Detector de arritmias basado en frecuencia con Arduino: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Las arritmias cardíacas afectan aproximadamente a cuatro millones de estadounidenses cada año (Texas Heart Institute, párr. 2). Si bien todos los corazones experimentan variaciones en el ritmo y la frecuencia, las arritmias cardíacas crónicas pueden ser fatales para sus víctimas. Muchas arritmias cardíacas también son transitorias, lo que significa que el diagnóstico puede ser difícil. Además, el proceso de detección puede resultar costoso e inconveniente. Es posible que se requiera que un paciente use un Holter o un monitor de eventos durante un período que varía de varios días a un mes, se somete a un cateterismo cardíaco o se le implanta un registrador de bucle debajo de la piel. Muchos pacientes rechazan las pruebas de diagnóstico debido a su valor y costo molestos (NHLBI, párrs. 18-26).

Recientemente, se han reportado varios casos en los que relojes inteligentes como el Apple Watch percibieron anomalías rítmicas en sus sensores de pulso, lo que llevó a los usuarios a buscar tratamiento médico (Griffin, párrs. 10-14). Sin embargo, los relojes inteligentes son caros, por lo que no son utilizados por la mayoría de la población. Los recursos financieros se consideraron tanto un criterio como una restricción para el Detector de arritmias basado en frecuencia (RAD), ya que no se podían pagar componentes de alto precio y el dispositivo debía ser relativamente asequible y conveniente, sin dejar de reconocer con precisión las arritmias.

Paso 1: Materiales

Placa de circuito Arduino UNO

veintiséis cables de puente

Potenciómetro A10K Ohm

Una pantalla LCD de 6x2

Un sensor de pulso

Una pila alcalina de 9V

Un cable periférico USB 2.0 A a B macho / macho

Una pila alcalina / entrada de 9 V CC

Una placa de pruebas de una fila, herramientas para soldar y desoldar

16 columnas de pines separables

El IDE de Arduino descargado para la codificación y las conexiones de los pines

Paso 2: Diseño y metodología

El detector de arritmias basado en frecuencia se diseñó inicialmente como una pulsera. Sin embargo, más tarde se reconoció que su hardware no era lo suficientemente compacto para caber en esta forma. RAD está actualmente unido a un 16.75x9.5cm. tablero de espuma de poliestireno, lo que lo hace aún portátil, liviano y conveniente en comparación con otras formas de detección de arritmias. También se exploraron alternativas. Se propuso que RAD reconociera anomalías en el complejo eléctrico PQRST, pero las restricciones de costo y tamaño no permitieron que el dispositivo poseyera capacidades de electrocardiograma (EKG).

RAD está orientado al usuario. Simplemente requiere que el usuario apoye su dedo en su sensor de pulso y le permita aproximadamente diez segundos para estabilizarse. Si el pulso de un paciente cae dentro de un rango asociado con comportamientos cardíacos erráticos como bradicardia o taquicardia, la pantalla LCD lo notificará al paciente. RAD puede reconocer siete anomalías importantes del ritmo cardíaco. RAD no se probó en pacientes con arritmias diagnosticadas previamente, pero el dispositivo detectó “arritmias” simuladas al poner a los ingenieros bajo tensión física antes de probar el dispositivo e imitando un pulso para que el sensor de infrarrojos las detecte. Si bien RAD posee hardware de entrada primitivo en comparación con otros dispositivos de diagnóstico de arritmias, sirve como un dispositivo de monitoreo económico y orientado al usuario que puede ser especialmente útil para pacientes con predisposiciones genéticas o de estilo de vida al desarrollo de arritmias.

Paso 3: Sensor cardíaco

El sensor cardíaco utilizado en este proyecto utiliza ondas infrarrojas que atraviesan la piel y se reflejan en el vaso designado.

A continuación, las ondas se reflejan en la embarcación y el sensor las lee.

Luego, los datos se transfieren al Arduino para que se muestre la pantalla LCD.

Paso 4: Conexiones

1. El primer pin de la pantalla LCD (VSS) estaba conectado a tierra (GND)

2. El segundo pin de la pantalla LCD (VCC) se conectó a la entrada de alimentación de 5 V del Arduino

3. El tercer pin de la pantalla LCD (V0) se conectó a la segunda entrada del potenciómetro de 10K

4. Cualquiera de los pines del potenciómetro estaba conectado a tierra (GND) y a la entrada de alimentación de 5 V

5. El cuarto pin de la pantalla LCD (RS) se conectó al pin doce del Arduino

6. El quinto pin de la pantalla LCD (RW) estaba conectado a tierra (GND)

7. El sexto pin de la pantalla LCD (E) se conectó al pin once del Arduino.

8. El undécimo pin de la pantalla LCD (D4) se conectó al pin cinco del Arduino

9. El duodécimo pin del Arduino (D5) se conectó al pin cuatro del Arduino

10. El decimotercer pin de la pantalla LCD (D6) se conectó al pin tres del Arduino

11. El decimocuarto pin de la pantalla LCD (D7) se conectó al pin dos del Arduino

12. El decimoquinto pin de la pantalla LCD (A) se conectó a la entrada de alimentación de 5V

13. Por último, el decimosexto pin de la pantalla LCD (K) se conectó a tierra (GND).

14. El cable S del sensor de pulso se conectó al pin A0 del Arduino, 15. El segundo cable se conectó a la entrada de alimentación de 5 V y el tercer pin se conectó a tierra (GND).

El esquema se publica para comprender mejor las conexiones.

Paso 5: IDE y los códigos

Los códigos se implementaron en el IDE de Arduino. Se utilizaron lenguajes de programación C y Java para codificar el IDE. Inicialmente, se llamó a la biblioteca LiquidCrystal mediante el método #include, luego se insertaron los campos y parámetros de doce, once, cinco, cuatro, tres, dos correspondientes a los pines Arduino usados conectados a la pantalla LCD. Se realizaron inicializaciones variables y las condiciones para las mediciones y comentarios de BPM se establecieron en las salidas deseadas que se mostrarán en la pantalla LCD. Luego, el código se completó, verificó y cargó en la placa Arduino. La pantalla LCD se calibró usando el potenciómetro para ver los comentarios listos para las pruebas.

Paso 6: Conclusión

RAD sirve como una forma menos costosa, más conveniente y portátil de detección de arritmia cardíaca. Sin embargo, se necesitan muchas más pruebas para que RAD se considere un dispositivo de diagnóstico arrítmico confiable. En el futuro, se realizarán ensayos en pacientes con arritmias diagnosticadas previamente. Se recopilarán más datos para determinar si las arritmias corresponden a fluctuaciones en el intervalo de tiempo entre los latidos del corazón. Con suerte, RAD se puede mejorar aún más para detectar estas irregularidades y vincularlas a sus respectivas arritmias. Si bien hay mucho por hacer en términos de desarrollo y pruebas, el detector de arritmias basado en frecuencia cumple su objetivo al reconocer con éxito varias arritmias y evaluar la salud del corazón bajo sus limitaciones económicas y de tamaño.

Monitor Holter: $ 371.00

Monitor de eventos: $ 498.00

Cateterismo cardíaco: $ 9027.00

Radiografía de tórax (CXR): $ 254.00

Electrocardiograma (ECG / EKG): $ 193,00

Prueba de mesa inclinada: $ 1598.00

Ecocardiografía transesofágica: $ 1751,00

Ventriculografía con radionúclidos o angiografía con radionúclidos (escaneo MUGA): $ 1166.00

Detector de arritmias basado en frecuencia (RAD): $ 134.00

Paso 7: ¡El último

Después de la conexión, la pantalla LCD del sensor cardíaco debería encenderse, Simplemente coloque su dedo en el LED durante unos 10 segundos.

Lea el latido del corazón en la pantalla LCD de 16X2… ¡Manténgase saludable!