Frekvenční detektor arytmie využívající Arduino: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Srdeční arytmie postihne přibližně čtyři miliony Američanů každý rok (Texas Heart Institute, odst. 2). Zatímco každé srdce zažívá permutace v rytmu a rychlosti, chronické srdeční arytmie mohou být pro jejich oběti smrtelné. Mnoho srdečních arytmií je také přechodných, což znamená, že diagnostika může být obtížná. Kromě toho může být proces detekce nákladný a nepohodlný. Pacient může být povinen nosit Holter nebo monitor událostí po dobu od několika dnů do jednoho měsíce, podstoupit srdeční katetrizaci nebo nechat si pod kůži implantovat smyčkový zapisovač. Mnoho pacientů odmítá diagnostické testy kvůli obtěžující hodnotě a nákladům (NHLBI, body 18–26).

Nedávno bylo zaznamenáno několik případů, kdy chytré hodinky, jako jsou Apple Watch, vnímaly na svých pulzních senzorech rytmické anomálie, což přimělo nositele vyhledat lékařské ošetření (Griffin, odst. 10–14). Chytré hodinky jsou však drahé, takže je většina populace nepoužívá. Finanční zdroje zohledňované jak jako kritérium, tak jako omezení pro detektor arytmie založené na frekvenci (RAD), protože součásti s vysokými cenami si nelze dovolit a zařízení musí být relativně cenově dostupné a pohodlné a přitom přesně rozpoznávat arytmie.

Krok 1: Materiály

Deska Arduino UNO

dvacet šest propojovacích vodičů

Potenciometr A10K Ohm

LCD 6x2

Pulzní senzor

Alkalická 9V baterie

A USB 2.0 A to B Male/Male periferní kabel

Alkalická baterie/9V DC vstup

Jednoradové prkénko, pájecí a odspájkovací nástroje

16 sloupků odlamovacích kolíků

Staženo IDE Arduino pro kódování a připojení pinů

Krok 2: Návrh a metodika

Frekvenční detektor arytmie byl původně navržen jako náramek. Později se však zjistilo, že jeho hardware není dostatečně kompaktní, aby se vešel do této formy. RAD je v současné době připojen k 16,75 x 9,5 cm. polystyrenová deska, díky čemuž je stále přenosná, lehká a pohodlná ve srovnání s jinými formami detekce arytmie. Byly prozkoumány také alternativy. RAD byl navržen tak, aby rozpoznal abnormality v elektrickém komplexu PQRST, ale omezení nákladů a velikosti neumožňovala zařízení disponovat schopnostmi elektrokardiogramu (EKG).

RAD je uživatelsky orientovaný. Jednoduše vyžaduje, aby uživatel položil prst na snímač tepu a nechal ho přibližně deset sekund stabilizovat. Pokud pacientův puls spadne do rozsahu spojeného s nepravidelným srdečním chováním, jako je bradykardie nebo tachykardie, LCD ho upozorní. RAD dokáže rozpoznat sedm hlavních abnormalit srdečního tempa. RAD nebyl testován na pacientech s dříve diagnostikovanými arytmiemi, ale zařízení detekovalo „arytmie“simulované fyzickým namáháním inženýrů před testováním zařízení a napodobením pulsu pro detekci infračerveného senzoru. Zatímco RAD má ve srovnání s jinými diagnostickými zařízeními pro arytmii primitivní vstupní hardware, slouží jako ekonomické, uživatelsky orientované monitorovací zařízení, které může být užitečné zejména pacientům s genetickými nebo životními predispozicemi k rozvoji arytmie.

Krok 3: Senzor srdce

Srdeční senzor použitý v tomto projektu využívá infračervené vlny, které procházejí kůží a odrážejí se od určené cévy.

Vlny se pak odrážejí od nádoby a jsou snímány senzorem.

Data se poté přenesou do Arduina, kde se zobrazí LCD.

Krok 4: Připojení

1. První kolík LCD (VSS) byl připojen k zemi (GND)

2. Druhý pin LCD (VCC) byl připojen k 5V příkonu Arduina

3. Třetí pin LCD (V0) byl připojen k druhému vstupu 10K potenciometru

4. Jeden z pinů potenciometru byl připojen k zemi (GND) a 5V napájení

5. Čtvrtý pin LCD (RS) byl připojen k pinu dvanáct Arduina

6. Pátý kolík LCD (RW) byl připojen k zemi (GND)

7. Šestý pin LCD (E) byl připojen k pinu jedenáct Arduina

8. Jedenáctý kolík LCD (D4) byl připojen k pinu pět Arduina

9. Dvanáctý pin Arduina (D5) byl připojen k pinu čtyři Arduina

10. Třináctý kolík LCD (D6) byl připojen k pinu tři Arduina

11. Čtrnáctý pin displeje LCD (D7) byl připojen ke kolíku dva Arduina

12. Patnáctý kolík displeje LCD (A) byl připojen k 5V napájecímu vstupu

13. Nakonec byl šestnáctý pin LCD (K) připojen k zemi (GND).

14. Vodič S snímače pulsu byl připojen ke kolíku A0 Arduina, 15. Druhý vodič byl připojen k 5V napájecímu vstupu a třetí pin byl připojen k zemi (GND).

Schéma je zveřejněno pro lepší pochopení souvislostí.

Krok 5: IDE a kódy

Kódy byly implementovány na Arduino IDE. Ke kódování IDE byly použity programovací jazyky C a Java. Zpočátku byla knihovna LiquidCrystal volána metodou #include, poté byla vložena pole a parametry dvanáct, jedenáct, pět, čtyři, tři, dva odpovídající použitým pinům Arduino připojeným k LCD. Byly provedeny variabilní inicializace a podmínky pro měření BPM a komentáře byly nastaveny na požadované výstupy, které mají být zobrazeny na LCD. Kód byl poté dokončen, ověřen a nahrán na desku Arduino. LCD displej byl kalibrován pomocí potenciometru, aby se zobrazily komentáře připravené ke zkouškám.

Krok 6: Závěr

RAD slouží jako levnější a pohodlnější a přenosnější forma detekce srdeční arytmie. K tomu, aby byl RAD považován za spolehlivé arytmické diagnostické zařízení, je však zapotřebí mnohem více testování. V budoucnu budou prováděny studie na pacientech s dříve diagnostikovanými arytmiemi. Bude shromážděno více údajů, aby se zjistilo, zda arytmie odpovídají kolísání časové prodlevy mezi údery srdce. Naštěstí lze RAD dále vylepšit, aby detekoval tyto nesrovnalosti a propojil je s jejich příslušnými arytmiemi. Přestože je z hlediska vývoje a testování ještě mnoho práce, detektor arytmie na základě frekvence splňuje svůj cíl úspěšným rozpoznáním několika arytmií a hodnocením zdraví srdce v rámci jeho ekonomických a velikostních omezení.

Monitor Holter: 371,00 USD

Monitor událostí: 498,00 $

Srdeční katetrizace: 9027,00 USD

Rentgen hrudníku (CXR): 254,00 $

Elektrokardiogram (EKG/EKG): 193,00 USD

Test naklápěcího stolu: 1598,00 $

Tranesofageální echokardiografie: 1751,00 USD

Radionuklidová ventrikulografie nebo radionuklidová angiografie (sken MUGA): 1166,00 USD

Detektor arytmie založený na sazbě (RAD): 134,00 $

Krok 7: Poslední

Po připojení by se měl zapnout LCD na senzoru srdce, Jednoduše položte prst na LED asi na 10 sekund.

Přečtěte si srdeční tep z displeje 16X2 LCD … Zůstaňte zdraví!