: Thông số điện tim vị trí đo khác Gắn ngực Gắn tay Gắn chi 54 56 55 Thông số ECG 4.4.2 SO SÁNH KẾT QUẢ VỚI THIẾT BỊ KHÁC Thơng số nhịp tim dạng sóng điện tim: Máy đo điện tim Fukuda Denshi FX7100, monitor COMEN c80 Tín hiệu đầu vào: máy mơ tín hiệu chuẩn SKX-2000 thể người Tính xác hệ thống phải chứng minh thông qua so sánh với thiết bị chuẩn khác có mặt thị trường Đầu tiên, thử nghiệm với máy phát điện tim chuẩn Hình 4.15 kết lần đo so sánh hệ thống với hai thiết bị có mặt thị trường Các lần lấy tín hiệu từ máy phát mơ cho dạng sóng tương đương Hình 4.15: Kết đo từ máy phát điện tim mô Thử nghiệm nhiều lần với số nhịp/phút tăng dần 10 nhịp khoảng 60 đến 100 nhịp Thu kết thống kê bảng 4.2 Những lần lấy liệu, thông số nhịp tim máy FX-7100 đáp ứng nhanh Tuy nhiên để đạt nhịp xác, phải đợi sau vài lần tính tốn Máy COMEN C80 đáp ứng tính tốn nhịp tim chậm Tuy nhiên, kết chuyển dần xác ổn định Hệ thống đo điện tim gửi lên Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 76/83 ECG nhóm sinh viên đáp ứng nhanh FX-7100, cần vài lần để tính tốn xác Bảng 4.2: So sánh tính xác tính tốn nhịp tim với thiết bị khác Máy phát mô 60 bpm 70bpm 80bpm 90bpm 100bpm FX-7100 60 70 80 90 100 COMEN c80 60 71 81 91 101 Hệ thống làm 60 71 81 91 101 Các liệu thu thập cách đo thử nghiệm thể người với sinh viên (3 nam, nữ) với người đo lần cho thiết bị, lần đo khoảng 30s đến phút tùy vào ổn định tín hiệu người đo Hình 4.16: Kết tín hiệu ECG đo thiết bị từ sinh viên Kết đo tín hiệu lần đo từ sinh viên thể qua Hình 4.16 Với Hình 4.16a dạng sóng lấy từ thiết bị đo gửi lên wifi, cịn hình 4.16b, 4.16c từ máy đo điện tim Fukuda Denshi FX-7102 Patient Monitoring COMEN C80 Lần lượt dạng sóng Lead I máy tương tự Máy FX7102 có mắc điện cực nên cho tín hiệu Lead I,II,III aVR, aVL, aVF Máy COMEN C80 mắc điện cực nên cho tín hiệu lead Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 77/83 Thơng số nhịp tim tính tốn từ hệ thống thiết bị thể bảng 4.4 Các lần đo số liệu lưu trữ nhớ máy, sau in giấy thống kê vào bảng Mỗi sinh viên có lần đo nhịp tim kết trung bình lần đo Sau dùng cơng thức (2.23), (2.24), (2.25) để tính tốn sai số Từ số liệu bảng 4.4 nhận thấy lần đo thiết bị có chênh lệch Bảng 4.4: Thông số điện tim so sánh máy FX-7102 COMEN c80 Hệ thống làm 49 48 50 52 51 51 53 53 51 82 80 79 75 78 77 77 79 77 69 69 70 70 68 74 70 68 73 84 85 85 90 87 88 87 87 88 96 86 98 94 92 94 96 93 90 ̅) Trung bình chung (𝐗 76.27 74.93 76.33 Phương sai (S2) 249.8 221.1 239.8 Độ lệch chuẩn (S) 15.81 14.87 15.49 SV1 16129001 SV2 16129016 SV3 16129022 SV4 16129006 SV5 16129067 Để dễ dàng đánh giá, số liệu bảng 4.4 tính tốn trung bình Số liệu trung bình tính tốn theo cơng thức (2.23) vẽ lên biểu đồ hình 4.17 với giá trị làm tròn hàng đơn vị Từ biển đồ, dễ dàng nhận thấy nhịp tim sinh viên có chênh lệch thiết bị đo Sự chênh lệch hai thiết bị chuẩn không lớn Thiết bị sản phẩm nhóm sinh viên thực có chênh lệch khơng nhiều Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần sốt xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 78/83 120 95 100 87 78 80 79 51 51 87 90 94 78 70 60 86 68 72 51 40 20 16129001 16129016 FX 7102 16129022 COMEN C80 16129006 16129067 OUR DEVICE Hình 4.17: Biểu đồ so sánh nhịp tim trung bình 4.4.3 GIẢI THÍCH a Đo nhiều vị trí khác thể Đo vị trí mắc điện cực khác thể Vị trí chi, vị trí cánh tay vị trí ngực Tín hiệu điện tim đo vị trí ngực có biên độ lớn hai vị trí cịn lại suy hao lan truyền Càng truyền xa phí chi, tín hiệu có biên độ thấp Hơn tín hiệu lại bị ảnh hưởng yếu tố điện cơ, thành phần DC Tuy nhiên, tính nhịp tim khơng xảy thay đổi lớn Tín hiệu sau lọc nhiễu đo vị trí khác có dạng sóng tương tự Ngưỡng xác định đỉnh cập nhật phù hợp theo tỉ lệ biên độ đỉnh Từ suy nhịp tim xác b So sánh nhiều thiết bị khác nhau, tín hiệu mơ Tín hiệu phát phát chuẩn khơng có thành phần nhiễu Tín hiệu có biên độ Peak-Peak mV Tần số nhịp tim điều chỉnh khoảng thời gian hai nhịp liền kề Các thiết bị thu tín hiệu giống tính tốn nhịp tim xấp xỉ cho thấy sản phẩm nhóm đạt u cầu ngõ tính tốn Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 79/83 c So sánh thiết bị khác với tín hiệu lấy thể vị trí cánh tay Ở nhiều người đo, dạng sóng tín hiệu giống Tuy nhiên, tính tốn nhịp tim lại có khác biệt thiết bị Mỗi thiết bị có thuật tốn tính tốn nhịp tim riêng Hơn tác động bên tinh thần, thành phần nhiễu thời điểm đo khác Dẫn đến khác biệt tính tốn nhịp tim Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 80/83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ a KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu thực đề tài, nhóm chúng em thu nhiều kết khả quan đạt yêu cầu ban đầu đề tài Cụ thể mục tiêu nhóm đạt sau:  Biết sử dụng phần mềm để thiết kế vẽ sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mạch in, lập trình ứng dụng điện thoại, lập trình hệ thống, xử lí lọc, lập trình Server  Thiết kế ứng dụng Android Smartphone với giao diện ứng dụng đơn giản, thân thiện dễ dàng cho người dùng  Thiết kế thi công phần cứng hệ thống thu thập hiển thị tín hiệu ECG đơn giản, nhỏ gọn, dễ sử dụng sạc pin  Hệ thống đo liệu ECG điện cực, lưu liệu lên Database Server, load lại liệu hiển thị lên điện thoại, xem liệu trực tiếp đo điện thoại hình Oled tích hợp hộp sản phẩm Tuy nhiên, đề tài tồn số lỗi phát sinh khách quan làm cho hệ thống chưa ổn định Và kết hệ thống so với số thiết bị thị trường cịn có chênh lệch khơng đáng kể b KIẾN NGHỊ Để tăng tính thực tế hiệu cho thiết bị, nhóm đề số kiến nghị sau:  Hướng tới nhiều thiết bị đo gửi lúc  Chuẩn hóa liệu phù hợp với tiêu chuẩn hệ thống thông tin y tế Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 81/83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dương Trọng Lượng, Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Thái Hà, Trịnh Quang Đức, Phí Ngọc Tú, Nguyễn Phan Kiên, “Thiết kế hệ thống thu nhận tín hiệu điện tâm đồ thời gian thực dựa giao tiếp âm – soundcard tích hợp máy tính”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 30, số 2, pp 40-46, 2014 [2] Nguyễn Văn Hải, Nguyễn Minh Quân, “Giám sát nhịp tim qua điện thoại Android”, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Bà Rịa Vũng Tàu, 2017 [3] Bin Yu, Lisheng Xu, Yongxu Li, “Bluethooth Low Energy (BLE) based mobile electrocardiogram monitoring system”, IEEE International Conference on Information and Automation, Shenyang, China, 2012 [4] Wei Lin, “Real time monitoring of electrocardiogram through ieee 8002.15.4 network”, 2011 8th International conference & expo on emerging technologies for a smarter word, New York, NY, USA, 2011 [5] Brucal, S.G.E., Aguirre, J.V.C.T., Macatangay, S.D., Rubia, W.U., & Zamora, A.M., “Development of a 12-lead ECG signal processing algorithm using NI Labview and NI Elvis”, 2018 IEEE 7th Global conference on consumer electronics (GCCE), 2018 [6] Raval, J A., Sakinala, V V., Jadhav, N R., & Karia, D C., “Labview based real time bio-telemetry system for healthcare”, International conference on communication and signal processing (ICCSP), 2017 [7] Ying, G., Zhenzhen, W., Li, K., Qiang, D., & Jinghui, L., “Heart sound and ECG signal analysis and detection system based on Labview”, Chinese control and decision conference (CCDC), 2018 [8] C larence Wilbur Taber, Clayton L Thomas, Donald Venes, “Taber's Cyclopedic Medical Dictionary”, 2009 [9] Dung Le, “Hoạt Động Của Tim”, sites.google.com, 2010 [10] Hall, John, “Guyton and Hall textbook of medical physiology”, 2011 [11] Keith L Moore, Arthur F Dalley, Anne M R Agur, “1”, “Clinically Oriented Anatomy Wolters Kluwel Health/Lippincott Williams & Wilkins”, 2009 [12] “Hệ tuần hoàn (tiếp)”, sinhhoc247.com, 19/09/2016 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 82/83 [13] Chúc Nghĩa, “(GIÃI MÃ) Vì tim hoạt động suốt đời mà không mệt mỏi?”, suckhoe88.com, 26/07/2019 [14] TS.BSCC.Trần Văn Đồng, “Hình Dạng Và Định Danh Các Sóng Điện Tâm Đồ”, Hội nghị tim mạch toàn quốc 2015 [15] Giáo sư Trần Đỗ Trinh, “Hướng dẫn đọc điện tim”, ĐH Y Dược Huế, 2008 [16] “Android”, techterms.com, 16/05/2016 [17] Nguyen Dinh Duc, “Kiên trúc hệ điều hành Android”, 12/09/2016 [18] “Server gì? Máy chủ gì? Những điều cần biết Server”, viettelidc.com.vn, 21/09/2018 [19] Hồng Nhi, “Server gì? Các loại máy chủ phổ biến nay”, blog.tinohost.com, 2019 [20] “Bài 9: Giới thiệu hệ quản trị sở liệu MySQL”, kungfuphp.com, 31/01/2015 [21] “Tổng Quan Về PHP”, stdio.vn, 30/01/2016 [22] LHV - Galileo “Bài 1.0: Tổng quan ESP8266 nodeMCU”, lophocvui.com, 22/09/2018 [23] “Giới thiệu vắn tắt kít phát triển ESP8266 (chíp nạp CP2102)”, arduino.vn, 11/8/2016 [24] “ADS1292rShield_Breakout”, github.com, 4/7/2018 Số hiệu:HD/QT-PKHCN-QHQT-NCKHSV/00 Lần soát xét:00 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 83/83 ... tài Thi? ??t kế thi công hệ thống thu thập liệu điện tim ECG có hiển thị tín hiệu qua smart phone c MỤC TIÊU Xây dựng mơ hình thu thập tín hiệu điện tim gửi liệu lên server Đồng thời, tín hiệu hiển. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THU? ??T TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THI? ??T KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG THU THẬP TÍN HIỆU ĐIỆN TIM ECG CĨ HIỂN THỊ TÍN HIỆU QUA SMART. .. cho hệ thống cần tính tốn thi? ??t kế, từ xây dựng phần mềm để hệ thống hoạt động 2.2 TÍNH TOÁN VÀ THI? ??T KẾ HỆ THỐNG Để đáp ứng yêu cầu đặt cho hệ thống, phần tính tốn thi? ??t kế phần cứng điều quan