Детектор за аритмия, базиран на скоростта, използващ Arduino: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Сърдечните аритмии засягат приблизително четири милиона американци всяка година (Texas Heart Institute, параграф 2). Докато всяко сърце изпитва пермутации в ритъма и скоростта, хроничните сърдечни аритмии могат да бъдат фатални за техните жертви. Много сърдечни аритмии също са преходни, което означава, че диагнозата може да бъде трудна. Освен това процесът на откриване може да бъде скъп и неудобен. От пациента може да се наложи да носи холтер или монитор за събития за период от няколко дни до един месец, да се подложи на сърдечна катетеризация или да имплантира циркулярно устройство под кожата. Много пациенти отказват диагностичните тестове поради неприятна стойност и цена (NHLBI, пар. 18-26).

Наскоро бяха съобщени няколко случая, при които интелигентните часовници като Apple Watch възприемат ритмични аномалии на своите пулсови сензори, принуждавайки потребителите да потърсят медицинска помощ (Griffin, пар. 10-14). Умните часовници обаче са скъпи, така че не се използват от мнозинството от населението. Финансовите ресурси се вземат предвид и като критерий, и като ограничение за детектора на аритмия, базиран на тарифа (RAD), тъй като не могат да бъдат осигурени скъпи компоненти, а устройството трябваше да бъде едновременно сравнително достъпно и удобно, като същевременно разпознава точно аритмиите.

Стъпка 1: Материали

Платка Arduino UNO

двадесет и шест джъмперни проводника

Потенциометър A10K Ohm

6x2 LCD

Сензор за пулс

Алкална 9V батерия

A USB 2.0 A до B мъжки/мъжки тип периферен кабел

Алкална батерия/9V DC вход

Едноредов плат, инструменти за запояване и разпояване

16 колони с откъснати щифтове

Arduino IDE изтеглени за кодиране и пин връзки

Стъпка 2: Дизайн и методология

Детекторът за аритмия на базата на скоростта първоначално е проектиран като гривна. По -късно обаче беше признато, че хардуерът му не е достатъчно компактен, за да се побере в тази форма. В момента RAD е прикрепен към 16,75x9,5 cm. дъска от стиропор, което го прави все още преносим, лек и удобен в сравнение с други форми на откриване на аритмия. Бяха проучени и алтернативи. Предложено е RAD да разпознава аномалии в електрическия PQRST комплекс, но ограниченията на разходите и размера не позволяват на устройството да притежава възможности за електрокардиограма (ЕКГ).

RAD е ориентиран към потребителя. Това просто изисква от потребителя да постави пръста си върху пулсовия му сензор и да му позволи приблизително десет секунди да се стабилизира. Ако пулсът на пациента попадне в диапазон, свързан с нестабилно поведение на сърцето, като брадикардия или тахикардия, LCD ще уведоми пациента. RAD може да разпознае седем основни аномалии на сърдечния ритъм. RAD не е тестван при пациенти с предварително диагностицирани аритмии, но устройството открива „аритмии“, симулирани чрез подлагане на инженерите под физическо напрежение преди тестването на устройството и чрез имитиране на импулс, който инфрачервеният сензор може да открие. Докато RAD притежава примитивен входен хардуер в сравнение с други устройства за диагностика на аритмия, той служи като икономично, ориентирано към потребителя устройство за наблюдение, което може да бъде особено полезно за пациенти с генетични или начин на живот предразположени към развитие на аритмия.

Стъпка 3: Сензор за сърце

Сърдечният сензор, използван в този проект, използва инфрачервени вълни, които преминават през кожата и се отразяват от определения съд.

След това вълните се отразяват от съда и се отчитат от сензора.

След това данните се прехвърлят в Arduino за показване на LCD дисплея.

Стъпка 4: Връзки

1. Първият щифт на LCD (VSS) е свързан към земята (GND)

2. Вторият щифт на LCD (VCC) беше свързан към 5V входа на захранването на Arduino

3. Третият щифт на LCD (V0) беше свързан към втория вход на 10K потенциометъра

4. Всеки от щифтовете на потенциометъра е свързан към земята (GND) и към 5V захранващия вход

5. Четвъртият щифт на LCD (RS) беше свързан към дванадесет пина на Arduino

6. Петият щифт на LCD (RW) беше свързан към земята (GND)

7. Шестият щифт на LCD (E) беше свързан към единадесет пина на Arduino

8. Единадесетият щифт на LCD (D4) беше свързан към пет пина на Arduino

9. Дванадесетият щифт на Arduino (D5) беше свързан към четвърти пин на Arduino

10. Тринадесетият щифт на LCD (D6) беше свързан към три пина на Arduino

11. Четиринадесетият щифт на LCD (D7) беше свързан към втори пин на Arduino

12. Петнадесетият щифт на LCD (A) беше свързан към 5V вход за захранване

13. И накрая, шестнадесетият извод на LCD (K) беше свързан към земята (GND).

14. S проводникът на пулсовия сензор е свързан към щифта A0 на Arduino, 15. Вторият проводник беше свързан към входа за захранване 5V, а третият щифт беше свързан към земята (GND).

Схемата е публикувана за по -добро разбиране на връзките.

Стъпка 5: IDE и кодовете

Кодовете бяха внедрени в IDE на Arduino. За кодиране на IDE са използвани езици за програмиране C и Java. Първоначално библиотеката LiquidCrystal беше извикана по метода #include, след което бяха вмъкнати полета и параметри на дванадесет, единадесет, пет, четири, три, два, съответстващи на използваните щифтове Arduino, свързани към LCD дисплея. Бяха извършени променливи инициализации и условията за BPM измерванията и коментарите бяха зададени на желаните изходи, които да се показват на LCD. След това кодът беше завършен, проверен и качен на дъската на Arduino. LCD дисплеят беше калибриран с помощта на потенциометър за преглед на коментарите, готови за изпитванията.

Стъпка 6: Заключение

RAD наистина служи като по -евтина и по -удобна и преносима форма за откриване на сърдечни аритмии. Необходими са обаче много повече тестове, за да може RAD да се счита за надеждно устройство за диагностика на аритмия. В бъдеще ще се провеждат изпитвания върху пациенти с предварително диагностицирани аритмии. Ще бъдат събрани още данни, за да се определи дали някакви аритмии отговарят на колебанията във времевата разлика между сърдечните удари. Надяваме се, че RAD може да бъде допълнително подобрен, за да открие тези нередности и да ги свърже със съответните им аритмии. Въпреки че има много какво да се направи по отношение на разработването и тестването, детекторът на аритмия, базиран на честота, постига целта си, като успешно разпознава няколко аритмии и оценява здравето на сърцето при неговите икономически и размери.

Монитор Holter: $ 371,00

Монитор на събития: $ 498,00

Сърдечна катетеризация: $ 9027,00

Рентгенова снимка на гръдния кош (CXR): $ 254,00

Електрокардиограма (ЕКГ/ЕКГ): $ 193,00

Тест за накланяща се маса: $ 1598,00

Трансезофагеална ехокардиография: $ 1751,00

Радионуклидна вентрикулография или радионуклидна ангиография (MUGA сканиране): $ 1166,00

Детектор за аритмия, базиран на тарифа (RAD): 134,00 долара

Стъпка 7: Последната

След свързването LCD дисплеят на сърдечния сензор трябва да се включи, Просто поставете пръста си върху светодиода за около 10 секунди.

Прочетете сърдечния ритъм от 16X2 LCD … Останете Heathy!