Ανιχνευτής αρρυθμίας με βάση το ρυθμό χρησιμοποιώντας το Arduino: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Οι καρδιακές αρρυθμίες πλήττουν περίπου τέσσερα εκατομμύρια Αμερικανούς κάθε χρόνο (Texas Heart Institute, παρ. 2). Ενώ κάθε καρδιά βιώνει μετατροπές σε ρυθμό και ρυθμό, οι χρόνιες καρδιακές αρρυθμίες μπορεί να είναι θανατηφόρες για τα θύματά τους. Πολλές καρδιακές αρρυθμίες είναι επίσης παροδικές, πράγμα που σημαίνει ότι η διάγνωση μπορεί να είναι δύσκολη. Επιπλέον, η διαδικασία ανίχνευσης μπορεί να είναι δαπανηρή και άβολη. Μπορεί να απαιτείται από έναν ασθενή να φοράει Holter ή οθόνη παρακολούθησης για περίοδο που κυμαίνεται από αρκετές ημέρες έως ένα μήνα, να υποβάλλεται σε καρδιακό καθετηριασμό ή να έχει εμφυτευτεί ένα βρόχο καταγραφής κάτω από το δέρμα. Πολλοί ασθενείς απορρίπτουν τις διαγνωστικές εξετάσεις λόγω της ενόχλησης και του κόστους (NHLBI, παρ. 18-26).

Πρόσφατα, έχουν αναφερθεί αρκετές περιπτώσεις όπου έξυπνα ρολόγια όπως το Apple Watch αντιλήφθηκαν ρυθμικές ανωμαλίες στους αισθητήρες παλμών τους, ωθώντας τους χρήστες να αναζητήσουν ιατρική θεραπεία (Griffin, pars.10-14). Ωστόσο, τα έξυπνα ρολόγια είναι ακριβά, επομένως δεν χρησιμοποιούνται από την πλειοψηφία του πληθυσμού. Χρηματοοικονομικοί πόροι που λαμβάνονται υπόψη και ως κριτήριο και ως περιορισμός για τον ανιχνευτή αρρυθμίας βάσει συντελεστή (RAD), καθώς τα εξαρτήματα υψηλής τιμής δεν μπορούσαν να αγοραστούν και η συσκευή έπρεπε να είναι σχετικά προσιτή και βολική, ενώ αναγνωρίζει με ακρίβεια τις αρρυθμίες.

Βήμα 1: Υλικά

Πλακέτα κυκλώματος Arduino UNO

είκοσι έξι καλώδια βραχυκυκλωτήρων

Ποτενσιόμετρο A10K Ohm

Οθόνη LCD 6x2

Αισθητήρας παλμών

Μια αλκαλική μπαταρία 9V

A USB 2.0 A έως B Περιφερειακό καλώδιο αρσενικού/αρσενικού τύπου

Μια αλκαλική μπαταρία/είσοδος DC 9V

Ένα Breadboard μιας σειράς, εργαλεία συγκόλλησης και αποκόλλησης

16 στήλες αποσπώμενων ακίδων

Έγινε λήψη του Arduino IDE για κωδικοποίηση και τις συνδέσεις ακίδων

Βήμα 2: Σχεδιασμός και μεθοδολογία

Ο ανιχνευτής αρρυθμίας με βάση το ρυθμό σχεδιάστηκε αρχικά ως βραχιόλι. Ωστόσο, αργότερα αναγνωρίστηκε ότι το υλικό του δεν ήταν αρκετά συμπαγές για να χωρέσει σε αυτήν τη μορφή. Το RAD είναι επί του παρόντος προσαρτημένο σε 16,75x9,5cm. χαρτόνι φελιζόλ, που το καθιστά ακόμα φορητό, ελαφρύ και βολικό σε σύγκριση με άλλες μορφές ανίχνευσης αρρυθμίας. Εξερευνήθηκαν επίσης εναλλακτικές λύσεις. Το RAD προτάθηκε για την αναγνώριση ανωμαλιών στο ηλεκτρικό σύμπλεγμα PQRST, αλλά οι περιορισμοί κόστους και μεγέθους δεν επέτρεψαν στη συσκευή να διαθέτει δυνατότητες ηλεκτροκαρδιογραφήματος (ΗΚΓ).

Το RAD είναι προσανατολισμένο στον χρήστη. Απλώς απαιτεί από έναν χρήστη να ακουμπήσει το δάχτυλό του στον αισθητήρα παλμών και να του επιτρέψει να σταθεροποιηθεί περίπου δέκα δευτερόλεπτα. Εάν ο παλμός ενός ασθενούς πέσει σε μια περιοχή που σχετίζεται με ακανόνιστες συμπεριφορές της καρδιάς, όπως βραδυκαρδία ή ταχυκαρδία, η οθόνη LCD θα ειδοποιήσει τον ασθενή. Το RAD μπορεί να αναγνωρίσει επτά σημαντικές ανωμαλίες του καρδιακού ρυθμού. Το RAD δεν δοκιμάστηκε σε ασθενείς με αρρυθμίες που είχαν διαγνωστεί προηγουμένως, αλλά η συσκευή ανίχνευσε «αρρυθμίες» που προσομοιώθηκαν βάζοντας τους μηχανικούς υπό φυσική πίεση πριν από τη δοκιμή της συσκευής και μιμούμενος έναν παλμό για τον ανιχνευτή υπερύθρων. Ενώ το RAD διαθέτει πρωτόγονο υλικό εισόδου σε σύγκριση με άλλες συσκευές διάγνωσης αρρυθμίας, χρησιμεύει ως μια οικονομική, συσκευή παρακολούθησης προσανατολισμένη στον χρήστη που μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για ασθενείς με γενετικές προδιαθέσεις ή τρόπους ζωής για ανάπτυξη αρρυθμίας.

Βήμα 3: Αισθητήρας καρδιάς

Ο αισθητήρας καρδιάς που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο χρησιμοποιεί υπέρυθρα κύματα που περνούν μέσα από το δέρμα και αντανακλώνται από το καθορισμένο σκάφος.

Τα κύματα στη συνέχεια αντανακλώνται από το δοχείο και διαβάζονται από τον αισθητήρα.

Στη συνέχεια, τα δεδομένα μεταφέρονται στο Arduino για να εμφανιστεί η οθόνη LCD.

Βήμα 4: Συνδέσεις

1. Ο πρώτος πείρος της οθόνης LCD (VSS) συνδέθηκε στη γείωση (GND)

2. Ο δεύτερος πείρος της οθόνης LCD (VCC) συνδέθηκε στην είσοδο ισχύος 5V του Arduino

3. Ο τρίτος πείρος της οθόνης LCD (V0) συνδέθηκε με τη δεύτερη είσοδο του Ποτενσιόμετρου 10Κ

4. Οποιαδήποτε από τις ακίδες του Ποτενσιόμετρου ήταν συνδεδεμένη στη γείωση (GND) και την είσοδο ισχύος 5V

5. Η τέταρτη ακίδα της οθόνης LCD (RS) συνδέθηκε με την ακίδα δώδεκα του Arduino

6. Ο πέμπτος πείρος της οθόνης LCD (RW) συνδέθηκε με τη γείωση (GND)

7. Η έκτη ακίδα της οθόνης LCD (E) συνδέθηκε με την ακίδα έντεκα του Arduino

8. Ο ενδέκατος πείρος της οθόνης LCD (D4) συνδέθηκε με τον πείρο πέντε του Arduino

9. Ο δωδέκατος πείρος του Arduino (D5) συνδέθηκε με τον πείρο τέσσερις του Arduino

10. Ο δέκατος τρίτος ακροδέκτης της οθόνης LCD (D6) συνδέθηκε με τον πείρο τρεις του Arduino

11. Ο δέκατος τέταρτος πείρος της οθόνης LCD (D7) συνδέθηκε με τον πείρο δύο του Arduino

12. Ο δέκατος πέμπτος πείρος της οθόνης LCD (A) συνδέθηκε στην είσοδο ισχύος 5V

13. Τέλος, ο δέκατος έκτος πείρος της οθόνης LCD (K) συνδέθηκε με τη γείωση (GND).

14. Το σύρμα S του αισθητήρα παλμού συνδέθηκε με τον ακροδέκτη A0 του Arduino, 15. Το δεύτερο καλώδιο συνδέθηκε στην είσοδο ισχύος 5V και ο τρίτος πείρος συνδέθηκε στη γείωση (GND).

Το σχήμα είναι δημοσιευμένο για καλύτερη κατανόηση των συνδέσεων.

Βήμα 5: IDE και οι κωδικοί

Οι κωδικοί εφαρμόστηκαν στο Arduino IDE. Γλώσσες προγραμματισμού C και Java χρησιμοποιήθηκαν για την κωδικοποίηση του IDE. Αρχικά, η βιβλιοθήκη LiquidCrystal κλήθηκε με τη μέθοδο #include, στη συνέχεια εισήχθησαν πεδία και παράμετροι δώδεκα, έντεκα, πέντε, τεσσάρων, τριών, δύο που αντιστοιχούσαν στις χρησιμοποιούμενες ακίδες Arduino που ήταν συνδεδεμένες στην οθόνη LCD. Πραγματοποιήθηκαν μεταβλητές αρχικοποιήσεις και οι συνθήκες για τις μετρήσεις και τα σχόλια BPM τέθηκαν στις επιθυμητές εξόδους που θα εμφανίζονται στην οθόνη LCD. Ο κωδικός στη συνέχεια συμπληρώθηκε, επαληθεύτηκε και μεταφορτώθηκε στον πίνακα Arduino. Η οθόνη LCD βαθμονομήθηκε χρησιμοποιώντας το Ποτενσιόμετρο για να δείτε τα σχόλια έτοιμα για τις δοκιμές.

Βήμα 6: Συμπέρασμα

Το RAD χρησιμεύει ως μια λιγότερο δαπανηρή και πιο βολική και φορητή μορφή καρδιακής αρρυθμικής ανίχνευσης. Ωστόσο, απαιτούνται πολύ περισσότερες δοκιμές προκειμένου το RAD να θεωρηθεί ως αξιόπιστη συσκευή αρρυθμικής διάγνωσης. Στο μέλλον, θα διεξαχθούν δοκιμές σε ασθενείς με αρρυθμίες που είχαν διαγνωστεί προηγουμένως. Περισσότερα δεδομένα θα συλλεχθούν προκειμένου να διαπιστωθεί εάν τυχόν αρρυθμίες αντιστοιχούν σε διακυμάνσεις στο χρονικό κενό μεταξύ των καρδιακών παλμών. Ας ελπίσουμε ότι το RAD μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω για τον εντοπισμό αυτών των παρατυπιών και τη σύνδεσή τους με τις αντίστοιχες αρρυθμίες τους. Ενώ υπάρχουν πολλά να γίνουν από την άποψη της εξέλιξης και των δοκιμών, ο Ανιχνευτής Αρρυθμίας βάσει Βαθμού επιτυγχάνει τον στόχο του αναγνωρίζοντας επιτυχώς αρκετές αρρυθμίες και αξιολογώντας την υγεία της καρδιάς υπό τους οικονομικούς και μεγεθικούς περιορισμούς.

Holter Monitor: 371,00 $

Παρακολούθηση εκδηλώσεων: 498,00 $

Καρδιακός καθετηριασμός: $ 9027,00

Ακτίνα θώρακα (CXR): $ 254,00

Ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ/ΗΚΓ): 193,00 $

Δοκιμή πίνακα κλίσης: 1598,00 $

Διαισοφαγική ηχοκαρδιογραφία: $ 1751,00

Ραδιονουκλιδική κοιλιακή ή ραδιονουκλιδική αγγειογραφία (MUGA Scan): 1166,00 $

Ανιχνευτής αρρυθμίας με βάση το ποσοστό (RAD): $ 134,00

Βήμα 7: Το τελευταίο

Μετά τη σύνδεση θα πρέπει να ενεργοποιηθεί η οθόνη LCD στον αισθητήρα Καρδιάς, Απλώς τοποθετήστε το δάχτυλό σας στο LED για περίπου 10 δευτερόλεπτα.

Διαβάστε τους καρδιακούς παλμούς από την οθόνη LCD 16X2… Μείνετε ζεστοί!