Frekvenčný detektor arytmie využívajúci Arduino: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Srdcové arytmie postihnú približne štyri milióny Američanov každý rok (Texas Heart Institute, ods. 2). Aj keď každé srdce zažíva permutácie v rytme a rýchlosti, chronické srdcové arytmie môžu byť pre ich obete smrteľné. Mnoho srdcových arytmií je tiež prechodných, čo znamená, že diagnostika môže byť ťažká. Detekčný proces môže byť navyše nákladný a nepohodlný. Od pacienta môže byť požadované, aby nosil Holter alebo monitor udalostí počas niekoľkých dní až jedného mesiaca, aby podstúpil srdcovú katetrizáciu alebo aby mu bol pod kožu implantovaný slučkový zapisovač. Mnoho pacientov odmietne diagnostické testy z dôvodu obťažujúcej hodnoty a nákladov (NHLBI, body 18-26).

Nedávno bolo zaznamenaných niekoľko prípadov, kedy inteligentné hodinky, ako napríklad Apple Watch, vnímali na svojich snímačoch pulzu rytmické anomálie, čo podnietilo ich nositeľov vyhľadať lekárske ošetrenie (Griffin, ods. 10-14). Inteligentné hodinky sú však drahé, preto ich väčšina populácie nepoužíva. Finančné zdroje, ktoré sú kritériom a obmedzením detektora arytmie založenej na sadzbách (RAD), pretože komponenty s vysokými cenami si nemohli dovoliť, a zariadenie muselo byť relatívne dostupné a pohodlné, pričom musí stále presne rozpoznávať arytmie.

Krok 1: Materiály

Doska plošných spojov Arduino UNO

dvadsaťšesť prepojovacích káblov

Potenciometer A10K Ohm

LCD 6x2

Pulzný snímač

Alkalická 9V batéria

Periférny kábel USB 2.0 A až B typu Male/Male

Alkalická batéria/9V DC vstup

Jednoradový Breadboard, spájkovacie a spájkovacie nástroje

16 stĺpcov odlamovacích kolíkov

IDE Arduino sa stiahlo na kódovanie a pripojenie pinov

Krok 2: Návrh a metodika

Frekvenčný detektor arytmie bol pôvodne navrhnutý ako náramok. Neskôr sa však zistilo, že jeho hardvér nie je dostatočne kompaktný, aby sa zmestil do tejto formy. RAD je v súčasnosti pripevnený k formátu 16,75 x 9,5 cm. penový polystyrén, vďaka ktorému je stále prenosný, ľahký a pohodlný v porovnaní s inými formami detekcie arytmie. Skúmali sa aj alternatívy. RAD bol navrhnutý tak, aby rozpoznal abnormality v elektrickom komplexe PQRST, ale obmedzenia ceny a veľkosti neumožnili zariadeniu disponovať schopnosťami elektrokardiogramu (EKG).

RAD je užívateľsky orientovaný. Jednoducho to vyžaduje, aby používateľ položil prst na snímač pulzu a nechal ho stabilizovať približne desať sekúnd. Ak pacientovi pulz spadne do rozsahu spojeného s nepravidelným srdcovým správaním, ako je bradykardia alebo tachykardia, LCD ho upozorní. RAD dokáže rozpoznať sedem hlavných abnormalít srdcového tempa. RAD nebol testovaný na pacientoch s predtým diagnostikovanými arytmiami, ale zariadenie detekovalo „arytmie“simulované tak, že inžinierov fyzicky namáhalo pred testovaním zariadenia a napodobňovaním impulzu pre detekciu infračerveného senzora. Napriek tomu, že RAD má primitívny vstupný hardvér v porovnaní s inými zariadeniami na diagnostiku arytmií, slúži ako ekonomické, na používateľa zamerané monitorovacie zariadenie, ktoré môže byť nápomocné najmä pacientom s genetickými alebo životnými predispozíciami k rozvoju arytmie.

Krok 3: Senzor srdca

Srdcový senzor použitý v tomto projekte používa infračervené vlny, ktoré prechádzajú pokožkou a odrážajú sa od určenej cievy.

Vlny sa potom odrážajú od cievy a čítajú ich snímač.

Údaje sa potom prenesú do Arduina, aby sa zobrazil LCD displej.

Krok 4: Pripojenia

1. Prvý kolík LCD (VSS) bol pripojený k zemi (GND)

2. Druhý kolík LCD (VCC) bol zapojený do 5V napájacieho zdroja Arduina

3. Tretí kolík LCD (V0) bol pripojený k druhému vstupu 10K potenciometra

4. Jeden z pinov potenciometra bol pripojený k uzemneniu (GND) a vstupu 5V

5. Štvrtý pin LCD (RS) bol pripojený k pinu dvanásť Arduina

6. Piaty pin LCD (RW) bol pripojený k zemi (GND)

7. Šiesty pin LCD (E) bol spojený s pinom jedenásť Arduina

8. Jedenásty kolík LCD (D4) bol pripojený k piatemu pinu Arduina

9. Dvanásty pin Arduina (D5) bol spojený s pinom štyri Arduina

10. Trinásty kolík LCD (D6) bol pripojený k tretiemu pinu Arduina

11. Štrnásty pin LCD (D7) bol spojený s druhým pinom Arduina

12. Pätnásty kolík displeja LCD (A) bol zapojený do 5V zdroja napájania

13. Nakoniec, šestnásty pin LCD (K) bol pripojený k zemi (GND).

14. Vodič S snímača impulzov bol pripojený k kolíku A0 Arduina, 15. Druhý vodič bol pripojený k 5V zdroju napájania a tretí kolík bol pripojený k zemi (GND).

Schéma je zverejnená kvôli lepšiemu pochopeniu súvislostí.

Krok 5: IDE a kódy

Kódy boli implementované na Arduino IDE. Na kódovanie IDE boli použité programovacie jazyky C a Java. Pôvodne sa knižnica LiquidCrystal volala metódou #include, potom sa vložili polia a parametre dvanásť, jedenásť, päť, štyri, tri, dva zodpovedajúce použitým pinom Arduino pripojeným k LCD. Vykonali sa variabilné inicializácie a podmienky pre merania a komentáre BPM sa nastavili na požadované výstupy, ktoré sa majú zobraziť na LCD. Kód bol potom dokončený, overený a nahraný na dosku Arduino. LCD displej bol kalibrovaný pomocou potenciometra, aby sa zobrazili komentáre pripravené na skúšky.

Krok 6: Záver

RAD slúži ako lacnejšia a pohodlnejšia a prenosnejšia forma detekcie srdcovej arytmie. Na to, aby bol RAD považovaný za spoľahlivé arytmické diagnostické zariadenie, je však potrebné oveľa viac testovania. V budúcnosti sa budú vykonávať štúdie s pacientmi s predtým diagnostikovanými arytmiami. Bude zhromaždených viac údajov, aby sa určilo, či arytmie zodpovedajú výkyvom časového odstupu medzi srdcovými údermi. Našťastie je možné RAD ďalej vylepšiť, aby odhalil tieto nepravidelnosti a spojil ich s ich príslušnými arytmiami. Aj keď je veľa práce, pokiaľ ide o vývoj a testovanie, detektor arytmie na základe frekvencie spĺňa svoj cieľ tým, že úspešne rozpozná niekoľko arytmií a vyhodnotí zdravie srdca v rámci jeho ekonomických a veľkostných obmedzení.

Monitor Holter: 371,00 dolárov

Monitor udalostí: 498,00 dolárov

Srdcová katetrizácia: 9027,00 dolárov

RTG hrudníka (CXR): 254,00 dolárov

Elektrokardiogram (EKG/EKG): 193,00 dolárov

Test nakloneného stola: 1598,00 dolárov

Transezofageálna echokardiografia: 1751,00 dolárov

Radionuklidová ventrikulografia alebo rádionuklidová angiografia (skenovanie MUGA): 1166,00 dolárov

Detektor arytmie založený na sadzbe (RAD): 134,00 dolárov

Krok 7: Posledný

Po pripojení by sa mal zapnúť LCD displej senzora srdca, Jednoducho položte prst na diódu LED na približne 10 sekúnd.

Prečítajte si tlkot srdca z LCD displeja 16X2 … Zostaňte zdraví!