Monitor cardíaco con PIC16F628A

En el presente artículo armaremos un monitor cardíaco con el popular PIC16F628A y algunos otros componentes de fácil consecución. Nota: Contenido actualizado en Agosto de 2020

Monitor cardíaco con PIC16F628A
Monitor cardíaco en el protoboard

Introducción

Los signos vitales (Pulso cardíaco, frecuencia respiratoria, temperatura, tensión arterial) son una serie de parámetros cuantificables propios de un individuo vivo que nos permiten obtener información acerca del funcionamiento de su organismo. Entre ellos, el pulso cardíaco es a menudo el primero en ser tomado en cuenta por médicos y profesionales de la salud ya que su ausencia implica la muerte casi inmediata del paciente. Además, el aumento o disminución de la Frecuencia Cardíaca (número de latidos del corazón por minuto) puede dar pistas sobre patologías o estados alterados del organismo que requieren atención, por lo cual, es innegable la utilidad de equipos de monitoreo como el que aquí les traigo.

Pinza de ropa con LED y LDR

Los métodos utilizados en electrónica para medir los signos vitales, y en este caso el pulso cardíaco, son variados. En ocasiones se usan técnicas invasivas para dicho fin, como colocar electrodos sobre la piel o incluso implantarlos en el organismo, sin embargo estos métodos a menudo pueden resultar engorrosos o poco convenientes.

El circuito propuesto es un monitor cardíaco basado en el conocido PIC16F628A, al cual llegan los pulsos cardíacos de un sensor y una etapa amplificadora para contarlos y luego mostrar el número de pulsos por minuto en una pantalla LCD.

Funcionamiento del circuito

Su funcionamiento es bastante sencillo, primero los pulsos son tomados pasando un haz de luz roja (generada por un LED) que atraviesa el dedo meñique del paciente y luego es captada por un LDR, esta etapa es crítica en el sentido de que no cualquier diodo LED puede ser usado, sino que debe ser uno de alta luminosidad y de color rojo, esto es porque los LED’s comunes no generan un haz de luz lo suficientemente potente como para atravesar la piel y además la luz de un color distinto no pasa a través del organismo con tanta facilidad.

Etapa amplificadora del monitor cardíaco

Cuando el haz de luz atraviesa la piel sufre pequeñas variaciones de intensidad cada vez que la sangre es bombeada por el corazón en cada latido, esta variación es captada por el LDR que envía dicha información a una serie de Amplificadores Operacionales que no sólo amplifican dicha señal sino que la limpian para eliminar ruidos indeseados.

Una vez que tenemos una señal más clara, gracias a los AO’s, la convertimos en un pulso digital por medio de compuertas lógicas con un 4093 y ya a partir de aquí, la señal digital está presente en el pin 4 del 4093 y podemos usarla para dos cosas, primero, convertirla en una señal audible de los latidos del corazón, lo cual se logra con las compuertas C y D del 4093, y en segundo lugar es enviada al pin 17 del PIC (segunda etapa del circuito) para contar los pulsos y luego presentarlos en pantalla.

Etapa de control con PIC16F628A

Ajustes finales

Para colocar el LED y el LDR de forma que puedan tomar los pulsos del dedo meñique utilicé una pinza de las usadas en los tendederos de ropa, nada más que ablandé un poco su resorte para que no hiciera demasiada presión en el dedo del sujeto, ya que esto no sólo sería molesto para la persona sino que además impediría la circulación de sangre a través del dedo y por lo tanto sería imposible lograr una lectura de los pulsos del corazón.

Es importante ajustar la sensibilidad del circuito antes de usarlo, lo cual se hace colocando el dedo meñique en la pinza  y ajustando RV1 hasta que podamos escuchar los pulsos del corazón en el BUZZER, luego de esto presionamos RESET y el PIC comenzará a contar los pulsos por minuto. En realidad cuenta los pulsos sólo 20 segundos y luego multiplica el resultado por 3, esto es lo que hacen las enfermeras al tomar la medida manualmente.

Código fuente

El código en Basic para programar el PIC (hecho en Protón) es el siguiente:

Device = 16F628A
Xtal = 20
Declare LCD_Type = 0
Declare LCD_DTPin = PORTB.4
Declare LCD_ENPin = PORTB.0
Declare LCD_RSPin = PORTB.3
Declare LCD_Interface = 4
Declare LCD_Lines = 2
Dim PULSOS As Byte
All_Digital = true
Input PORTA.0

Print At 1,1," Pulsaciones "
Print At 2,1," por minuto: ? "

INICIO:

PULSOS = Counter PORTA.0, 20000
PULSOS = PULSOS * 3
Print At 1,1," Pulsaciones "
Print At 2,1," por minuto: ", Dec PULSOS, " "
GoTo INICIO

End

Los valores normales de la frecuencia cardíaca en personas adultas están entre 60 y 80 pulsaciones por minuto. Esto puede variar según la edad y el sexo, y como dije antes, existen otras variables que pueden alterar el ritmo y la frecuencia cardíaca. A continuación una tabla con los valores normales según la edad:

FRECUENCIA CARDÍACA

Valores normales en ppm
Recién nacido 120 ppm
De 2 a 6 años 100 a 115 ppm
De 8 a 10 años 100 ppm
Mayores de 10 años 90 ppm
Adultos 60 a 80 ppm
Ancianos 60 a 70 ppm

Factores que modifican el pulso

  • Edad y sexo.
  • Actividad física.
  • Estado nutricional.
  • Estado emocional.
  • Estado hemodinámica.
  • Estado de la pared función miocárdica.

Principales patologías que podemos detectar

Taquisfigmia o taquicardia:

Aumento de la frecuencia del pulso (por encima de 90 ppm en adultos). El pulso puede aumentar normalmente tras el ejercicio, la excitación nerviosa o las comidas abundantes, o de forma patológica cuando hay fiebre, shock traumático, hemorragias, infarto de miocardio, entre otras.

Bradisfigmia o bradicardia:

Disminución de la frecuencia del pulso (por debajo de 60 ppm en adultos) que puede presentarse normalmente durante el sueño y en atletas en reposo. Si es muy lento (inferior a 40 ppm) se debe pensar en lesión cardíaca (sobretodo si el individuo sufre de desvanecimiento o disnea) o cerebral (en el traumatismo craneoencefálico).

Palpitaciones:

Es la sensación incómoda de estar consciente de el propio ritmo cardíaco. El corazón puede latir más rápido o más fuerte de lo normal o puede saltearse un latido (latido irregular). Puede estar acompañada o no de sensación de ahogo o falta de aire y de un leve dolor en el pecho. Sus causas son variadas siendo las más frecuentes el estar expuesto a situaciones de estrés, consumo de drogas, tabaco, alcohol o café. También existen patologías que pueden provocar palpitaciones. En cualquier caso, de presentarse palpitaciones frecuentes es conveniente ir al médico para un chequeo.

Esto es todo por hoy amigas y amigos, los dejo con un video del circuito funcionando, y al final adjunto el archivo en Hexadecimal para programar el PIC. No olviden ANTE CUALQUIER AFECCIÓN ASISTIR AL MÉDICO, NO ES CONVENIENTE EL AUTO DIAGNÓSTICO NI LA AUTOMEDICACIÓN.

Ver video con el circuito funcionando


Descargar diagrama y firmware para el PIC

Vea también: Curso de programación de microcontroladores PIC en BASIC