Ratenbasierter Arrhythmie-Detektor mit Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

An Herzrhythmusstörungen leiden jedes Jahr etwa vier Millionen Amerikaner (Texas Heart Institute, Abs. 2). Während jedes Herz Veränderungen in Rhythmus und Frequenz erfährt, können chronische Herzrhythmusstörungen für ihre Opfer tödlich sein. Viele Herzrhythmusstörungen sind auch vorübergehend, sodass die Diagnose schwierig sein kann. Außerdem kann der Erfassungsprozess teuer und unbequem sein. Ein Patient muss möglicherweise über einen Zeitraum von mehreren Tagen bis zu einem Monat einen Holter- oder Ereignismonitor tragen, sich einem Herzkatheter unterziehen oder einen unter die Haut implantierten Loop-Recorder haben. Viele Patienten lehnen diagnostische Tests aufgrund von Ärgernis und Kosten ab (NHLBI, Abs. 18-26).

Kürzlich wurden mehrere Fälle gemeldet, in denen Smartwatches wie die Apple Watch rhythmische Anomalien auf ihren Pulssensoren wahrnahmen, was die Träger dazu veranlasste, sich in ärztliche Behandlung zu begeben (Griffin, Pars.10-14). Smartwatches sind jedoch teuer, sodass sie von einem Großteil der Bevölkerung nicht genutzt werden. Finanzielle Ressourcen wurden sowohl als Kriterium als auch als Einschränkung für den frequenzbasierten Arrhythmie-Detektor (RAD) berücksichtigt, da sich teure Komponenten nicht leisten konnten und das Gerät sowohl relativ günstig als auch praktisch sein musste und gleichzeitig Arrhythmien genau erkennen musste.

Schritt 1: Materialien

Arduino UNO-Platine

sechsundzwanzig Überbrückungsdrähte

A10K Ohm Potentiometer

Ein 6x2 LCD

Ein Pulssensor

Eine 9-V-Alkalibatterie

A USB 2.0 A-auf-B-Stecker/Stecker-Peripheriekabel

Eine Alkalibatterie/9V DC-Eingang

Ein einreihiges Steckbrett, Löt- und Entlötwerkzeuge

16 Spalten mit Abreißstiften

Die Arduino IDE zum Codieren und die Pin-Anschlüsse heruntergeladen

Schritt 2: Design und Methodik

Der frequenzbasierte Arrhythmie-Detektor wurde ursprünglich als Armband konzipiert. Später stellte sich jedoch heraus, dass die Hardware nicht kompakt genug war, um in diese Form zu passen. RAD ist derzeit auf einem 16,75x9,5cm befestigt. Styroporplatte, wodurch es im Vergleich zu anderen Formen der Arrhythmie-Erkennung immer noch tragbar, leicht und bequem ist. Auch nach Alternativen wurde gesucht. RAD wurde vorgeschlagen, um Anomalien im elektrischen PQRST-Komplex zu erkennen, aber Kosten- und Größenbeschränkungen erlaubten es dem Gerät nicht, über Elektrokardiogramm (EKG)-Funktionen zu verfügen.

RAD ist benutzerorientiert. Es erfordert lediglich, dass ein Benutzer seinen Finger auf seinen Pulssensor legt und ihm etwa zehn Sekunden Zeit lässt, sich zu stabilisieren. Wenn der Puls eines Patienten in einen Bereich fällt, der mit unregelmäßigem Herzverhalten wie Bradykardie oder Tachykardie verbunden ist, benachrichtigt das LCD den Patienten. RAD kann sieben wichtige Herzrhythmusstörungen erkennen. RAD wurde nicht an Patienten mit zuvor diagnostizierten Arrhythmien getestet, aber das Gerät erkannte "Arrhythmien", die simuliert wurden, indem die Ingenieure vor dem Testen des Geräts körperlich belastet wurden und ein Impuls für den Infrarotsensor nachgeahmt wurde. Obwohl RAD im Vergleich zu anderen Arrhythmie-Diagnosegeräten über eine primitive Eingabehardware verfügt, dient es als kostengünstiges, anwenderorientiertes Überwachungsgerät, das besonders für Patienten mit genetischen oder lebensstilbedingten Prädispositionen für die Entwicklung von Arrhythmien hilfreich sein kann.

Schritt 3: Herzsensor

Der in diesem Projekt verwendete Herzsensor verwendet Infrarotwellen, die die Haut durchdringen und von dem vorgesehenen Gefäß reflektiert werden.

Die Wellen werden dann vom Schiff reflektiert und vom Sensor gelesen.

Die Daten werden dann an den Arduino übertragen, damit das LCD angezeigt wird.

Schritt 4: Verbindungen

1. Der erste Pin des LCD (VSS) wurde mit Masse (GND) verbunden

2. Der zweite Pin des LCD (VCC) wurde mit dem 5V-Stromeingang des Arduino verbunden

3. Der dritte Pin des LCD (V0) wurde mit dem zweiten Eingang des 10K Potentiometers verbunden

4. Einer der Pins des Potentiometers wurde mit Masse (GND) und dem 5-V-Stromeingang verbunden

5. Der vierte Pin des LCD (RS) wurde mit Pin zwölf des Arduino verbunden

6. Der fünfte Pin des LCD (RW) wurde mit Masse (GND) verbunden

7. Der sechste Pin des LCD (E) wurde mit Pin elf des Arduino verbunden

8. Der elfte Pin des LCD (D4) wurde mit Pin fünf des Arduino verbunden

9. Der zwölfte Pin des Arduino (D5) wurde mit Pin vier des Arduino verbunden

10. Der dreizehnte Pin des LCD (D6) wurde mit Pin drei des Arduino verbunden

11. Der vierzehnte Pin des LCD (D7) wurde mit Pin zwei des Arduino verbunden

12. Der fünfzehnte Pin des LCD (A) wurde mit dem 5V-Stromeingang verbunden

13. Zuletzt wurde der sechzehnte Pin des LCD (K) mit Masse (GND) verbunden.

14. Das S-Kabel des Pulssensors wurde mit dem A0-Pin des Arduino verbunden, 15. Der zweite Draht wurde mit dem 5V-Stromeingang verbunden und der dritte Pin wurde mit Masse (GND) verbunden.

Das Schema wird zum besseren Verständnis der Verbindungen veröffentlicht.

Schritt 5: IDE und die Codes

Die Codes wurden auf der Arduino IDE implementiert. Die Programmiersprachen C und Java wurden verwendet, um die IDE zu codieren. Zunächst wurde die LiquidCrystal-Bibliothek mit der #include-Methode aufgerufen, dann wurden Felder und Parameter von zwölf, elf, fünf, vier, drei, zwei entsprechend den verwendeten Arduino-Pins, die mit dem LCD verbunden sind, eingefügt. Variable Initialisierungen wurden durchgeführt und die Bedingungen für die BPM-Messungen und Kommentare wurden auf die gewünschten Ausgaben für die Anzeige auf dem LCD eingestellt. Der Code wurde dann vervollständigt, verifiziert und auf das Arduino-Board hochgeladen. Das LCD-Display wurde mit dem Potentiometer kalibriert, um die Kommentare für die Versuche anzuzeigen.

Schritt 6: Fazit

RAD dient als kostengünstigere und bequemere und tragbare Form der Erkennung von Herzrhythmusstörungen. Es sind jedoch viel mehr Tests erforderlich, damit RAD als zuverlässiges arrhythmisches Diagnosegerät angesehen werden kann. Künftig sollen Studien an Patienten mit zuvor diagnostizierten Herzrhythmusstörungen durchgeführt werden. Weitere Daten werden gesammelt, um zu bestimmen, ob Arrhythmien Schwankungen in der Zeitlücke zwischen den Herzschlägen entsprechen. Hoffentlich kann RAD weiter verbessert werden, um diese Unregelmäßigkeiten zu erkennen und sie mit ihren jeweiligen Arrhythmien zu verknüpfen. Obwohl in Bezug auf Entwicklung und Tests noch viel zu tun ist, erreicht der frequenzbasierte Arrhythmie-Detektor sein Ziel, indem er mehrere Arrhythmien erfolgreich erkennt und die Herzgesundheit unter wirtschaftlichen und Größenbeschränkungen bewertet.

Holter-Monitor: $371.00

Ereignismonitor: $498.00

Herzkatheterisierung: $9027,00

Röntgen-Thorax (CXR): $254,00

Elektrokardiogramm (EKG/EKG): $ 193.00

Kipptischtest: $1598.00

Transösophageale Echokardiographie: $1751.00

Radionuklid-Ventrikulographie oder Radionuklid-Angiographie (MUGA-Scan): $1166.00

Frequenzbasierter Arrhythmie-Detektor (RAD): $ 134,00

Schritt 7: Der Letzte

Nach der Verbindung sollte sich das LCD des Herzsensors einschalten, Legen Sie einfach Ihren Finger für etwa 10 Sekunden auf die LED.

Lesen Sie den Herzschlag vom 16X2-LCD ab… Bleiben Sie gesund!