Monitor de pulso cardiaco

Uno de los órganos  más importantes del cuerpo humano es sin duda el corazón. Tiene como función bombear la sangre por todo nuestro organismo, por medio de sus movimientos sistólico y diastólico.

Todo ese movimiento del corazón se refleja en nuestro exterior como una pequeña oscilación, llamada pulso cardíaco.

Para medir el pulso cardíaco se utilizan algunas técnicas manuales y otras por medios artificiales, como el uso de equipos médicos electrónicos como: el pulsioximetro o el monitor de signos vitales.

Como aficionados a la electrónica, nosotros también podemos construir nuestro propio monitor de pulsos cardíacos, como se verá a continuación.

El circuito del monitor de pulsos cardíacos.

Monitor de pulso cardíaco.

El pulso cardíaco es una señal muy débil en nuestro cuerpo, que deberá ser amplificada y controlada para poder ser medida.  Para ello debemos utilizar un amplificador operacional en modo seguidor de tensión con el fin de adaptar impedancias y así poder amplificar la débil señal proporcionada por el sensor CNY70.

El amplificador operacional LM358 cumple con estas 2 tareas, de acondicionar la señal del corazón y amplificarla a un nivel en que se pueda controlar y medir.

Después de obtener una señal con un nivel manejable desde el LM358, debemos controlar dicha señal,  la cual es inestable debido a otros parámetros como: la presión arterial y la oxigenación de la sangre.

Para esta tarea necesitamos: un detector de umbral, un conformador de pulsos y un generador de tono.

Hacer todo lo anterior mediante la electrónica  común, implicaría el uso de otro amplificador operacional LM358 extra (detector de umbral) un CD4093 (conformador de pulsos) y quizás de un 555 (generador de tono) y todos sus componentes asociados.

Pero en este caso solo utilizaremos un simple microcontrolador  de 8 pines PIC 12F675, para realizar las tareas mencionadas y hasta otras más.

Utilizando el conversor análogo a digital del microcontrolador (pin 7), procesaremos el voltaje presente en el pin 1 del LM358 para obtener el ritmo cardíaco y generar un pulso bien definido en el pin 5 del PIC12F675, para que pueda ser contado e igualmente será visualizado por medio del led azul (led 4).

¿Pulsioximetro?


Algo curioso en este circuito, es que además del pulso cardíaco (frecuencia) tenemos la amplitud (tensión) que puede ser diferente en cada persona y en cada situación. Esa tensión no es más que el nivel de reflexión que recibe el fototransistor del CNY70 cuando ponemos nuestro dedo encima de él.

Pero ¿Por qué cambia el nivel de reflexión? … es algo que aún no sabemos. Lo cierto es que para que haya una buena reflexión, la sangre debe ser  de color rojo claro (sangre oxigenada)  e igualmente la reflexión disminuirá si la sangre se torna a un rojo más oscuro (sangre desoxigenada).

Es por eso que en el circuito se encuentran los leds:  2 (led verde) y 3 (led rojo). El led verde nos “indicara si la sangre se encuentra oxigenada por encima del 95%” y el led rojo nos “indicara si la sangre se encuentra baja en oxigeno por debajo del 95%”.

¿Y cómo sabemos esto? porque hemos hecho pruebas comparando este circuito con un pulsioximetro comercial y los resultados fueron los anteriormente mencionados. Pero recuerda que esto es solo experimental y por eso se ha colocado las indicaciones “O2” bajo y “O2” alto entre comillas.

El propósito principal de este circuito es medir el pulso cardíaco y no el nivel de oxígeno en la sangre.

NOTA: (O) es el símbolo del oxígeno y 2 es el número de electrones que posee (2,6 realmente).

Ajustes y funcionamiento.


Lo único a tener en cuenta después de realizar el montaje del monitor de pulso cardíaco, es que debemos cubrir el sensor CNY70 con una lámina transparente,  para que nuestro dedo quede un poco alejado del led infrarrojo y del fototransistor.

Esto permitirá que la reflexión se lleve a cabo con éxito y que el circuito funcione correctamente.

El uso del monitor de pulso cardíaco es muy simple. Solo colocamos nuestro dedo encima del sensor CNY70 y de inmediato el led azul empezara a parpadear y el buzzer a sonar al ritmo de los latidos del corazón .

Los leds rojo y verde funcionaran en la forma como ya fue descrita anteriormente. La salida de pulsos puede ser llevada a otro microcontrolador o placa de desarrollo como Arduino, con un pequeño programa contador de pulsos.


Los pulsos deben ser contados por 15 segundos y el resultado debe multiplicarse por 4; luego podemos mostrar el resultado en un display LCD o de Leds.

Video.



Unidad contadora de pulsos.


Para contar los pulsos del corazón debemos utilizar otro circuito que realice esta tarea.

Para ello vamos a utilizar el entrenador de PIC 16FXX, en el cual reside un programa que hará el conteo de pulsos cardíacos y los mostrara en un display LCD 16X2. También usted puede diseñar un circuito específico para esta función.

Los detalles de esta parte del monitor de pulsos cardíacos, los puedes ver  en el siguiente video.




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