Detektor arytmii oparty na szybkości przy użyciu Arduino: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Każdego roku arytmie serca dotykają około czterech milionów Amerykanów (Texas Heart Institute, par. 2). Podczas gdy każde serce doświadcza permutacji rytmu i częstości, przewlekłe arytmie serca mogą być śmiertelne dla ich ofiar. Wiele zaburzeń rytmu serca jest również przemijających, co oznacza, że diagnoza może być trudna. Ponadto proces wykrywania może być kosztowny i niewygodny. Pacjent może być zmuszony do noszenia holtera lub monitora zdarzeń przez okres od kilku dni do jednego miesiąca, poddania się cewnikowaniu serca lub wszczepienia pod skórę rejestratora pętli. Wielu pacjentów odmawia wykonania testów diagnostycznych ze względu na uciążliwość i koszt (NHLBI, par. 18-26).

Ostatnio zgłoszono kilka przypadków, w których inteligentne zegarki, takie jak Apple Watch, wyczuwały rytmiczne anomalie na czujnikach tętna, co skłaniało ich użytkowników do szukania pomocy medycznej (Griffin, par.10-14). Jednak inteligentne zegarki są drogie, więc nie są używane przez większość populacji. Zasoby finansowe brane pod uwagę zarówno jako kryterium, jak i ograniczenie dla detektora arytmii opartego na szybkości (RAD), ponieważ nie można było sobie pozwolić na drogie komponenty, a urządzenie musiało być zarówno stosunkowo niedrogie, jak i wygodne, a jednocześnie dokładnie rozpoznawać arytmie.

Krok 1: Materiały

Płytka drukowana Arduino UNO

dwadzieścia sześć przewodów połączeniowych

Potencjometr A10K Ohm

Wyświetlacz LCD 6x2

Czujnik tętna

Bateria alkaliczna 9 V

Kabel peryferyjny USB 2.0 A do B męski/męski

Wejście baterii alkalicznej/9 V DC

Jednorzędowa deska do krojenia chleba, narzędzia do lutowania i rozlutowywania

16 kolumn zrywalnych szpilek

Pobrane Arduino IDE do kodowania i połączeń pinowych

Krok 2: Projekt i metodologia

Detektor arytmii oparty na szybkości został początkowo zaprojektowany jako bransoletka. Jednak później uznano, że jego sprzęt nie był wystarczająco kompaktowy, aby zmieścić się w tej formie. RAD jest obecnie dołączony do 16,75x9,5cm. płyta styropianowa, dzięki czemu jest nadal przenośna, lekka i wygodna w porównaniu z innymi formami wykrywania arytmii. Zbadano również alternatywy. Zaproponowano, aby RAD rozpoznawał nieprawidłowości w elektrycznym kompleksie PQRST, ale ograniczenia kosztów i rozmiaru nie pozwalały na posiadanie przez urządzenie możliwości elektrokardiogramu (EKG).

RAD jest zorientowany na użytkownika. Po prostu wymaga od użytkownika oparcia palca na czujniku tętna i odczekania około dziesięciu sekund na ustabilizowanie się. Jeśli tętno pacjenta spadnie do zakresu związanego z nieregularnymi zachowaniami serca, takimi jak bradykardia lub tachykardia, wyświetlacz LCD powiadomi pacjenta. RAD może rozpoznać siedem głównych zaburzeń rytmu serca. RAD nie był testowany na pacjentach z wcześniej zdiagnozowanymi arytmiami, ale urządzenie wykryło „arytmie” symulowane przez wystawienie inżynierów na fizyczne obciążenie przed testowaniem urządzenia i naśladowanie impulsu wykrywanego przez czujnik podczerwieni. Chociaż RAD posiada prymitywny sprzęt wejściowy w porównaniu z innymi urządzeniami do diagnostyki arytmii, służy jako ekonomiczne, zorientowane na użytkownika urządzenie monitorujące, które może być szczególnie pomocne dla pacjentów z predyspozycjami genetycznymi lub związanymi ze stylem życia do rozwoju arytmii.

Krok 3: Czujnik serca

Zastosowany w tym projekcie czujnik serca wykorzystuje fale podczerwone, które przechodzą przez skórę i są odbijane od wyznaczonego naczynia.

Fale są następnie odbijane od statku i odczytywane przez czujnik.

Dane są następnie przesyłane do Arduino w celu wyświetlenia wyświetlacza LCD.

Krok 4: Połączenia

1. Pierwszy pin LCD (VSS) został podłączony do masy (GND)

2. Drugi pin wyświetlacza LCD (VCC) został podłączony do wejścia zasilania 5 V Arduino

3. Trzeci pin wyświetlacza LCD (V0) został podłączony do drugiego wejścia potencjometru 10K

4. Jeden z pinów potencjometru był podłączony do masy (GND) i wejścia zasilania 5V

5. Czwarty pin LCD (RS) został podłączony do pinu dwunastego Arduino

6. Piąty pin LCD (RW) był podłączony do masy (GND)

7. Szósty pin wyświetlacza LCD (E) został podłączony do pinu jedenastego Arduino

8. Jedenasty pin wyświetlacza LCD (D4) został podłączony do pinu piątego Arduino

9. Dwunasty pin Arduino (D5) został podłączony do pinu czwartego Arduino

10. Trzynasty pin wyświetlacza LCD (D6) został podłączony do pinu trzeciego Arduino

11. Czternasty pin wyświetlacza LCD (D7) został podłączony do pinu drugiego Arduino

12. Piętnasty pin wyświetlacza LCD (A) został podłączony do wejścia zasilania 5V

13. Na koniec szesnasty pin LCD (K) został podłączony do masy (GND).

14. Przewód S czujnika tętna został podłączony do pinu A0 Arduino, 15. Drugi przewód został podłączony do wejścia zasilania 5V, a trzeci pin został podłączony do masy (GND).

Schemat został opublikowany w celu lepszego zrozumienia połączeń.

Krok 5: IDE i kody

Kody zostały zaimplementowane w środowisku Arduino IDE. Do kodowania IDE wykorzystano języki programowania C i Java. Początkowo biblioteka LiquidCrystal była wywoływana metodą #include, następnie wstawiono pola i parametry dwanaście, jedenaście, pięć, cztery, trzy, dwa odpowiadające użytym pinom Arduino podłączonym do LCD. Przeprowadzono zmienne inicjalizacje, a warunki pomiarów BPM i komentarze zostały ustawione na żądane dane wyjściowe, które mają być wyświetlane na ekranie LCD. Kod został następnie uzupełniony, zweryfikowany i przesłany na płytkę Arduino. Wyświetlacz LCD został skalibrowany za pomocą potencjometru, aby wyświetlić komentarze gotowe do prób.

Krok 6: Wniosek

RAD służy jako tańsza, wygodniejsza i przenośna forma wykrywania arytmii serca. Jednak aby RAD można było uznać za niezawodne urządzenie do diagnostyki arytmii, potrzeba znacznie więcej testów. W przyszłości badania będą prowadzone na pacjentach z wcześniej zdiagnozowanymi arytmiami. Więcej danych zostanie zebranych w celu ustalenia, czy arytmie odpowiadają wahaniom odstępu czasu między uderzeniami serca. Miejmy nadzieję, że RAD można jeszcze ulepszyć, aby wykryć te nieprawidłowości i powiązać je z odpowiednimi arytmiami. Chociaż istnieje wiele do zrobienia w zakresie rozwoju i testowania, detektor arytmii oparty na szybkości spełnia swój cel, z powodzeniem rozpoznając kilka arytmii i oceniając zdrowie serca pod względem ekonomicznym i rozmiarowym.

Monitor holterowski: 371,00 USD

Monitor zdarzeń: 498,00 USD

Cewnikowanie serca: 9027,00 USD

RTG klatki piersiowej (CXR): 254,00 USD

Elektrokardiogram (EKG/EKG): $193.00

Test stołu pochylenia: 1598.00 USD

Echokardiografia przezprzełykowa: $1751,00

Wentrykulografia radionuklidowa lub angiografia radionuklidowa (skan MUGA): 1166,00 USD

Detektor arytmii oparty na szybkości (RAD): 134,00 USD

Krok 7: Ostatni

Po połączeniu wyświetlacz LCD na czujniku serca powinien się włączyć, Wystarczy przyłożyć palec do diody LED na około 10 sekund.

Czytaj bicie serca z wyświetlacza LCD 16X2… Zachowaj zdrowie!