Lector de pulso cardiaco utilizando luz infrarrojaEspitia
Elizalde LeopoldoRamrez Gonzlez GustavoRojas Hernndez
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Tecnolgico de TijuanaDepartamento de Sistemas y
ComputacinAbstracto. En este documento se cubrir todos los aspectos
del proyecto realizado en la materia de Arquitectura de
Computadoras, el cual es un lector de pulso cardiaco que utiliza
LEDs infrarrojos, tanto emisor y receptor y la piel se utiliza como
una superficie reflejante de la luz infrarroja. La densidad de la
sangre en la piel afecta el reflejo de la luz que nuestros ojos no
capta. La accin de bombeo del corazn hace que la densidad de la
sangre se incremente y decremento, formando pulsos de encendido y
apagado. As que podemos calcular o medir la frecuencia cardiaca
mediante la intensidad de seal infrarroja que se refleja en la
piel.1 IntroduccinTomar elpulso cardiacoes algo realmente sencillo,
slo basta que coloques un dedo sobre tu cuello o mueca y midas el
tiempo de los pulsos con un cronmetro. Pero si deseas grabar esa
informacin o usarla para activar eventos, necesitas convertir esos
pulsos mecnicos en seales elctricas. Este sensor se coloca sobre la
yema del dedo y utiliza la cantidad deluz infrarroja reflejadapor
la sangre que circula por el interior, para hacer precisamente
eso.El sensor consiste en un emisor infrarrojo y un detector
montado a un lado y debe estar presionado contra la piel. Cuando el
corazn bombea, la presin arterial se eleva considerablemente y lo
mismo ocurre con la cantidad de luz infrarroja procedente del
emisor que se refleja en el detector. El detector deja pasar ms
corriente cuando recibe ms luz, que a su vez provoca una cada de
tensin para entrar al circuito amplificador. Este diseo utiliza
dosamplificadores operacionalesconsecutivos para establecer un
punto de referencia estable para la seal, destacando los picos y
filtrando el ruido. Ambos amplificadores operacionales estn dentro
de un circuito integrado y engancharlos es slo una cuestin de la
interconexin correcta de los pines.2 Marco tericoFrecuencia
CardiacaEl corazn tiene como tarea hacer fluir la sangre por el
cuerpo, para esto necesita contraerse y expandirse. La velocidad de
contraccin del corazn tambin se conoce como la frecuencia cardiaca.
Esta es la cantidad de pulsaciones o contracciones por minuto
(p.p.m) que realiza el corazn, lo cual corresponde a la cantidad de
veces que el corazn se contrae en un minuto.Los valores normales
para la frecuencia cardaca en reposo:Recin nacidos: de 100 a 160
latidos por minutoNios de 1 a 10 aos: de 70 a 120 latidos por
minutoNios de ms de 10 aos y adultos (incluyendo ancianos): de 60 a
100 latidos por minutoAtletas bien entrenados: de 40 a 60 latidos
por minutoLa frecuencia cardiaca puede variar por diversos
factores, como tambin dependiendo del deporte o ejercicio que
apliques, algunos ejercicios en los que se observa un aumento de la
frecuencia cardiaca son todos aquellos que requieran potencia
anaerbica tales como: levantamiento de pesas, cerreras de
velocidad, ciclismo de pista, 100m de natacin, etc. Y los que
disminuyen la frecuencia cardiaca son aquellos que requieran una
capacidad aerbica como: ciclismo de ruta, natacin ms de 200 metros,
maratn de 40km, etc.
El PulsoEs una onda que se origina en el corazn y se propaga a
travs de todas las arterias en el cuerpo. Esto sucede cada vez que
el corazn se contrae (o da un latido), y hace circular la sangre
por todo el organismo. La onda se percibe como un pulso y se puede
palpar o tomar en diferentes partes del cuerpo por donde pasan las
diferentes arterias. Estos lugares pueden ser en el cuello donde se
encuentra la cartida y cerca de la mueca en la radial. Para tomar
el pulso usualmente se usan las yemas del dedo ndice y medio,
presionando suavemente en el lugar indicado, all se podr sentir las
palpitaciones del corazn.3.- Desarrollo3.1.- Materiales y
presupuestosNombreCantidadPrecio
capacitores de tantalio de 1 microfaradio29psos c/u
resistencia de 8.2 kilo omnios15 pesos
resistencia de 39 kilo-omnios15 pesos
resistencias de 68 kilo-omnios25 pesos
resistencia de 470 kilo-omnios15 pesos
resistencia de 1.8 kiloomnios15 pesos
amplificador operacional lm32419 pesos
LED infrarrojo de 5 mm, color transparente114 pesos
Fototransistor de 5 mm con filtro de luz de da114 pesos
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Todos estos materiales fueron utilizador para poder crear el
lector de pulso, este se llev a cabo en un protoboard y
posteriormente se pas a otro protoboard ms pequeo pero ya soldando
los cables con las resistencias.
3.2 Diagramas de circuitos
Fig.1 Diagrama simblico del circuito.
Fig. 2 Diagrama fsico del circuito. Circuito que se implement
para la realizacin del lector de pulso.
Fig. 3 Circuito implementado en una placa de fenlica
perforada.
Fig. 4 Implementacin del circuito.
3.3 InterfazLa interfaz del lector es muy simple ya que solo
detecta la variacin del pulso como se mostrara a continuacin
Como se observa no detecta nada, pero si pasamos el dedo por
encima de nuestro led ocurrir lo siguiente
Fig. 5 Seal recibida y dibujada.Aqu ya est detectando la seal y
por consecuente, nuestro pulso.2.7 Cdigo del programaSketch de
Arduino:int heart_high,heart_low;int data[200],i,mapped;void
setup() { //for(i=2;i0;i--){ data[i]=data[i-1];
if(data[i]>heart_high) heart_high=data[i];
if(data[i](displayWidth-100)){ background(100,50,50);
screen_increment=50; old_x=-50; old_y=0; }}4 Anexos4.1
FuncionamientoLa aplicacin consiste en un protoboard conectado a
Arduido el cual mediante luz infrarroja puede detectar el pulso
cardiaco con el simple hecho de poner el dedo por encima del led
infrarrojo.El sistema comienza con el led emitiendo luz y al
momento en que detecta un dedo por encima empieza a graficar el
pulso mediante Proccessing 4.2 Diagramas esquemticosEl diagrama
esquemtico que se muestra a continuacin describe grficamente el
proceso detrs de la interfaz.
4.3 Pruebas y liberaciones Para el funcionamiento del lector se
hicieron varias pruebas en el protoboard para verificar que tanto
los cables como resistencias y otros componentes estuvieran bien
conectadas y de esta forma no hubiera ningn problema al momento de
correr el programaEn tanto a programacin, se hicieron diferentes
pruebas para validar la velocidad de la frecuencia e incluso se
trat de correrlo mediante Android pero este ltimo no funciono.5
ConclusinLa bsqueda por mejorar la especie humana est dentro de
cada uno de nosotros solo falta la motivacin por levantarse y hacer
las cosas, mejorar la salud, el trabajo que hacemos minimizar el
tiempo para hacer tareas, costo, automatizar, etc. y as, existen
muchas oportunidades para llevar este proyecto al siguiente nivel,
tanto como mejoras de hardware para que la recepcin y procesamiento
de la seal sea ms precisa tambin mejoras de software, en combinacin
dara una lectura del pulso precisa como las mquinas que utilizan en
los hospitales, incluyendo un decremento del tamao del aparato para
que sea an ms portable. Referencias[1] Make: Projects Infrared
Pulse Sensor http://makezine.com/projects/ir-pulse-sensor/[2]
Instructables: Simple DIY Pulse
Sensorhttp://www.instructables.com/id/Simple-DIY-Pulse-Sensor/[3]
Monografas: Pulso y frecuencia
cardiacahttp://www.monografias.com/trabajos100/pulso-y-frecuencia-cardiaca/pulso-y-frecuencia-cardiaca.shtml8
