Cada vez que sentimos que nuestra salud se deteriora acudimos a un médico que lo primero que hace al revisarnos es tomarnos de la muñeca y controlar nuestro pulso cardíaco. Los deportistas que buscan superarse cada día se colocan un cinto sobre su pecho para monitorear el ritmo cardíaco al realizar actividad física. El “pulso” es un movimiento que siempre está allí y que sólo atendemos cuando no nos sentimos bien. Con el monitor cardíaco que te presentamos puedes controlar, escuchar y ver tu ritmo cardíaco. Algo más que un interesante proyecto. No te lo pierdas.
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Tutorial premiado por ABCdatos.com
También llamado “pletismógrafo” (del griego “plethysmos”, aumentar tamaño o volumen), el monitor cardíaco es ampliamente utilizado en la actualidad por la ciencia médica para ayudar a controlar, y muchas veces para diagnosticar, enfermedades cardiovasculares. El instrumento mencionado posee un funcionamiento muy sencillo y fácil de comprender. Además, en este artículo veremos el modo de construir uno que, a pesar de no poseer las cualidades de un equipo profesional, nos servirá para descubrir fenómenos muy interesantes y seguramente desconocidos para muchos.
Ante todo queremos dejarte bien en claro que este artículo no pretende ser una clase práctica de cardiología ni nada que se le parezca. Sólo veremos el armado y/o construcción de un aparato que sirve para “escuchar” el ritmo cardíaco. Siempre debes tener en claro que ante cualquier síntoma o malestar debes consultar a tu médico. Notros te informamos, te ilustramos, te ayudamos a comprender y te mostramos cosas que se pueden construir, pero nunca reemplazaremos a tu médico. Ten siempre presente este concepto.
Los controles médicos son fundamentales para cualquier deportista
Cuando el corazón late, una onda de presión se mueve a lo largo de las arterias a pocos metros por segundo. Esta presión puede sentirse en muchas partes del cuerpo, por ejemplo en “las muñecas”. La sangre, al ser bombeada hacia todo el cuerpo, irriga todos los músculos y tejidos entregando el oxígeno que recibe al pasar por los pulmones. Este oxígeno funciona como un verdadero “combustible” para nuestro organismo. Cuanto más ejercitamos, más oxigeno necesitamos y nuestro corazón intenta compensar este déficit aumentando la presión arterial y las pulsaciones al latir a mayor velocidad y con mayor intensidad. Si el esfuerzo gimnástico es demasiado forzado, podemos sufrir complicaciones en función de nuestra edad y nuestro estado corporal.
Con el tiempo y la constancia en la actividad física, nuestro corazón se hará más fuerte y necesitará esforzarse menos para enviar la cantidad de oxígeno requerida por cuerpo en movimiento. Por supuesto que esto significará menor tiempo de recuperación luego del ejercicio o esfuerzo realizado. Los monitores cardíacos profesionales utilizados por los deportistas incorporan un cronómetro para controlar el tiempo que lleva alcanzar la plenitud del esfuerzo y el tiempo de recuperación luego de éste.
Nuestro monitor
Una de las partes fundamentales de la construcción es el sensor que determina, por medio de la luz, el volumen de sangre que recorre la parte examinada, que puede ser un dedo o el lóbulo de la oreja. Estas dos partes del cuerpo se presentan sencillas para ubicar allí el sensor que construiremos a partir de un broche de los que se utilizan para sujetar la ropa en un tendedero. Como puedes ver en la imagen, utilizaremos dos diodos LED idénticos de color rojo y alta eficiencia. Uno funcionará como emisor de luz y el otro será empleado como detector, tal como lo habíamos hecho en el proyecto girasol.
Montando los diodos LED en el broche
Algunos prefieren utilizar luz infrarroja ya que su uso reduce las interferencias provocadas por la iluminación fluorescente. Las pruebas realizadas con diodos comunes han resultado tan satisfactorias que no ameritan la utilización de LEDs especiales infrarrojos. Además, la luz roja es la más indicada para atravesar los tejidos corporales y es el tipo de luz utilizada en los monitores cardíacos que se encuentran en cualquier unidad de cuidados intensivos. La instalación de ambos LEDs se basa en la perforación de las partes que forman el broche de modo tal que el emisor y el detector queden alineados entre sí. Para ambos montajes utilizaremos pequeños trozos de placa experimental que nos servirán de soporte y anclaje y fijaremos ambos LEDs con pegamento en su correcta posición.
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Vista del LED emisor y su amarre con precintos plásticos
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El receptor utilizará cable mallado para su conexión al circuito
Los cables de alimentación del diodo emisor pueden ser comunes, como se observa en las imágenes, mientras que al diodo que oficiará de receptor debemos conectarlo con cable blindado. Esta precaución es fundamental para minimizar los ruidos que pueda captar el sistema, inducidos por el propio cuerpo humano. Por último, un par de precintos plásticos completarán un armado robusto, compacto y duradero.
El circuito amplificador de impulsos
La construcción destaca la presencia de cuatro amplificadores operacionales LM358 configurados con una ganancia de amplificación de G=100 para las tres primeras etapas y 330 para la cuarta. Los componentes empleados no son críticos en ningún caso y seguramente tendrás todos los necesarios. Si así no fuera, el costo de los mismos no significará un gran desembolso y los podrás obtener en cualquier tienda.
Circuito amplificador de impulsos cardíacos
A la salida de OP4 se puede colocar una conexión de salida para osciloscopio o datalogger y así poder estudiar la forma de onda “analógica” allí obtenida que reflejará con su excursión el verdadero movimiento del flujo sanguíneo que atraviesa el dedo o la parte del cuerpo que estemos colocando entre los diodos.
Vale aclarar que también se puede experimentar la posibilidad de montar ambos LEDs en forma lineal “uno al lado del otro”. Con esta disposición trabajarán por reflexión al apoyarse el dedo sobre ellos o la zona del cuerpo donde se apoye el montaje lineal a ensayar. Debemos tener presente que no podremos atravesar todo el cuerpo humano con un sencillo LED. Por lo tanto, las partes del cuerpo que podrán ser analizadas con éxito son pocas y muy puntuales por cierto. Aquí hay una muestra de los primeros ensayos con el circuito mostrado, antes de ser colocado el buzzer.
En el video se puede apreciar que la señal obtenida ya es rectangular gracias a las puertas lógicas del CD4093, y el sistema ya está listo para agregarle un indicador sonoro de la actividad cardiaca. Con un simple oscilador realizado alrededor de las puertas sobrantes del CD4093, la tarea es fácilmente cumplimentada. Otro detalle muy importante que se aprecia en el video es el funcionamiento del LED emisor y su influencia sobre los tejidos del dedo meñique utilizado en la prueba. Ya con el beeper en marcha, el instrumento comienza a tomar forma más útil ya que no estaremos pendientes de una pantalla sino que una ayuda sonora nos indicará los latidos y sabremos así el ritmo con un mínimo de atención.
Además de observar lo tranquilo que me encontraba al momento de realizar la experiencia, habrás notado la enorme diferencia que significa un pequeño y sencillo BEEP! respecto a la falta del mismo. Con sólo dos puertas en desuso y un buzzer rescatado de un viejo teléfono, ya tenemos resuelta la ayuda auditiva, tal como muestra el diagrama esquemático mostrado más arriba.
Contando los pulsos con un PIC
Aprovechando la posibilidad de disponer de los latidos del corazón en forma de impulsos lógicos, nada mejor que un microcontrolador para contar y visualizar en un LCD los pulsos por minuto. Para quienes no lo sepan, las enfermeras no cuentan los pulsos durante un minuto para determinar el valor final sino que lo hacen durante 15 segundos y luego multiplican los valores obtenidos por cuatro para así obtener el valor final. Nosotros utilizaremos la misma técnica, pero durante 20 segundos, y luego multiplicaremos el valor obtenido por tres.
Circuito del PIC y el LCD
Existen muchas formas de contabilizar impulsos entrantes en microcontroladores, siendo las más populares las realizadas a través de alguno de los TIMER que dichos microcontroladores poseen. En este ejemplo utilizaremos una instrucción que nos brinda Protón (el programa en lenguaje BASIC que siempre utilizamos) que se denomina COUNTER. El funcionamiento de esta instrucción es muy sencillo y nos abrevia el programa a las siguientes pocas líneas:
INICIO:
PULSOS = 0
PULSOS = COUNTER PORTA.0, 20000
PULSOS = PULSOS * 3
PRINT AT 1,1," Pulsaciones "
PRINT AT 2,1," por minuto: ", DEC PULSOS, " "
GOTO INICIO
Gracias a esta poderosa instrucción, que contará los impulsos que aparezcan en PORTA.0 durante veinte segundos (20000 milisegundos), nos ahorraremos muchas líneas de código habilitando y activando interrupciones por hardware. Luego, como dijimos, una simple multiplicación por tres nos presenta en pantalla el valor de nuestras pulsaciones.
Nuestro monitor debe utilizarse en posición relajada y sin brusquedades
Entre las cosas que le podemos agregar al programa se encuentra un registro permanente de valores mínimos y máximos obtenidos (como lo hacíamos en el monitor de tensión de línea) de pulsaciones para poder utilizar el equipo en forma portátil durante una sesión de entrenamiento. Para poder realizar esto, utilizaremos el clásico circuito reductor de tensión de 12Volts a 5Volts con el eterno 7805, realizando así una unidad compacta que puede caber en el bolsillo de cualquier remera o pantalón. Por supuesto que también debemos perfeccionar el sistema empleado para el sensor debido a que la luz solar puede llegar a provocarnos mediciones erróneas.
La utilidad de un instrumento de estas características es innegable y puede ser de suma utilidad en cualquier gimnasio, centro médico o en cualquier hogar. Así como tenemos termómetros, tensiómetros, nebulizadores y demás elementos que nos ayudan a conocer nuestro estado de salud, también podemos agregar este útil monitor cardíaco a nuestro botiquín. Te recordamos que nunca debes dejar de consultar a tu médico personal ante cualquier síntoma o malestar que puedas sentir tú u otro integrante de tu familia.
También debes implementar este último concepto antes de embarcarte en actividades físicas que suponen grandes esfuerzos. Hazlo bajo la supervisión de algún entrenador especializado o de algún médico que conozca tu organismo, tu historia clínica y tus posibilidades de progreso paulatino. Nunca intentes transformarte en un super-man de la noche a la mañana. Procura una alimentación balanceada, evita fumar, y si todos los consejos que te hemos brindado te ayudan, tu corazón nunca necesitará de un monitor de control para mantenerte con vida. -
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¿Y tú, qué opinas?
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#1moisesatue sábado, 22 de agosto de 2009, 22:23
Muy interesante y util este aparato, una pregunta los dos led son iguales o el detector es especial?
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Mario sábado, 22 de agosto de 2009, 23:53#1Hola tuimg !
Exacto. Son dos LEDs iguales. Uno lo haces funcionar como emisor de luz y en el otro aprovechas las propiedades que cualquier LED posee de conducir cuando es expuesto a la luz. Te recomiendo veas el artículo "Proyecto Girasol" en este mismo sitio donde también utilizamos LEDs comunes como fotodetectores.
Saludos Cordiales ! -
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#7LucasVega domingo, 23 de agosto de 2009, 00:49
Buen dia Mario:
De nuevo descrestas con este proyecto tan genial y de tan grande utilidad, que seguro nos servira a todos; mi hermano esta finalizando la carrera de medicina y de seguro lo descrestare con este proyecto.
Ademas que el articulo tiene de todo, y pues dejas varias cosas para que nosotros mismo las hagamos y seguro tenemos los conocimientos para hacerlas, somo fanaticos de tus articulos.
Aunque todos tus proyectos los haces con el programa en Visual Proton, pero los seguidores de NeoTeo aprendimos a programar con el programa PIC Simulator Ide, con 11 tutoriales, talves nos podrias ayudar con algo de la programacion en Proton para ir mas con tus conocimientos... Leer más -
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#10kianji domingo, 23 de agosto de 2009, 15:15
Me encanta !!!!
No hay forma de meter la señal por la tarjeta de sonido y ver el pulso cardiaco en un programa, creo que Audacity que es un programa de edición de audio lo hace.
Saludo y esperando otro articulo de rs-485 I²C -
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#14nocturnomx sábado, 03 de octubre de 2009, 19:19
#10hola Truko! me intereso lo que mencionaste en este articulo. sabes como se podría hacer esto??? gracias d antemano!
Berto
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#15diego lunes, 09 de noviembre de 2009, 03:48
hola, estuve haciendo el proyecto pero no me sale, lo arme identico al diagrama pero hace nada, no muestra los pulsos por el osciloscopio, ni suena el buzzer me podrian ayudar ya sea q este armando algo mal, me podrian dar un diagrama, por cierto es necesario utilizar el gancho?
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#16pajaroloko viernes, 13 de noviembre de 2009, 04:01
#15Hola Diego, yo comienzo la otra semana con este proyecto, lo pretendo hacer con un atmel AVR mega64. Pero si ese circuito no funciona igual sería un retroceso, tengo solo dos semanas para hacerlo, contra el tiempo. Cualquier novedad te cuento.
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#17pajaroloko viernes, 13 de noviembre de 2009, 04:06
Gran aporte y espero ser capaz de realizar el proyecto hasta la parte de programación para poder más adelante realizar algo más ambicioso. Muchas gracias, cualquier duda estaré contactandote.
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#19Setoja viernes, 20 de noviembre de 2009, 20:38
Hola Mario que tal. Te comento que despues de haber armado mas de tres veces el circuito, descartando problemas de componentes y de board... el proyecto no me ha funcionado. No muestra los pulsos por osciloscopio; analizo el voltaje a la salida de los amplificadores y es menor de etapa a etapa llegando (en la cuarta) a 80mV... incfeible! Al principio, el buzzer se queda sonando interminablemente hasta que apago la fuente... la verdad no se que hacer y me gustaria que me dieras una mano con el proyecto. He visto que algunos de los que han tambien tratado de poner a funcionar el proyecto han tenido problemas. Que han intentado? Lo han solucionado ya?
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