Детектор аритмии на основе частоты с использованием Arduino: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Сердечными аритмиями ежегодно страдают около четырех миллионов американцев (Техасский институт сердца, п. 2). В то время как каждое сердце испытывает перестановки в ритме и частоте, хронические сердечные аритмии могут быть фатальными для их жертв. Многие сердечные аритмии также являются преходящими, а это означает, что диагностика может быть затруднена. Кроме того, процесс обнаружения может быть дорогостоящим и неудобным. Пациенту может потребоваться носить холтер или монитор событий в течение периода от нескольких дней до одного месяца, пройти катетеризацию сердца или имплантировать под кожу петлевой регистратор. Многие пациенты отказываются от диагностических тестов из-за неудобства и стоимости (NHLBI, пп. 18-26).

Недавно было сообщено о нескольких случаях, когда умные часы, такие как Apple Watch, воспринимали ритмические аномалии на своих датчиках пульса, что побуждало пользователей обращаться за медицинской помощью (Griffin, пп. 10–14). Однако умные часы дороги, поэтому большинство населения ими не пользуется. Финансовые ресурсы рассматривались как критерий и ограничение для детектора аритмии на основе частоты (RAD), поскольку дорогие компоненты не могли быть доступны, а устройство должно было быть относительно доступным и удобным, но при этом точно распознавать аритмии.

Шаг 1: материалы

Печатная плата Arduino UNO

двадцать шесть перемычек

Потенциометр A10K Ом

ЖК-дисплей 6x2

Датчик пульса

Щелочная батарея 9 В

Периферийный кабель USB 2.0 A - B типа папа / папа

Щелочная батарея / вход постоянного тока 9 В

Однорядный макет, инструменты для пайки и распайки

16 столбцов отрывных штифтов

Скачанная IDE Arduino для кодирования и подключения контактов

Шаг 2: Дизайн и методология

Детектор аритмии, основанный на частоте сердечных сокращений, изначально был разработан в виде браслета. Однако позже было признано, что его оборудование было недостаточно компактным, чтобы поместиться в этой форме. RAD в настоящее время прикреплен к 16,75x9,5 см. пенополистирол, что делает его портативным, легким и удобным по сравнению с другими формами обнаружения аритмии. Также были изучены альтернативы. RAD было предложено для распознавания аномалий в электрическом комплексе PQRST, но ограничения по стоимости и размеру не позволяли устройству обладать возможностями электрокардиограммы (ЭКГ).

RAD ориентирован на пользователя. Он просто требует, чтобы пользователь положил палец на датчик пульса и подождал примерно десять секунд для стабилизации. Если пульс пациента попадает в диапазон, связанный с неустойчивым поведением сердца, таким как брадикардия или тахикардия, ЖК-дисплей уведомит пациента. RAD может распознать семь основных нарушений сердечного ритма. RAD не тестировался на пациентах с ранее диагностированной аритмией, но устройство действительно обнаруживало «аритмию», смоделированную путем физического напряжения инженеров перед тестированием устройства и имитации импульса для обнаружения инфракрасным датчиком. Хотя RAD имеет примитивное оборудование ввода по сравнению с другими устройствами для диагностики аритмии, оно служит экономичным, ориентированным на пользователя устройством мониторинга, которое может быть особенно полезным для пациентов с генетической предрасположенностью или образом жизни к развитию аритмии.

Шаг 3: датчик сердца

Датчик сердца, используемый в этом проекте, использует инфракрасные волны, которые проходят через кожу и отражаются от указанного сосуда.

Затем волны отражаются от судна и считываются датчиком.

Затем данные передаются в Arduino для отображения на ЖК-дисплее.

Шаг 4: Подключения

1. Первый вывод ЖК-дисплея (VSS) был подключен к земле (GND).

2. Второй вывод ЖК-дисплея (VCC) был подключен к входу питания 5 В Arduino.

3. Третий вывод ЖК-дисплея (V0) был подключен ко второму входу потенциометра 10К.

4. Любой из контактов потенциометра был подключен к земле (GND) и входу питания 5 В.

5. Четвертый контакт ЖК-дисплея (RS) был подключен к двенадцатому контакту Arduino.

6. Пятый контакт ЖК-дисплея (RW) был подключен к земле (GND).

7. Шестой контакт ЖК-дисплея (E) был подключен к одиннадцатому контакту Arduino.

8. Одиннадцатый контакт ЖК-дисплея (D4) был подключен к пятому контакту Arduino.

9. Двенадцатый контакт Arduino (D5) был подключен к четвертому контакту Arduino.

10. Тринадцатый контакт ЖК-дисплея (D6) был подключен к третьему контакту Arduino.

11. Четырнадцатый контакт ЖК-дисплея (D7) был подключен ко второму контакту Arduino.

12. Пятнадцатый контакт ЖК-дисплея (A) был подключен к входу питания 5V.

13. Наконец, шестнадцатый контакт ЖК-дисплея (K) был подключен к земле (GND).

14. Провод S датчика пульса был подключен к контакту A0 Arduino, 15. Второй провод был подключен к входу питания 5 В, а третий контакт был подключен к земле (GND).

Схема размещена для лучшего понимания соединений.

Шаг 5: IDE и коды

Коды были реализованы в среде Arduino IDE. Для написания кода IDE использовались языки программирования C и Java. Изначально библиотека LiquidCrystal вызывалась методом #include, затем были вставлены поля и параметры двенадцати, одиннадцати, пяти, четырех, трех, двух, соответствующих используемым выводам Arduino, подключенным к ЖК-дисплею. Были выполнены инициализации переменных, и условия для измерений BPM и комментариев были установлены на желаемые выходы, которые будут отображаться на ЖК-дисплее. Затем код был завершен, проверен и загружен на плату Arduino. ЖК-дисплей был откалиброван с помощью потенциометра для просмотра комментариев, готовых к испытаниям.

Шаг 6: Заключение

RAD действительно служит менее дорогой, более удобной и портативной формой обнаружения сердечной аритмии. Однако для того, чтобы RAD можно было считать надежным устройством для диагностики аритмии, необходимо провести гораздо больше исследований. В будущем испытания будут проводиться на пациентах с ранее диагностированной аритмией. Будет собрано больше данных, чтобы определить, соответствуют ли какие-либо аритмии колебаниям временного интервала между ударами сердца. Будем надеяться, что RAD можно улучшить, чтобы обнаруживать эти нарушения и связывать их с соответствующими аритмиями. Несмотря на то, что многое еще предстоит сделать с точки зрения разработки и тестирования, детектор аритмии на основе частоты отвечает своей цели, успешно распознавая несколько аритмий и оценивая здоровье сердца с учетом его экономических и габаритных ограничений.

Холтеровский монитор: $ 371,00

Монитор событий: $ 498,00

Катетеризация сердца: $ 9027,00

Рентген грудной клетки (CXR): 254,00 $

Электрокардиограмма (ЭКГ / ЭКГ): $ 193,00

Тест на наклонный стол: $ 1598.00

Чреспищеводная эхокардиография: 1751,00 $

Радионуклидная вентрикулография или радионуклидная ангиография (сканирование MUGA): 1166 долларов США

Детектор аритмии на основе частоты (RAD): 134,00 $

Шаг 7: Последний

После подключения ЖК-дисплей на датчике сердца должен включиться, Просто поместите палец на светодиод примерно на 10 секунд.

Прочтите биение сердца на ЖК-дисплее 16X2… Оставайтесь здоровыми!