đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục của đồ án. - Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chƣơng này trình bày cơ sở lý thuyết của board Arduino, điện tâm đồ (ECG), điện cơ đồ (EMG), độ bão hòa oxy trong máu (SpO2), hệ điều hành Android. Trình bày tổng quan về các module AD82832, Muscle Sensor v3 và CJMCU-30100, lý thuyết các chuẩn giao tiếp UART, I2C.
- Chƣơng 3: Tính Toán Thiết Kế. Chƣơng này trình bày các yêu cầu, lý do và lựa chọn linh kiện cho hệ thống. Trình bày sơ đồ kết nối của toàn hệ thống. - Chƣơng 4: Thi Công Hệ Thống Chƣơng này gồm các phần chính: thi công hệ thống, đóng gói và thi công hệ thống, lập trình hệ thống.
- Chƣơng 5: Kết Quả, Nhận Xét Và Đánh Giá. Chƣơng này trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu của toàn bộ đề tài, đánh giá những sai số, độ ổn định của hệ thống. - Chƣơng 6: Kết Luận Và Hƣớng Phát Triển. Chƣơng này trình bày ngắn gọn những kết quả đã thu đƣợc, hƣớng phát triển của đề tài đã làm để làm tăng khả năng của đề tài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng 2. LÝ THUYẾT ĐIỆN TÂM ĐỒ, ĐIỆN CƠ ĐỒ VÀ ĐỘ BÃO HÒA OXY TRONG MÁU 2. Điện tâm đồ (ECG) Điện tâm đồ (Electrocardiography, viết tắt ECG hoặc EKG) là quá trình ghi lại hoạt động điện của tim trong một khoảng thời gian sử dụng các điện cực đặt trên da.
Những điện cực phát hiện những thay đổi điện nhỏ trên da do tim phát ra trong hoạt động co bóp. Điện lực rất nhỏ, chỉ tính bằng milivôn. Điện tâm đồ (ECG) đƣợc chia ra làm 2 quãng cơ bản đó là quãng PR và quãng QT nhƣ hình 2.1 [1] bên dƣới: Hình 2. Quãng PR và quãng QT.
Quãng PR Quãng PR là hình dạng sóng đầu tiên đƣợc tạo ra bởi một xung điện đi từ Tâm nhĩ phải sang Tâm nhĩ trái. Vì vậy Tâm Nhĩ Phải là nơi đầu tiên thấy đƣợc xung điện. Xung điện gây ra hiện tƣợng khử cực ở đây. Kích Tâm Nhĩ Phải co lại và hút máu đã khử hết Oxy từ cả 2 đƣờng là Tĩnh mạch chủ trên và Tĩnh mạch chủ dƣới vào Tâm thất phải.
Khi xung điện đi qua đỉnh tim nó sẽ kích cho Tâm nhĩ trái co lại. Tâm nhĩ trái có nhiệm vụ mang máu chứa Oxy từ phổi vào Tâm thất trái BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT thông qua các Tĩnh mạch phổi trái và phải. Các tĩnh mạch trong hình 2 có màu đỏ tƣợng trƣng cho việc vận chuyển máu có Oxy.
Quãng QT QRS là tiến trình phức tạp. Trong quãng QRS, cả hai Tâm thất trái và phải bắt đầu bơm. Tâm thất phải bơm máu hết Oxy vào phổi thông qua các động mạch trái và phải. Các động mạch trong hình 2 có màu xanh tƣợng trƣng cho việc vận chuyển máu hết Oxy.
Tâm thất trái cũng bắt đầu bơm máu mới (có chứa Oxy) vào động mạch chủ vào phần còn lại của cơ thể. Kết thúc sự co bóp này đoạn ST xuất hiện. Đoạn ST khá lặng bởi vì đó là lúc các tâm thất đợi để đƣợc tái phân cực. Cuối cùng, sóng T xuất hiện báo hiệu việc tái phân cực, hoặc nới lỏng các tâm thất.2 [1] bên dƣới là sơ đồ tim: Hình 2.
Hệ thống các chuyển đạo Cơ thể con ngƣời là một môi trƣờng dẫn điện, vì thế dòng điện do tim phát ra đƣợc truyền đi khắp cơ thể, biến cơ thể thành điện trƣờng của tim. Nếu đặt 2 điện cực lên bất cứ điểm nào đó của điện trƣờng này, ta thu đƣợc dòng điện thể hiện điện thế giữa hai điểm đó gọi là chuyển đạo hay đạo trình (Lead). Nó thể hiện trên máy ghi bằng một đƣờng cong điện tâm đồ có hình dạng khác nhau tuỳ thuộc vị trí đặt điện cực. Do đó cần thiết phải qui chuẩn vị trí đặt điện cực để đạt đƣợc hiệu quả cao nhất.[2] BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 CHƢƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hiện nay ngƣời ta đặt điện cực theo 12 cách thu đƣợc 12 chuyển đạo thông dụng gồm 3 chuyển đạo mẫu, 3 chuyển đạo đơn cực các chi và 6 chuyển đạo trƣớc tim. Tại mỗi chuyển đạo ta đƣợc một dạng sóng điện tim đồ khác nhau. Ở đây chỉ đề cập đến chuyển đạo mẫu nhƣ sau: còn gọi là các chuyển đạo lƣỡng cực các chi hay lƣỡng cực ngoại biên. Vì cả hai điện cực của chúng đều là những điện cực thăm dò, đƣợc đặt nhƣ hình 2.3 [2] sau: Chuyển đạo I: điện cực âm ở cổ tay phải, điệc cực dƣơng ở cổ tay trái, gọi là chuyển đạo I, viết tắt là D1.
Chuyển đạo II: Điện cực âm ở cổ tay phải, dƣơng ở cổ chân trái, gọi đó là chuyển đạo 2 viết tắt là D2. Chuyển đạo III: Điện cực âm ở tay trái, điện cực dƣơng ở chân trái., gọi đó là chuyển đạo 3, viết tắt là D3. Sơ đồ mắc các chuyển đạo. Điện cực đặt ở chân phải là dây nối đất để tránh ảnh hƣởng nhiễu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 CHƢƠNG 2.
Khái niệm Đo điện cơ là một kỹ thuật ghi lại hoạt động điện của cơ. Khi cơ hoạt động sẽ sinh ra dòng điện. Dòng điện này thƣờng tỉ lệ với mức độ hoạt động của cơ. Đo điện cơ còn đƣợc gọi là điện cơ đồ.
Đo điện cơ có thể đƣợc dùng để phát hiện bất thƣờng hoạt động điện của cơ xảy ra ở bất kỳ bệnh lý nào bao gồm bệnh loạn dƣỡng cơ, viêm cơ, bệnh thần kinh gây đau, tổn thƣơng thần kinh ngoại biên ( tổn thƣơng thần kinh cẳng tay, chân ), xơ cứng cột bên teo cơ ( còn gọi là bệnh Lou Gehrig ), nhƣợc cơ, thoát vị đĩa đệm và các bệnh khác. Đo điện cơ thƣờng đƣợc thực hiện khi ngƣời bệnh bị yếu cơ mà không giải thích đƣợc. Đo điện cơ giúp phân biệt giữa bệnh cơ mà trong đó nguyên nhân gây bệnh xuất phát từ cơ và yếu cơ do rối loạn thần kinh. Đo điện cơ cũng có thể sử dụng để phát hiện yếu cơ thật sự, ngƣợc với yếu cơ do đau làm ngƣời bệnh không dám cử động nhiều.
Các loại đo điện cơ Có 2 kiểu đo điện cơ là đo điện bên trong cơ và đo điện ở bề mặt da. Đo điện bên trong cơ (là cách thƣờng dùng nhất) (hình 2.4), cắm một kim điện cực xuyên qua da vào bên trong cơ để đo hoạt động điện. Đo điện cơ bên trong Đo điện cơ ở bề mặt (hình 2.5) bằng cách đặt một điện cực lên bề mặt da (mà không cắm điện cực vào sâu bên trong cơ) để đo hoạt động điện của cơ. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 CHƢƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đo điện bên trong cơ là dạng cổ điển của đo điện cơ trên bề mặt. Đo điện cơ bên ngoài 2. Sự vận chuyển khí oxy của máu Oxy là một nguyên tố rất cần cho sự sống. Đối với cơ thể ngƣời, oxy cần cho quá trình hô hấp, cho các quá trình oxy hóa xảy ra bên trong cơ thể.
Một trong những chức năng của máu là đối vơi cơ thể là vận chuyển. Máu vận chuyển các chất dinh dƣỡng, khí oxy từ phổi đến các mô, cacbon dioxyt từ các mô đến phổi,. Khí oxy đƣợc vận chuyển theo máu thông qua hai dạng: hòa tan và kết hợp với hemoglobin (hemoglobin là một protein kết lại trong hồng cầu). Dạng hòa tan: Khả năng hòa tan của oxy trong máu rất nhỏ so với lƣợng oxy vận chuyển ở dạng kết hợp cung cấp cho mô.
Dạng kết hợp: khí oxy đƣợc vận chuyển trong máu ở dạng kết hợp là kết quả của một loạt các phản ứng thuận nghịch xảy ra giữa oxy và hemoglobin (Hb) để tạo thành Oxyhemoglobin (HbO2). Sự kết hợp giữa oxy và hemoglobin tỉ lệ thuận với phân áp của oxy trong máu. Khi oxy trong máu tăng dần từ 0 – 100mmHg, tỷ lệ % hòa tan của HbO2 cũng tăng dần tới 97%. Ngƣợc lại, khi phân áp oxy giảm từ 100 – 0 mmHg thì tỷ lệ % bão hòa của HbO2 cũng giảm dần theo thứ tự đó.
Nồng độ bão hòa oxy trong máu: do khí oxy vận chuyển dƣới dạng hòa tan rất nhỏ so với dạng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT kết hợp nên nồng độ bão hòa oxy trong máu chủ yếu đƣợc xác định bởi tỷ lệ % hòa tan của HbO2. Các phƣơng pháp đo nồng độ oxy trong máu Có nhiều phƣơng pháp đo nồng độ oxy trong máu, các phƣơng pháp phổ biến bao gồm: Phƣơng pháp dùng điện cực oxy. Phƣơng pháp cộng hƣởng điện tử từ tính.
Phƣơng pháp chụp tia pozitron. Phƣơng pháp Pulse Oxymetry. Phƣơng pháp đo Pulse Oxymetry là phƣơng pháp đo dựa vào xung nhịp tim, phƣơng pháp có các ƣu điểm sau: - Biết ngay kết quả đo. - Chỉ cần một thao tác đo.
- Cách thức đo đơn giản và không hề xâm phạm cơ thể. - Độ tin cậy khá cao. Do đó nội dung của đồ án sẽ tập trung vào phƣơng pháp này. Nguyên lý Pulse Oxymetry về hấp thụ ánh sáng của máu Hai dạng chủ yếu của hemoglobin có trong máu mà ảnh hƣởng nhiều nhất đối với ánh sáng là oxyhemoglobin (HbO2) và reducoxyhemoglobin (Hb), HbO2 và Hb có quang phổ hấp thụ khác nhau với các bƣớc sóng ánh sáng khác nhau.
Mức độ bão hòa oxy trong máu thƣờng đƣợc quy về SaO2 hoặc SpO2 và đƣợc định nghĩa là tỷ số của oxyhemoglobin và tổng số hemoglobin trong máu (oxyhemoglobin + reducoxyhemoglobin). Nồng độ bão hòa oxy trong máu trong động mạch là một thông số đƣợc đo với oxymetry và thƣờng đƣợc biểu diễn dƣới dạng tỉ lệ phần trăm (%). Dƣới điều kiện sinh học bình thƣờng, máu trong động mạch có độ bão hòa khoảng 97%, trong khi đó máu tĩnh mạch có độ bão hòa 75%.[4] BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nhƣ hình 2.6, ta có thể thấy đƣợc với hai bƣớc sóng, một là tia đỏ bƣớc sóng khoảng 700nm, hai là tia hồng ngoại với bƣớc sóng khoảng 900nm thì hệ số hấp thụ của Hb và HbO2 đối với hai bƣớc sóng này sẽ khác nhau.
Hb hấp thụ nhiều tia đỏ và hấp thụ ít tia hồng ngoại, ngƣợc lại, HbO2 hấp thụ nhiều tia hồng ngoại và hấp thụ ít tia đỏ (hình 2. Do đó, hệ số hấp thụ của máu đối với hai bƣớc sóng này cũng sẽ khác nhau và mức độ sai khác phụ thuộc vào nồng độ bão hòa oxy trong máu.