Simone Buzzi Davide Cescato Simon Häne Akustisches Herzschlag- Biofeedback F. Grogg Dr. R. Zinniker...

Simone BuzziDavide Cescato

Simon Häne

Akustisches Herzschlag-Biofeedback

F. Grogg Dr. R. Zinniker

T. Degen

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Gliederung des Vortrages

1. Definition von Biofeedback

2. Ziel der Arbeit

3. Systemübersicht

4. Beschreibung der Komponenten

5. Zusammenfassung & Aussicht

1. Definition von Biofeedback

Biofeedback ist eine Methode, bei der unbewusste und automatisch ablaufende Körperfunktionen, wie der Pulsschlag, die Muskelspannung oder die Durchblutung, mit geeigneten Geräten gemessen und rückgemeldet werden.

Die Rückmeldung ("Feedback") erfolgt entweder über ein visuelles Signal am Computerbildschirm oder über einen Lautsprecher in Form eines akustischen Signals.

Das Ziel dabei ist, körperliche Funktionen und Krankheiten zu beeinflussen.

2. Ziel der Arbeit

Das Hauptziel des Projektes war die Entwicklung eines Prototypen, der die Untersuchung der Effekte eines akustischen Herzschlag-Biofeedbacks ermöglicht.

Speziell geachtet wurde dabei auf Tragbarkeit, geringen Stromverbrauch und Rekonfigurierbarkeit.

Herzschlagfrequenzaufnehmen

Bearbeitungdes Signals

Erzeugungeines akustischen

Herzschlages

3. Systemübersicht (I)

3. Systemübersicht (II)

• Polar Gurt• Empfänger

• TI MSP430Microcontroller

• 8 Bit D/A Wandler• Anti-Aliasing Filter• Audio Verstärker

Linux Applikation• Herzfrequenz anzeigen• Einstellungen ändern

• Daten speichern

4.1 Puls Messung

Komponenten:

• Polar Gurt

• LC-Resonanzkreis

• Bandpassfilter und Verstärker

• Peak detector

5 kHz

4.2 TI MSP430 Microcontroller (I)

Aufgaben

• Gemittelte Frequenz der empfangenen Herzschläge berechnen

• Ein künstliches Herzschlag Audio Signal mit einer verlangsamten Herzschlagfrequenz abspielen

• Lautstärke über den Audio-verstärker steuern

• In standby Modus umschalten, wenn kein Herzschlag empfangen wird

• Verbindung mit Linux Applikation aufbauen

• Informationen über die Herzschlagfrequenzen senden

• Konfigurationsparameter empfangen und einstellen

Zusätzliche Aufgaben bei eingestecktem seriellen Kabel

4.2 TI MSP430 Microcontroller (II)

4.3 Akustischer Herzschlag

D/A Wandler• Seriel• 8 Bit

Anti-aliasing Filter• Butterworth, 8. Ordnung• Sallen-Key Realisierung

Audio Verstärker• digitale Lautstärke-

steuerung

Kopfhörer

Abtastfrequenz ist von der Herzschlagfrequenz abhängig

Im MSP430 gespeicherte

Samples

4.4 Linux Applikation (I)

Daten speichern• Gemittelte reelle und

abgespielte Herzschlagfrequenz

• Zeitabstand zwischen den empfangenen Herzschlägen

Real-time Darstellung der gemittelten reellen und der abgespielten Herzschlagfrequenz

Einstellungen ändern

• Anzahl der zur Mittelung berücksichtigten Herzschläge

• Frequenzskalierungsfaktor

• Minimale abgespielte Herzschlagfrequenz

4.4 Linux Applikation (II)

5. Zusammenfassung & Aussicht

• Funktionsfähiger, rekonfigurierbarer und tragbarer Prototyp wurde entwickelt und aufgebaut

• Der Prototyp erlaubt die Durchführung von Experimenten und die Erfassung von Daten

• Der Prototyp ist weitgehend erweiterbar (z.B. LCD Display)

• Die Soundqualität muss noch untersucht und verbessert werden