El equipo médico para el control de la salud suele ser costoso, pero existe una opción. Si simplemente desea controlar su frecuencia cardíaca o está cuidando a alguien con problemas de salud que deben ser monitoreados, existe una opción que puede crear usted mismo.
En este proyecto, diseñaremos un monitor de salud portátil que pueda usarse para monitorear los signos vitales. El dispositivo se puede utilizar en casa o cuando se viaja. Se construye utilizando lo siguiente:
- Sensor de ECG AD8232
- Sensor de temperatura corporal MLX90614
- Oxímetro de pulso MAX30100
- sensor de frecuencia cardiaca
Todos estos sensores son relativamente baratos y fácilmente disponibles. El microcontrolador utilizado en el proyecto es el ESP32. Alternativamente, se puede utilizar Arduino NANO 33 IoT o cualquier microcontrolador con capacidad de factor de forma pequeño. Los signos vitales monitoreados por los sensores se muestran en una pantalla OLED SSD1306.
El dispositivo tiene un prototipo en una placa de pruebas. Se puede conectar a un panel perforado y colocar en un estuche adecuado para utilizarlo como dispositivo portátil.
Componentes necesarios
- ESP32x1
- 1 sensor de ECG AD8232.
- Sensor de temperatura corporal MLX90614
- Sensor de oxímetro de pulso MAX30100
- tablero de prueba
- Cables de conexión o cables Dupont
Sensor de ECG AD8232
AD8232 es un sensor de electrocardiograma (ECG o EKG) de un solo cable diseñado para monitorear la actividad cardíaca. Desarrollado por Analog Devices, el AD8232 se usa comúnmente en una variedad de aplicaciones, incluidos dispositivos de salud y fitness, equipos de monitoreo médico y tecnología portátil. Está diseñado para la monitorización de ECG de una sola derivación y es adecuado para la monitorización básica de la frecuencia cardíaca y el análisis del ritmo.
El sensor de baja potencia incluye un circuito de acondicionamiento de señal analógica integrado que filtra y amplifica la señal de ECG sin procesar. El sensor admite múltiples configuraciones de electrodos, de los cuales los más comunes son los electrodos adhesivos en el pecho u otras ubicaciones convenientes para la medición de ECG con una sola derivación. El sensor se comunica con un microcontrolador a través de una interfaz SPI.
AD8232 es un sensor de electrocardiograma (ECG o EKG) de un solo cable diseñado para monitorear la actividad cardíaca
Sensor de temperatura corporal MLX90614
MLX90614 es un sensor termómetro infrarrojo desarrollado por Melexis para mediciones de temperatura sin contacto, incluida la temperatura corporal. El sensor se utiliza en muchas aplicaciones, incluidos dispositivos médicos, detección de temperatura industrial y electrónica de consumo.
El MLX90614 incluye un sensor de termopila para medir la temperatura y un sensor de temperatura ambiente independiente. Ambos sensores funcionan para compensar la temperatura ambiente, aumentando la precisión de las mediciones de temperatura. El sensor viene calibrado de fábrica, lo que simplifica el proceso de integración para un uso sencillo. El sensor se comunica con un microcontrolador a través de la interfaz I2C.
Sensor termómetro infrarrojo MLX90614 para mediciones de temperatura sin contacto.
Sensor de oxímetro de pulso MAX30100
Desarrollado por Maxim Integrated, el MAX30100 es un módulo sensor versátil para oximetría de pulso y monitorización de la frecuencia cardíaca. Su función principal es medir la frecuencia cardíaca y la saturación de oxígeno en sangre (SpO2). Utiliza un LED rojo para medir la frecuencia cardíaca y un LED infrarrojo (IR) para medir la SpO2.
Un fotodetector recibe la luz transmitida o reflejada por la piel del usuario. Los algoritmos de cancelación de luz ambiental eliminan la interferencia de fuentes de luz externas, lo que garantiza lecturas precisas. El sensor se comunica con un microcontrolador a través de una interfaz I2C.
Módulo sensor MAX30100 diseñado para pulsioximetría y monitorización de frecuencia cardíaca.
Conexiones de circuito
Para construir este dispositivo de monitoreo, debemos conectar el sensor de ECG AD8232, el sensor de temperatura corporal MLX90614 y el sensor de oxímetro de pulso MAX30100 con ESP32. El SSD1306 OLED debe interconectarse con el microcontrolador para mostrar los signos vitales del usuario. El sensor AD8232 tiene una salida analógica, mientras que MLX90614 y MAX30100 comunican los datos del sensor a través de una interfaz I2C.
Para interconectar el sensor de ECG AD8232, conecte sus pines 3.3V y GND a los pines 3.3V y GND del ESPE32. Luego conecte el terminal de salida del sensor a uno de los pines de entrada analógica del ESP32, como A0.
Para interconectar el sensor MLX90614, conecte sus pines 3.3V y GND a los pines 3.3V y GND del ESP32. Conecte los pines SDA y SCL del MLX90614 a los pines D21 y D22 del ESP32. Ahora repita estos mismos pasos para los sensores MAX30100 y SSD1306 (con interfaz I2C).
Estas conexiones se demuestran en el diagrama de circuito a continuación.
Las bibliotecas necesarias
Afortunadamente, ya contamos con bibliotecas para trabajar con los sensores MAX30100 y MLX90614. Las otras bibliotecas requeridas incluyen:
- Se requiere la biblioteca Adafruit MLX90614 para el sensor MLX90614.
- La biblioteca MAX30100_PulseOximeter para el MAX30100.
- Se requieren las bibliotecas Adafruit_SSD1306 y Adafruit_GFX para funcionar con la pantalla OLED SSD1306.
Si aún no tiene estas bibliotecas instaladas, vaya a Herramientas->Administrar bibliotecas en el IDE de Arduino. Es posible que necesite descargar la biblioteca MAX30100_PulseOximeter de GitHub (use este enlace ) e instalarla yendo a Sketch->Agregar biblioteca->Agregar biblioteca .ZIP.
Para su comodidad, la biblioteca MAX30100_PulseOximeter se adjunta a continuación como un archivo zip.
Arduino-MAX30100-maestro
Bosquejo de Arduino
Como funciona
El monitor de salud portátil rastrea la frecuencia cardíaca, el nivel de oxígeno, la temperatura corporal y la frecuencia cardíaca del usuario. El ESP32 recibe el valor de ECG sin procesar desde el terminal de salida del sensor de ECG AD8232. Este valor se obtiene del pin de entrada analógica ESP32. Los sensores MLX90614 y MAX30100 comunican sus valores a través de la interfaz I2C.
Los valores recibidos de ambos sensores se recuperan mediante funciones de sus respectivas bibliotecas. El MLX90614 transmite la temperatura corporal en grados Celsius y el MAX30100 transmite valores de SPO2 (en porcentaje) y frecuencia cardíaca (en BPM). El ESP32 mide todos los signos vitales de una persona a través de estos sensores. Se transmiten a la consola serie y se muestran en la pantalla OLED del SSD1306.
Código
El boceto comienza importando las bibliotecas Wire.h, Adafruit_GFX.h, Adafruit_SSD1306.h, MAX30100_PulseOximeter.h y Adafruit_MLX90614.h. Las bibliotecas primero deben instalarse a través del administrador de bibliotecas en el IDE de Arduino o como un ZIP. Se requiere Wire.h para manejar la comunicación de datos a través de la interfaz I2C. Las bibliotecas Adafruit_GFX.h y Adafruit_SSD1306.h se utilizan para la pantalla OLED SSD1306. MAX30100_PulseOximeter.h es la biblioteca para el sensor de temperatura corporal MAX30100 y Adafruit_MLX90614.h funciona con el sensor de oxímetro MLX90614.
Se declaran variables para la asignación de pines con el sensor AD8232 y el SSD1306 OLED. Se crea una instancia de un objeto de la clase Adafruit_SSD1306, seguido de la creación de instancias de objetos de las clases PulseOximeter y Adafruit_MLX90614.
En la función de configuración, la velocidad en baudios para la depuración en serie se establece en 115200 bps. Los sensores SSD1306 OLED y MLX90614 se inicializan y, si funcionan correctamente, se transmite un mensaje a la consola serie. Finalmente, se inicializa el oxímetro de pulso.
En la función de bucle, ESP32 lee valores de AD8232, MAX30100 y MLX90614. Los valores de temperatura, frecuencia cardíaca, nivel de oxígeno y ECG (sin procesar) se transmiten a la consola de serie. Los mismos valores se muestran en el SSD1306 OLED.
Resultados
