Congresso de Inovação, Ciência e Tecnologia do IFSP

Congresso de Inovação, Ciência e Tecnologia do IFSP - 2016
ANÁLISE DO TRANSDUTOR DE PULSO AMPED
PARA MONITORAMENTO DA FREQUÊNCIA CARDÍACA
TEIXEIRA, R. A. S.1, SHIMANUKI, M. T.2
1
Graduando em Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas, Rodrigo Alves da Silva Teixeira, PIBIFSP, IFSP,
Câmpus Caraguatatuba/SP, [email protected].
2 Professor Doutor do curso de Análise e Desenvolvimento de Sistemas, Mario Tadashi Shimanuki, IFSP, Câmpus
Caraguatatuba/SP, [email protected].
Área de conhecimento (Tabela CNPq): Hardware - 1.03.04.01
Apresentado no
7° Congresso de Iniciação Científica e Tecnológica do IFSP
29 de novembro a 02 de dezembro de 2016 - Matão-SP, Brasil
RESUMO: Quase 30% das mortes no Brasil são causadas por doenças cardiovasculares, até 2030
estima-se que entrem em óbito cerca de 23 milhões de pessoas anualmente no mundo. Muitas dessas
mortes ocorrem por falta de informação e prevenção. As doenças cardiovasculares no geral, são
silenciosas, e se o indivíduo não toma as devidas medidas de prevenção, ficara a mercê da
complicação da doença para só assim tratá-la. A implantação de medidas de prevenção é importante, a
frequência cardíaca pode ser utilizada como indicador da saúde do coração, e o seu monitoramento
aliado ao de outros sinais vitais auxilia na prevenção de doenças. O projeto propõe o estudo de
transdutores para o monitoramento da frequência cardíaca, que seja eficiente, não invasivo e de baixo
custo a ser incorporado em sistemas de monitoramento cardíaco.
PALAVRAS-CHAVE: instrumentação médica, transdutor, frequência cardíaca.
ANALYSIS TRANSDUCER OF PULSE
AMPED FOR MOITORING HEART RATE
ABSTRACT: About 30% of deaths in Brazil are caused by cardiovascular disease, until 2030 it is
estimated to die about 23 million people worldwide each year. Many of these deaths occur from lack
of information and prevention. Much of cardiovascular disease, are silent, if the person does not take
appropriate step to prevent. The heart rate can be used as heart health indicator, and monitoring
together with other vital signs assists in preventing diseases. Therefore the project proposes the study
of a transducer to monitor the heart rate, which is efficient, non-invasive and inexpensive to be
incorporated into monitoring systems.
KEYWORDS: medical instrumentation, transducer, heart rate.
INTRODUÇÃO
Uma boa saúde, bem-estar e qualidade de vida, são itens que homem vem buscando em seu
dia-a-dia. O coração não é um metrônomo e seus batimentos não possuem a regularidade de um
relógio (VANDERLEI, L. C. M. et. al.), porém o coração é alvo de observação e estudo devido sua
vital importância no âmbito da pesquisa em saúde (DUQUE, C. M. H. MOCHIZUKI L.). A frequência
cardíaca, usualmente calculado através do número de batimentos do coração por minuto, pode ser
utilizado como um indicador de saúde e aptidão física, como o coração é um dos órgãos vitais para o
funcionamento do corpo humano, um transdutor pode ser utilizado para realizar o monitoramento da
frequência cardíaca. Atualmente existem alguns tipos de transdutores de frequência cardíaca, que são
geralmente utilizados, como: modelo de cinta, o de relógio e de dedos. A tabela 1 apresenta índices
médios da frequência cardíaca em repouso com base em gênero e idade.
Tabela 1. Frequência cardíaca média em repouso.
IDADE
GÊNERO
BOM
MÉDIO
RUIN
18-25
M
57-61
67-69
76-81
F
61-56
70-73
80-84
26-35
M
F
57-61
60-64
66-70
69-71
77-81
78-82
36-45
M
F
60-62
62-64
68-70
70-72
77-82
79-82
46-55
M
69-63
68-71
79-83
F
61-65
70-73
78-84
56-65
M
59-61
68-71
76-81
F
61-64
71-73
79-81
Mais de 65
M
F
58-61
60-64
66-69
70-72
75-81
75-79
Inicialmente foi realizado o estudo referente à frequência cardíaca e também o levantamento
das doenças do coração e suas causas, tais como: arterial coronariana, as arritmias, as paradas
cardíacas, doenças das válvulas cardíacas, doenças cardíacas congênitas, cardiomiopatias, pericardite,
disfunções da aorta, e as doenças vasculares, alguns dos fatores que tem influência no
desenvolvimento dessas doenças são, a obesidade, sedentarismo, estresse, hipertensão arterial e o
tabagismo (FILHO, R. D. S., MARTINEZ. T. L. R.). Após este estudo, foi iniciado uma pesquisa
sobre as técnicas automatizadas para mensuração da frequência cardíaca.
MATERIAL E MÉTODOS
No desenvolvimento do protótipo de monitoramento da frequência cardíaca, foi utilizado o
sensor de Amped, para obter o pulso do coração do usuário e realizar o cálculo da frequência cardíaca,
dois leds, uma que irá acender e apagar de acordo com as batidas do coração, e uma que irá acender e
apagar na intensidade da pulsação do coração, um buzzer que será acionado no momento que o
coração bater, e sendo utilizado o Arduino Uno e sua própria IDE, conforme ilustrado na Figura 1.
Figura 1: Esquemático do circuito
Na programação foi utilizado uma pequena biblioteca denominada Interrupt (MURPHY, J.,
GITMAN, Y.) que auxilia no cálculo da frequência cardíaca, que é disponibilizada junto com a
documentação do sensor no site próprio site do dispositivo. A Tabela 2 descreve a chamada da
biblioteca Interrupt.
Tabela 2: Utilização da biblioteca Interrupt
void setup(){
// inicializar interrupt
interruptSetup();
}
void loop(){
sendDataToProcessing('S', Signal);
if (QS == true){
fadeRate = 255;
sendDataToProcessing('B',BPM);
sendDataToProcessing('Q',IBI);
QS = false;
tone(buzzerPin,699);
}
ledFadeToBeat();
delay(20);
}
void ledFadeToBeat(){
fadeRate -= 15;
fadeRate = constrain(fadeRate,0,255);
if(fadeRate==0){
noTone(buzzerPin);
}
analogWrite(fadePin,fadeRate);
}
void sendDataToProcessing(char symbol, int data){
// retorna à frequência cardíaca;
Serial.println(BPM);
}
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A obtenção da mensuração da frequência cardíaca através do transdutor de pulso, nos permite
realizar a validação do transdutor para a utilização em sistemas para a saúde assistidos por
computador. Abaixo segue um gráfico com o resultado da mensuração da frequência cardíaca
realizada com o transdutor.
250
200
150
Leitura Manual
100
Leitura Automatizada
50
0
Gráfico 1. Leitura automatizada e leitura manual frequência cardíaca.
Como visto no Gráfico 1, a comparação da leitura manual e da leitura automatizada
apresentam algumas discrepâncias, em certos momentos da mensuração da frequência cardíaca, o
transdutor apresentou índices não condizentes com real média da frequência cardíaca. Com base na
análise do transdutor, foi levantado que a causa desta discrepância, seria um ruído na leitura do pulso
realizado pelo sensor, com o intuito de sanar este problema, foi um isolamento do circuito do sensor
de pulso.
CONCLUSÕES
Contudo ainda há variáveis a se tratar, para se obter um transdutor mais eficaz, como o
tratamento do ruído no sinal do sensor de pulso, além de implementar o protótipo utilizado o micro
controlador Arduino Pro Mini, no lugar do Arduino Uno, com o intuito de deixar o transdutor mais
portável e mais econômico de se produzir.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao meu orientador Prof. Dr. Mario Tadashi Shimanuki, por me acompanhar desde
sempre na minha carreira acadêmica, ao laboratório de pesquisa LabTech por ceder a estrutura
necessária para o desenvolvimento do projeto e ao CNPq pelo apoio financeiro (PIBIFSP Edital
n°29/2016).
REFERÊNCIAS
DUQUE, C. M. H. MOCHIZUKI L. Estudo sobre a comparação do espectro da frequência
respiratória e cardíaca. Dissertação de mestrado. Universidade São Judas Tadeu. Mestrado em
Educação Física. 2007. Acesso em: 30/05/2016.
FILHO, R. D. S. MARTINEZ. T. L. R. Fatores de risco para doença cardiovascular. Disponível
em: <http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0004-27302002000300002&script=sci_arttext&tlng=es>.
Acesso em: 08/06/2016.
HOFFMANN, F. G., SIECZIKA JUNIOR, E. L.; Monitoramento remoto em tempo real de
sinais vitais. Dissertação apresentada para conclusão de curso de Engenharia da Computação pela
Universidade Positiva. Curitiba. 2009.
MURPHY,
J.
GITMAN,
Y.
Pulse
sensor
amped.
Disponível
em:
<
http://pulsesensor.com/pages/pulse-sensor-amped-arduino-v1dot1>. Acesso em: 08/06/2016.
VANDERLEI, L. C. M. ET. AL. - Noções básicas de variabilidade da frequência cardíaca
e sua aplicabilidade clínica. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/rbccv/v24n2/v24n2a18>.
Acesso em: 31/05/2016.