في العقود الأخيرة، أصبحت أمراض القلب مشكلة كبيرة إذ يموت الكثير من الناس بسبب مشاكل صحية تتعلق بالقلب لذلك لا يمكن الاستخفاف بها، حيث يمكن تدارك مرض القلب في مراحله المبكرة من خلال تحليل أو مراقبة إشارة مخطط القلب المعروف اختصاراً ECG، لذا نقدم هذا المشروع وهو مراقبة ECG باستخدام حساس تخطيط القلب AD8232 و الأردوينو مع رسم ECG بيانياً.
يعد الحساس AD 8232 شريحة صغيرة دقيقة تستخدم لقياس النشاط الكهربائي للقلب والذي يمكن عرضه بيانياً كمخطط يسمى مخطط القلب الكهربائي (ECG) الذي يستخدم للمساعدة في تشخيص حالات القلب المختلفة، لذلك سنربط حساس تخطيط القلب AD8232 مع الأردوينو في هذا المشروع ونراقب إشارة ECG على راسم بيانات تسلسلي أو بيئة تطوير متكاملة (IDE).
لائحة العناصر المستخدمة
| الرقم التسلسلي | اسم القطعة | الوصف | الكمية |
| 1 | لوح أردوينو | لوح تطوير Arduino UNO R3 | 1 |
| 2 | حساس تخطيط القلب | عدة حساس تخطيط القلب AD 8232 | 1 |
| 3 | أسلاك توصيل | أسلاك jumper | 20 |
| 4 | لوح توصيل | 1 |
مخطط القلب الكهربائي اختصاراً ECG
يعد مخطط القلب الكهربائي (ECG) تسجيلاً ورقياً أو رقمياً للإشارات الكهربائية في القلب، ويدعى أيضاً Electrocardiogram أو EKG، وهو يستخدم لتحديد معدل ضربات القلب وإيقاع القلب ومعلومات أخرى متعلقة بحالة القلب، وكذلك للمساعدة في تشخيص اضطرابات النظم القلبي والنوبات القلبية وعمل ناظم الخطا وفشل القلب.
يمكن تحليل ECG بدراسة مكونات شكل الموجة التي تشير لنشاط القلب الكهربائي، حيث أن أول انحراف للأعلى في تخطيط ECG هو الموجة P التي تشير للتقلص الأذيني، وبعدها يبدأ مركّب QRS بانحراف صغير نحو الأسفل يدعى Q متبوعاً بانحراف أكبر نحو الأعلى يشكل القمة R ثم موجة S هابطة، ويشير هذا المركّب إلى زوال استقطاب البطين وانقباضه، وأخيراً الموجة T التي تكون عادةً موجة صاعدة أصغر، وتمثل عودة استقطاب البطين.
استخدامات الـ ECG الطبية
يمكن أن يكون التخطيط الكهربائي للقلب طريقة مفيدة لاكتشاف فيما إذا كان ارتفاع ضغط الدم قد تسبب في أي ضرر للقلب أو الأوعية الدموية، لهذا السبب قد يُطلب منك إجراء تخطيط ECG عند تشخيصك بارتفاع ضغط الدم لأول مرة.
من خلال قراءة الـ ECG يمكن كشف عدة حالات، منها:
- الكوليسترول الذي يعيق تزويد القلب بالدم.
- نوبة قلبية في الماضي.
- تضخم جهة واحدة من القلب.
- إيقاع قلبي غير طبيعي.
حساس تخطيط القلب AD 8232
يعتبر هذا الحساس حساس اقتصادي غير مكلف يستخدم لقياس النشاط الكهربائي للقلب والذي يمكن تخطيطه بيانياً على هيئة مخطط ECG وعرض الخرج كقراءة تماثلية، ويمكن أن يكون مخطط ECG ذو ضجيج عالي ،لذا يعمل هذا الحساس كمضخم عملياتي (op-amp) للمساعدة في الحصول على إشارة واضحة لفترات PR و QT بسهولة.
يعد الحساس AD8232 قطعة لمعالجة الإشارة المتكاملة لمخطط ECG وتطبيقات قياس الجهد الحيوي الأخرى، فهو مصمم لاستخراج الإشارات الحيوية الصغيرة وتضخيمها وترشيحها في حالات الضجيج مثل تلك الناتجة عن الحركة أو توضع القطب البعيد، وتستخدم الوحدة الأساسية للحساس AD8232 تسعة توصيلات من الدارة المتكاملة (IC) والتي يمكنك لحام أطراف أو أسلاك أو موصلات أخرى بها، وتوفر SDN و LO + و LO- و OUTPUT و 3.3V و GND أطراف أساسية لتشغيله باستخدام الأردوينو أو لوح تطوير آخر، وهذا اللوح مزود أيضاً بأرجل RA (الذراع اليمنى) و LA (الذراع اليسرى) و RL (الساق اليمنى) لربط واستخدام مجموعة الحساسات المرغوبة، بالإضافة إلى ذلك يوجد مؤشر ضوئي LED ينبض بإيقاع ضربات القلب.
ملاحظة:
هذا المنتج ليس جهازاً طبياً وهو غير معدّ للاستخدام على هذا النحو أو كمساعد في تشخيص أو علاج أي حالات.
مخطط الدارة / التوصيلات بين الأردوينو وحساس تخطيط القلب AD8232
تستخدم الوحدة الأساسية لحساس AD8232 تسعة توصيلات من الدارة المتكاملة (IC)، ونطلق عليها عادة اسم أطراف (pins) لأننا نأتي بها من الأطراف الموجودة على IC، لكنّها في الواقع ثقوب يمكنك لحام أسلاك أو أطراف رأسية بها.
سنقوم هنا بتوصيل خمسة من التوصيلات التسعة الموجودة على اللوحة إلى الأردوينو، وهي GND و3.3v و OUTPUT و LO- و LO +.
توضع حساس تخطيط القلب AD8232 على الجسم
ينصح بتطبيق أقطاب الحساس على الأسلاك قبل وضعها على الجسم، وكلما كانت أقرب إلى القلب كان القياس أفضل، وتكون الكابلات مميزة بألوان محددة للمساعدة في تحديد المواضع المناسبة.
حيث: اللون الأحمر: RA (الذراع اليمنى)
اللون الأصفر: LA (الذراع اليسرى)
اللون الأخضر: RL (الساق اليمنى)
لتحميل الكود البرمجي اضغط هنا
كود برنامج IDE Processing
بمجرد تحميل الكود يمكنك رؤية القيمة على كل من الشاشة التسلسلية وراسم البيانات التسلسلي.
في حال أردت مخططاً منفصلاً ورغبت بتخطيطه على IDE Processing يمكنك استخدام الكود التالي وتشغيله.
لتحميل الكود من هنا
اذا لم يعمل كود processing ، فقد تحتاج إلى تعديل السطر التالي:
;myPort = new Serial(this, Serial.list()[2], 9600)
هنا 2 هو رقم المنفذ، استبدله بـ 1،3،4،5 أو أياً كان منفذ الأردوينو الخاص بك.
المصدر: هنا
ترجمة: يارا قاضون، مراجعة: علي العلي، تدقيق لغوي: بولا ابراهيم، تصميم: علي العلي، تحرير: نور شريفه
