几周前，我的医生告诉我借助 DIY 工具包 BITalino 关注我的心脏状况，我在为什么我的医生给我开了开源硬件中写了这件事。虽然我可以每天在身上贴一堆电缆和一个 PCB（图 1），但小型化的生理计算设备非常有趣，至少对我来说是这样，所以我决定为自己制作一些更实用的东西。
由于这个项目可能对其他人也有兴趣，我写了这篇教程，解释了 CubiKG 的制作过程，这是一款类似于 Holter 监护仪的设备，用于心脏和活动追踪。此外，为了适应每个人的注意力时长，我提供了重点内容，以及更详细的操作指南，逐步指导您完成构建过程。
图 1：BITalino ECG 放置位置，相当于所谓的 Einthoven 三角。
快速重点
我使用了图 1 中看到的大部分零件，将它们变成了图 2 中所示的 CubiKG 设备，使用 OpenSignals 进行数据记录，或者使用 David Marquez 的 BITadroid 应用程序（外出时），然后使用 OpenSignals 的 心率变异性 (HRV) 插件查看数据。
图 2：由此构建产生的 CubiKG 可穿戴设备；它测量心电图 (EKG) 和运动数据。
数据表明，之前，心律失常非常明显，红色点簇（图 3，左）突出显示了这一点。现在，考虑到典型 IBI 散点图的样子，一切似乎都很好，因为点云具有相当正常的分布（图 3，右）。
图 3：Pointcaré 图，显示我开始注意到心律失常时（左）和写作时（右）的心跳间隔 (IBI)。好多了。
一路走来，我设法收集了一套基本工具，可以帮助我的医生了解我的心脏状况。
如何构建 CubiKG 硬件
材料： 此构建始于 HeartBIT 套件，即心电图 (ECG) 传感器、加速度计（可选）、LED（可选）、MCU、电源管理模块、蓝牙模块、3 导联电极电缆、一些电极和电池。
工具： 这些工具中的大多数您要么已经拥有，要么可以很容易地在任何通用电子商店（例如，SparkFun）找到，但您肯定需要导线（越细越好）、镊子、钳子（普通钳子和剥线钳）、排针和焊锡以及烙铁。热熔枪和钻头也会派上用场。
步骤 1： 首先掰断所有组件。如果上下晃动几次，大多数组件都会直接脱落，但对于 MCU，您需要更加小心，并使用钳子沿途帮忙。
步骤 2： 某些部件（ECG 和电源模块）有金属引脚伸出，您需要将其剪掉，以实现最小的外形尺寸。
提示： 在电源模块上，涂抹胶水或粘合剂来隔离电池引脚以防止短路是个好主意。
结果： 从步骤 1 和 2 开始，您应该得到这组零件
步骤 3： 将一根导线焊接到蓝牙模块上标记为 TX（蓝色）、RX（黄色）、DVCC（红色）、STAT（白色）和 DGND（黑色）的每个引脚上。
提示： 当使用细规格导线（如此处所示）时，烙铁的热量可能是剥线的绝佳方法。
步骤 4： 将蓝牙模块上的导线修剪到每个引脚到达 MCU 上对应引脚所需的长度，然后焊接每根导线；一个方便的程序可能是将焊锡涂抹到 MCU 上的每个引脚上。
然后您只需加热它并将导线滑入熔化的焊锡中即可。
结果： 完成此步骤后，您应该使蓝牙模块与 MCU 完美匹配。
步骤 5： 现在是为电源模块准备东西的时候了……将排针焊接到 MCU 上的 DVCC、A6、DGND、AVCC、VSS、AGND、A5 和 O1。
提示： 为了获得最薄的外形尺寸，通常我从电路板底部向上滑动引脚，并在焊接后修剪引脚。
结果： 完成此步骤后，您应该得到一个用于插入电源模块的良好底座；请注意，我还借此机会将蓝牙模块上的支架引脚焊接到 I1 上，以加强整个装置。
步骤 6： 至少连接引脚 A1（ECG 传感器将连接到该引脚）。对于此构建，我选择使设备更完整一点，并添加了可选的加速度计（用于活动跟踪）和 LED（用于事件信号）。如果您想这样做，除了 A1 之外，还要连接 A2、A3、A4，并向 O4 添加两根导线，其中一根应焊接到 I1（有关更多详细信息，请参阅最终结果部分）。
提示： 同样为了事件注释，将 O1 焊接到 I4 也可能派上用场（有关更多详细信息，请参阅最终结果部分）。
步骤 7： 将电源模块连接到步骤 5 中应用的排针并焊接它们。为了使设备更整洁，我通常选择将通道导线（步骤 6）穿过电源模块上未使用的过孔。
提示： 完成此步骤后，您应该已经能够对您的设备运行一些测试，方法是连接电池，将其与计算机配对，并使用 OpenSignals 或 BITadroid 应用程序获取数据。
步骤 8： 如果您仅使用 ECG 传感器，则将一根导线焊接到 AVCC，另一根焊接到 VSS，另一根焊接到 AGND。如果您还使用加速度计和 LED（如我的情况），则将三根导线焊接到 AVCC（红色），一根导线焊接到 VSS（黄色），三根导线焊接到 DGND（黑色）。
步骤 9： 如果您仅使用 ECG 传感器，请跳过此步骤，否则拿起加速度计板并将 AVCC 导线（红色）焊接到 AVCC 引脚，将 AGND 导线（黑色）焊接到 AGND 引脚，将 A4 导线焊接到 Z 引脚，将 A3 导线焊接到 Y 引脚，将 A2 导线焊接到 X 引脚。
然后您可以将传感器倒置地紧贴到电源模块上的可用空间上。
提示： 接下来我们将转到 ECG 传感器，一种节省空间的程序是使用剥线钳移除插头上的塑料外壳。
结果是更紧凑的组件（见下图）。
步骤 10： 拿起 ECG 传感器板并将 AVCC 导线（红色）焊接到 AVCC 引脚，将 AGND 导线（黑色）焊接到 AGND 引脚，将 VSS 导线（黄色）焊接到 VSS 引脚，并将来自 MCU 的 A1 导线焊接到 ECG 传感器板上的 A3 引脚。
提示： 如果您将导线与传感器板倒置焊接，它们将在最终组件中隐藏起来，如下所示。
步骤 11： 翻转 ECG 传感器板，使其位于蓝牙模块的顶部。如果您还使用 LED，则将 AGND 导线（黑色）焊接到 AGND 引脚，并将来自 MCU 的 O4 导线焊接到 O3 引脚。
步骤 12： 使用热熔枪等将所有部件粘合到位。
结果： 前面步骤的结果应该是一个漂亮而紧凑的硬件部件，类似于这个。
最后的润色
步骤 1： 连接电极电缆。
提示： 剪掉插头上的锁定机构以节省更多空间。
步骤 2： 连接电池。对我来说，这些东西都是为了实现尽可能小的设备，所以我实际上使用了 500mAh 电池而不是材料中显示的 850mAh 电池，因为它更适合这种特定硬件布置的尺寸。
提示： 在 MCU 和蓝牙模块的背面添加双面胶带，以便将电池固定到位。
步骤 3： 根据您的喜好布置电极电缆；在我的情况下，我选择使它们的长度尽可能小，以使设备更实用，因此 IN- 和 IN+ 导线缠绕起来，考虑到我的脖子（参考电极将位于此处）和锁骨（测量电极将连接到此处）之间的距离。
提示： 以 IN+ 和 IN- 尽可能笔直地从设备中伸出的方式粘合电缆。
步骤 4： 我以参考电极缠绕的方式缠绕，使卡扣连接器位于设备的中心（使装置在近似质心周围保持良好的平衡）。
提示： 步骤 3 和 4 可以通过将电极电缆修剪到一定长度并直接焊接到 ECG 传感器板上来代替；但是，我发现这种特定设置对于未来的维护更好（例如，如果需要，可以更轻松地更换电极导线）。
步骤 5： 打印出适合您的设备整体尺寸的外壳（我只是缩放并打印出了 BITalino Freestyle 的 3D 盒子模型之一）...
...并在参考电极以及 IN+ 和 IN- 电极电缆上钻孔。
提示： 建议使用透明材料打印模型，以便 LED 可以穿透。
结果
仅使用 ECG 可以省去此构建中的几个步骤；但是，此特定版本的设备为您提供了一组非常酷的测量值，包括 ECG (A1)、3 轴运动数据 (A2-A4) 和电池电量 (A6)。此外，它还使您能够进行事件注释，每当您感觉发生了一些不同的事情（例如，更强的心跳）时。
如果您按照完整的教程进行操作，则可以以“静默”方式（通过触发 O1）或通过视觉反馈（通过触发 O4，进而激活 LED）完成事件注释。
将 O4 连接到 I1（或其他数字输入）并将 O1 连接到 I4（或其他数字输入）实际上是可选的，因为您可以通过软件复制该目的；但是，这些连接将触发信号直接反馈到设备，从而为您提供一种更轻松的方式将注释与记录的数据一起存储。
CubiKG 设备：就是这样，一个可以感知您的心脏、运动并接收您的事件的立方体。
软件工具
目前，您可以使用 OpenSignals (r)evolution 进行实时可视化、记录和重放存储后的数据。最近推出了用于心率变异性 (HRV) 分析的 插件，这大大简化了从数据中提取有意义的细节（例如，图 3）的过程，医生可以更轻松地查看这些细节。有时，移动设备更方便（例如，在家中或办公室漫游时），在这种情况下，David G. Marquez 的 BITadroid 应用程序或 Borja Gamecho 的 BITalino DataLogger 都非常方便。
免责声明
DIY 硬件平台（如 BITalino）主要用作教育工具，不应将其视为医疗设备或用于医疗诊断。如果出现症状，请务必去看有执照的医生。
本文中的所有照片均为 Hugo Silva 的原创图片，CC BY-SA。
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