Smartware electrodes for ECG measurements : Design, evaluation and signal processing

Abstract

Printed in Sweden by LiU-Tryck, Linköping During the course of the research underlying this thesis, Linda Rattfält was enrolled in Forum Scientium, a multidisciplinary doctoral programme at Linköping University, Sweden.i Håll koll på hjärtat med smarta EKG-elektroderBefolkningen i västvärlden blir allt äldre och i samband med detta ökar även andelen av åldersrelaterade sjukdomar. Dessa åkommor står redan för en stor del av hälso-och sjukvårdsresurserna och därför har man nationellt och internationellt efterfrågat alternativa strategier för att kunna tillgodose det kommande vårdbe-hovet på ett kostnadseffektivt sätt. En av strategierna är att med hjälp av använ-darvänlig mätutrustning hemifrån kunna följa upp tex hjärtåkommor så att de kan behandlas innan tillståndet eventuellt blir akut.Den här avhandlingen berör forskning som syftar till att skapa en tillförlitlig mät-metod av hur hjärtat arbetar, varhelst personen befinner sig, med hjälp av smarta elektroder. Speciellt berörs hur de smarta elektrodernas prestanda är i jämförelse med konventionella elektroder som används inom vården samt hur man kan använda signalbehandling för att förbättra mätkvaliteten.Hjärtats elektriska aktivitet kan mätas med ett så kallat elektrokardiogram, EKG, genom att fästa två eller fler elektroder på kroppen och koppla dessa till ett mät-system. Vanligtvis används elektroder med klisterlappar som placeras på exakta platser på kroppen. Den här typen av mätning är välspridd och anses viktig inom vården, men lämpar sig inte för hemmabruk eftersom elektrodförberedelser och placering inte kan säkerställas. Istället föreslår vi att man kan använda smarta elektroder, tex gjorda av textil eller i form av screentryck. Elektroderna skulle sedan kunna användas i mer användarvänliga sensorer, tex i linningar på kläder eller i form av en gjördel som man tar på sig vid mättillfället. De smarta elektrodernas egenskaper spelar stor roll då man mäter ett EKG. Om man använder fel material eller utförande, kan elektroden i sig skapa störningar som förstör mät-ningarna. Därför har vi testat hur de alternativa elektroderna fungerar jämfört mot vanliga elektroder som används idag. Våra tester visar att flera av de smarta elektroder vi testat är nästan lika stabila som vanliga elektroder. Dock medför de smarta elektroderna ofta ett större motstånd, så kallad impedans, för signalen att ta sig igenom till själva mätsystemet, något som är viktigt att tänka på när mätsystemet utformas.Förutom att göra användarvänliga sensorer av smarta elektroder, anser vi att man kan minska graden av störningar genom att man samlar in flera signaler samtidigt och väger samman dem till en förhoppningsvis mer tillförlitlig signal. Detta kan göras på många sätt och två sätt presenteras i avhandlingen. Det första sättet använder statistik för att urskilja olika delsignaler i den inspelade signalen. På det här sättet kan man få en delsignal som avspeglar hjärtats aktivitet och en annan som exempelvis innehåller brus. Vid en jämförelse mot två andra metoder fick vi att vår met...

The electrical impedance measurements of dry electrode materials for the ECG measuring after repeated washing

“…Particularly is this required in cases when HRV is measured, as HRV requires more accurate measurement data than basic heart rate measurement. Use of the electrolyte paste causes difficulties in long-term measurements as the paste dries out, which is why the signal varies and could be reduced (Rattfält, 2013; Robinson, 1968; Marquez et al , 2009).…”