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• Xavier Contreras

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MEDIDOR DE FRECUENCIA CARDIACA Andrea Botero, Pablo Giraldo, Lucas Posada

RESUMEN: El cardiotacometro es un dispositivo que cuenta las pulsaciones del corazón para calcular la frecuencia cardiaca. Trabaja conjuntamente con un electrocardiógrafo u otro dispositivo que obtenga o simule las pulsaciones del corazón. El proceso tiene una duración de 10 segundos. En este tiempo se cuentan las pulsaciones y para luego multiplicarlas por 6 para obtener una respuesta final que sería las pulsaciones por minuto que presenta un paciente. En este artículo se contará como se realizó el medidor de frecuencia cardiaca a partir de un microcontrolador y un display LCD. ABSTRAC: The cardiotachometer is a devise that counts pulses generated by the human heart in order to calculate the cardiac frequency. It works together with an electrocardiograph, machine that records electrical pulses given off by the heart, or any other devises able to obtain or simulate heart beats as pulses. The whole process is made in 10 seconds. In this time the pulses are

count and later it is multiply by 6 to obtain the final result that would be the heat beats per minute that the patient presents. In this article you will find how the cardiac frequency meter was made as the implementation of a microcontroller and a LCD display. I. INTRODUCCION La Frecuencia Cardiaca (FC) es una de las variables más importantes en la rama de la cardiología, es útil a la hora de evaluar las condiciones en que se encuentra el corazón de un paciente y su sistema nervioso autónomo (1). La Variabilidad de la Frecuencia Cardiaca (VFC), refleja las fluctuaciones alrededor de la FC, las cuales pueden ser un espejo del sistema de control cardiorrespiratorio (2). Por ser esta una herramienta utilizada para investigar las funciones del sistema nervioso autónomo (3), la cual es de gran uso en el seguimiento de pacientes diabéticos' y en condición postinfarto del miocardio, entre otras enfermedades, dando información sobre el balance del sistema simpático y parasimpático y el riesgo

de muerte por anomalías cardíacas en estos pacientes, nos vemos en la necesidad de crear formas cada vez mejores de llevar un control total sobre la VFC. Las formas de medir la frecuencia pueden ser: -

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Un cardiotacómetro digital. Un estetoscopio Tomarse el pulso de alguna de las arterias del cuerpo más accesible como son la radial a la altura de la muñeca o la carótida en la zona del cuello. Realizar una prueba de esfuerzo.

Se implementará un cardiotacómetro digital, que en pocas palabras es un prototipo de equipo electrónico portátil y de bajo costo que permite tomar una señal cardiaca y amplificarla, para posteriormente medir y almacenar los valores de frecuencia cardiaca instantánea en memoria, con base en la detección de la onda R, para implementar el análisis de la VFC. II. MATERIALES Y METODOS El medidor de frecuencia cardiaca tiene dos componentes principales: Microcontrolador (pic18f442) (4 y 5) El PIC 18F873A es un poderoso 10 MIPS (200 nanosegundos, ejecución de instrucciones), fácil de programar (con solo 35 instrucciones) CMOS FLASH-based 8bit microcontrolador PIC estructurado dentro de un

paquete de 28-pin y es compatible con dispositivos como los PIC16C5X, PIC12CXXX y PIC16C7X. El PIC18F873A cuenta con 256 bytes de EEPROM, auto programación, un ICD, 2 comparadores, 5 canales de 10 bits análogo-a-digital (A/D) conversor, el puerto serial “synchronous” puede ser configurado como 3-wire Serial Peripheral Interface (SPI™) o como 2wire Inter-Integrated Circuit (I²C™) bus y Universal Asynchronous Receiver Transmitter (USART). Todas estas características hacen el PIC18F873A ideal para aplicaciones de avanzado nivel A/D en el automovilismo, la industria, electrodomésticos y otras aplicaciones.

CARACTERISTICAS Frecuencia Operacional Resets Memoria Flash programable Memoria Data (bytes) EEPROM Memoria Data (bytes) Interrupciones Puertos I/O Cronómetros Capture/Compare/PWM módulos Comunicaciones en serie Comunicaciones en paralelo 10 bit Modulo Análogoa-Digital Comparadores Análogos Set de instrucciones Paquetes

PIC16F873A DC – 20 MHz POR, BOR (PWRT, OST) 4K 192 128 14 Puertos A, B, C 3 2 MSSP, USART -----5 canales de entrada 2 35 instrucciones 28-pin PDIP 28-pin SOIC 28-pin SSOP 28-pin QFN

oscilador, condensadores, potenciómetro, entre otros.

Fig 1.

PIC16F873A

Display (LCD) de 16 x 2 (6) Display que permite añadir un modulo LCD a cualquier proyecto que tenga un puerto serie. El módulo tiene retroiluminación y es capaz de mostrar hasta dos líneas de 16 caracteres. Se puede conectar directamente a un puerto serie de tipo rs232 o bien conectarlo directamente a un puerto serie de un microcontrolador. Se alimenta a 5V y 15 mA para la parte lógica y de 5 a 14V y 100 mA para la iluminación del display. La velocidad de trabajo es 9600 o 2400 baudios. Todo lo que necesita para controlar el display es conectar la alimentación y un cable que conecta la salida de datos del procesador a la entrada de datos del modulo LCD.

Fig 3. CIRCUITO INTEGRADO

El proceso para calcular la frecuencia cardiaca empieza por la obtención de los pulsos por una pata del PIC (timer), los cuales pueden ser almacenados por una variable. Esta variable puede ser manipulada para obtener el resultado deseado. En nuestro caso, se programo el PIC de tal manera que contara los pulsos mientras que circulaba en un retardo de 10 segundos, luego este dato se multiplico por 6 por medio de sumas. Finalmente se le dieron las instrucciones necesarias para que mostrara la respuesta en el LCD. III. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Fig 2. LCD Los otros componentes del cardiotacometro se reducen a

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El cardiotacometro es un dispositivo que mide la frecuencia cardiaca, la cual es muy importante saber como esta, ya que dice mucho acerca del estado de un paciente.

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Este dispositivo cuenta principalmente con un microcontrolador y un modulo LCD (Liquid cristal display). El microcontrolador está programado de una forma tal que en un tiempo dado una pata recibe los pulsos y son contados para luego ser multiplicados. De esta forma se obtiene la respuesta final que sería la frecuencia cardiaca que tendría un paciente por minuto. En este proyecto nos acercamos más como ingenieros biomédicos al uso y diseño de dispositivos para el uso médico. Utilizamos una herramienta que en estos tiempos ha sido básica para todo el avance tecnológico, el microcontrolador. Pudimos hacer uso de todos los conocimientos adquiridos durante el año. Por la parte técnica los conocimientos de Electrónica e Informática y por la parte médica aplicamos los conocimientos que adquirimos en Morfología.

IV. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a la Escuela de Ingeniería de Antioquia EIA, a los profesores del programa de Ingeniería Biomédica que están directamente relacionados con el proyecto, y en especial al grupo de profundización KIRON y a sus dos monitores, Juan Carlos Ramírez y Carlos Eduardo Vargas.

V. BIBLIOGRAFIA 1. Taylor A. Autonomic control of cardiovascular fwlction: clinical evaluatioll in health and disease. J Clin PharmacoI1994 2. Feldman l, EUenOOrger H. Central coordination ofrespiraOl)' and cardiovasen lar control in mammaJs. Annu Rev PhysioI1988 3. Braune S, Schulte-Monting l, Schwerbrock S, Lucking Ch. Retest vanation of cardiovascular parameters in autonomic testing. J Autonom Nerv Syst 1996 4. www.chipcatalog.com/microchip/PIC1 8F442.htm 5. Microcontroladores PIC, E. Martín Cuenca, J.M. Angulo Usategui, I. Angulo Martínez, editorial paraninfo quinta edición, Pág. 117 – 142 y 256 – 262 6. www.superrobotica.com/s3310122