كاشف عدم انتظام ضربات القلب باستخدام الأردوينو: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

يصيب عدم انتظام ضربات القلب ما يقرب من أربعة ملايين أمريكي كل عام (معهد تكساس للقلب ، الفقرة 2). في حين أن كل قلب يعاني من تغيرات في الإيقاع والمعدل ، فإن عدم انتظام ضربات القلب المزمن يمكن أن يكون قاتلاً لضحاياهم. العديد من حالات عدم انتظام ضربات القلب عابرة أيضًا ، مما يعني أن التشخيص قد يكون صعبًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون عملية الكشف مكلفة وغير مريحة. قد يُطلب من المريض ارتداء جهاز هولتر أو جهاز مراقبة الأحداث على مدى فترة تتراوح من عدة أيام إلى شهر واحد ، أو الخضوع لقسطرة قلبية ، أو زرع مسجل حلقي تحت الجلد. يرفض العديد من المرضى الاختبارات التشخيصية بسبب الإزعاج من حيث القيمة والتكلفة (NHLBI، pars. 18-26).

في الآونة الأخيرة ، تم الإبلاغ عن العديد من الحالات التي لاحظت فيها الساعات الذكية مثل Apple Watch وجود شذوذ إيقاعي على مستشعرات النبض ، مما دفع مرتديها إلى طلب العلاج الطبي (Griffin ، ص 10-14). ومع ذلك ، فإن الساعات الذكية باهظة الثمن ، لذلك لا يستخدمها غالبية السكان. تم أخذ الموارد المالية في الاعتبار كمعيار وقيود لكاشف عدم انتظام ضربات القلب المعتمد على المعدل (RAD) ، حيث لا يمكن توفير مكونات عالية السعر ، وكان لابد من أن يكون الجهاز مناسبًا وميسور التكلفة نسبيًا مع استمرار التعرف بدقة على عدم انتظام ضربات القلب.

الخطوة 1: المواد

اردوينو UNO لوحة الدوائر

ستة وعشرون سلك توصيل

A10K أوم مقياس الجهد

شاشة LCD مقاس 6 × 2

مستشعر نبض

بطارية قلوية 9 فولت

كابل طرفي من نوع USB 2.0 A إلى B ذكر / ذكر

بطارية قلوية / مدخل 9V DC

صف واحد من اللوح وأدوات اللحام وفك اللحام

16 عمودًا من المسامير المنفصلة

تم تنزيل Arduino IDE للتشفير وتوصيلات الدبوس

الخطوة الثانية: التصميم والمنهجية

تم تصميم كاشف عدم انتظام ضربات القلب في البداية كسوار. ومع ذلك ، تم التعرف لاحقًا على أن أجهزتها لم تكن مضغوطة بما يكفي لتلائم هذا النموذج. يتم توصيل RAD حاليًا بـ 16.75x9.5 سم. لوح الستايروفوم ، مما يجعله لا يزال محمولًا وخفيف الوزن ومريحًا عند مقارنته بأشكال أخرى من اكتشاف عدم انتظام ضربات القلب. تم استكشاف البدائل كذلك. تم اقتراح RAD للتعرف على التشوهات في مجمع PQRST الكهربائي ، لكن قيود التكلفة والحجم لم تسمح للجهاز بامتلاك قدرات تخطيط القلب الكهربائي (EKG).

RAD موجه للمستخدم. إنه يتطلب ببساطة من المستخدم أن يريح إصبعه على مستشعر النبض والسماح له بالاستقرار لمدة عشر ثوانٍ تقريبًا. إذا كان نبض المريض يقع في نطاق مرتبط بسلوكيات القلب غير المنتظمة مثل بطء القلب أو عدم انتظام دقات القلب ، فستقوم شاشة LCD بإخطار المريض. يمكن أن يتعرف RAD على سبعة تشوهات رئيسية في سرعة القلب. لم يتم اختبار RAD على المرضى الذين يعانون من عدم انتظام ضربات القلب الذي تم تشخيصه سابقًا ، ولكن الجهاز اكتشف "عدم انتظام ضربات القلب" الذي تم محاكاته بوضع المهندسين تحت ضغط جسدي قبل اختبار الجهاز ومحاكاة نبضة ليكشفها مستشعر الأشعة تحت الحمراء. بينما تمتلك RAD أجهزة إدخال بدائية مقارنة بأجهزة تشخيص عدم انتظام ضربات القلب الأخرى ، فإنها تعمل كجهاز مراقبة اقتصادي وموجه للمستخدم يمكن أن يكون مفيدًا بشكل خاص للمرضى الذين لديهم ميول وراثية أو نمط حياة لتطوير عدم انتظام ضربات القلب.

الخطوة الثالثة: مستشعر القلب

يستخدم مستشعر القلب المستخدم في هذا المشروع موجات الأشعة تحت الحمراء التي تمر عبر الجلد وتنعكس من الوعاء المعين.

ثم تنعكس الموجات من الوعاء ويقرأها المستشعر.

ثم يتم نقل البيانات إلى Arduino لتظهر على شاشة LCD.

الخطوة 4: التوصيلات

1. تم توصيل السن الأول من شاشة LCD (VSS) بالأرض (GND)

2. تم توصيل الدبوس الثاني من شاشة LCD (VCC) بمدخل طاقة 5 فولت من Arduino

3. تم توصيل السن الثالث من شاشة LCD (V0) بالمدخل الثاني لمقياس الجهد 10K

4. تم توصيل أي من دبابيس مقياس الجهد بالأرض (GND) ومدخل الطاقة 5 فولت

5. تم توصيل السن الرابع من شاشة LCD (RS) بالدبوس الثاني عشر من Arduino

6. تم توصيل السن الخامس من شاشة LCD (RW) بالأرض (GND)

7. تم توصيل السن السادس من شاشة LCD (E) بالدبوس الحادي عشر من Arduino

8. تم توصيل الدبوس الحادي عشر من شاشة LCD (D4) بالدبوس الخامس من Arduino

9. تم توصيل الدبوس الثاني عشر من Arduino (D5) بالدبوس الرابع من Arduino

10. تم توصيل السن الثالث عشر من شاشة LCD (D6) بالدبوس الثالث من Arduino

11. تم توصيل السن الرابع عشر من شاشة LCD (D7) بالدبوس الثاني من Arduino

12. تم توصيل السن الخامس عشر من شاشة LCD (A) بمدخل طاقة 5 فولت

13. أخيرًا ، تم توصيل السن السادس عشر من شاشة LCD (K) بالأرض (GND).

14. تم توصيل السلك S الخاص بجهاز استشعار النبض بالدبوس A0 في Arduino ،

15. تم توصيل السلك الثاني بمدخل الطاقة 5 فولت ، وتم توصيل الدبوس الثالث بالأرض (GND).

تم نشر المخطط لفهم الاتصالات بشكل أفضل.

الخطوة 5: IDE والرموز

تم تنفيذ الرموز على Arduino IDE. تم استخدام لغات البرمجة C و Java لترميز IDE. في البداية ، تم استدعاء مكتبة LiquidCrystal بالطريقة #include ، ثم تم إدخال الحقول والمعلمات المكونة من اثني عشر ، أحد عشر ، خمسة ، أربعة ، ثلاثة ، واثنان تقابل دبابيس Arduino المستخدمة المتصلة بشاشة LCD. تم إجراء التهيئة المتغيرة وشروط قياسات BPM والتعليقات تم ضبطها على المخرجات المرغوبة التي سيتم عرضها على شاشة LCD. تم بعد ذلك إكمال الرمز والتحقق منه وتحميله على لوحة Arduino. تمت معايرة شاشة LCD باستخدام مقياس الجهد لعرض التعليقات الجاهزة للتجارب.

الخطوة السادسة: الخاتمة

يعمل RAD كشكل أقل تكلفة وأكثر ملاءمة وقابل للحمل للكشف عن عدم انتظام ضربات القلب. ومع ذلك ، من الضروري إجراء المزيد من الاختبارات حتى يتم اعتبار RAD جهازًا موثوقًا لتشخيص عدم انتظام ضربات القلب. في المستقبل ، ستُجرى تجارب على مرضى يعانون من عدم انتظام ضربات القلب تم تشخيصه سابقًا. سيتم جمع المزيد من البيانات لتحديد ما إذا كان أي اضطراب في ضربات القلب يتوافق مع التقلبات في الفجوة الزمنية بين ضربات القلب. نأمل أن يتم تحسين RAD بشكل أكبر لاكتشاف هذه المخالفات وربطها باضطراب نظم القلب الخاص بكل منها. في حين أن هناك الكثير الذي يتعين القيام به فيما يتعلق بالتطوير والاختبار ، فإن كاشف عدم انتظام ضربات القلب القائم على المعدل يحقق هدفه من خلال التعرف بنجاح على العديد من حالات عدم انتظام ضربات القلب وتقييم صحة القلب في ظل القيود الاقتصادية والحجم.

هولتر مونيتور: 371.00 دولار

مراقب الأحداث: 498.00 دولار

قسطرة القلب: 9027.00 دولار

الصدر بالأشعة السينية (CXR): 254.00 دولار

مخطط كهربية القلب (ECG / EKG): 193.00 دولارًا

اختبار الطاولة المائلة: 1598.00 دولارًا

تخطيط صدى القلب عبر المريء: 1751.00 دولارًا

تصوير البطينات بالنويدات المشعة أو تصوير الأوعية بالنويدات المشعة (MUGA Scan): 1166.00 دولارًا

كاشف عدم انتظام ضربات القلب (RAD): 134.00 دولارًا

الخطوة 7: آخر واحد

بعد التوصيل ، يجب تشغيل شاشة LCD على مستشعر القلب ،

ما عليك سوى وضع إصبعك على مؤشر LED لمدة 10 ثوانٍ تقريبًا.

اقرأ نبضات القلب من شاشة LCD مقاس 16 × 2 … حافظ على هدوئك!