Como leer el pulso cardiaco


La esencia de estos circuitos es un sensor integrado de circuito de amplificación óptica y con un circuito de eliminación de ruido de la frecuencia cardíaca  todo ello alimentado  con una tensión de alimentación: 3.3V ~ 5 V

Lo ideal  para medir el pulso  es  poner  el sensor de pulso en el dedo o lóbulo de la oreja, directamente  o bien  mediante algún sistema mecánico que lo deje fijo como por ejemplo   alguno de los sistemas que mostramos a continuación:

 

soportes sensores.PNG

 

Estos sensores cuentan con una salida analógica   que se puede conectar por ejemplo a una entrada analógica de un  Arduino, para probar la frecuencia cardíaca

Estudiantes, artistas, deportistas, creadores, desarrolladore3s de juegos, o terminales móviles puedan desarrollar software o interactivos relacionado con el ritmo cardíaco, pero no obstante también existe  una aplicación de código abierto para la visualización en tiempo real de la gráfica de la frecuencia cardíaca en https://github.com/WorldFamousElectronics/PulseSensor_Amped_Arduino/.

 

 

El sensor de pulso cardiaco es esencialmente un fotopletismógrafo, que es un dispositivo médico conocido que se usa para controlar la frecuencia cardíaca de forma no invasiva. Asimismo  los fotopletismógrafos miden los niveles de oxígeno en la sangre (SpO2) pero no siempre lo soportan.

La señal de pulso cardíaco que sale de un fotopletismograma es una fluctuación analógica de voltaje, y tiene una forma de onda predecible, tal como estamos acostumbrados a ver ( la representación de la onda de pulso se denomina fotopletismograma o PPG).

El Sensor de pulso  amplifica la señal bruta del Sensor de pulso anterior y normaliza la onda de pulso alrededor de V / 2 (punto medio en voltaje) respondiendo a los cambios relativos en la intensidad de la luz

Tal y como esta construido ,veremos que  la luz  interna del LED verde del sensor  se refleja de nuevo en el sensor cambiando durante cada impulso, ocurriendo las siguintes casuiticas:.

  • Si la cantidad de luz incidente en el sensor permanece constante, el valor de la señal permanecerá en (o cerca de) 512 (punto medio del rango de ADC).
  •  Más luz y la señal aumentará.
  • Menos luz, todo lo contrario: el valor de la señal analógica dismuniira

El objetivo es encontrar momentos sucesivos de latido instantáneo del corazón y medir el tiempo transcurrido entre ellos, llamado intervalo Inter Beat (IBI)  pues al seguir la forma y el patrón predecibles de la onda PPG, podemos hacer exactamente eso.

Cuando el corazón bombea sangre por el cuerpo, con cada latido hay una onda de pulso (una especie de onda de choque) que viaja a lo largo de todas las arterias hasta las mismas extremidades del tejido capilar donde está conectado el sensor de pulso. La sangre real circula en el cuerpo mucho más lentamente de lo que viaja la onda de pulso.

 

Figura 1

 

Sigamos los eventos a medida que progresan desde el punto ‘T’ en el PPG a continuación. Se produce un aumento rápido en el valor de la señal a medida que la onda de pulso pasa por debajo del sensor, luego la señal vuelve a descender hacia el punto normal. A veces, la muesca dicroica (pico descendente) es más pronunciada que otras, pero, en general, la señal se establece en el ruido de fondo antes de que la siguiente onda de pulso se filtre. 

Como la onda se repite y es predecible, podríamos elegir casi cualquier característica reconocible como punto de referencia, por ejemplo, el pico, y medir la frecuencia cardíaca haciendo cálculos matemáticos sobre el tiempo entre cada pico,pero sin embargo, esto puede dar lugar a lecturas falsas desde la muesca dicroica, si está presente, y puede también ser susceptible a la imprecisión con respecto al ruido de línea base.

Existen otras buenas razones para no basar el algoritmo de detección de latidos en fenómenos de onda arbitrarios. Idealmente, queremos encontrar el momento instantáneo del latido del corazón. Esto es importante para el cálculo preciso de BPM, la variabilidad del ritmo cardíaco ( y mida la frecuencia cardíaca haciendo cálculos en el tiempo entre cada pico.

Sin embargo, esto puede dar lugar a lecturas falsas desde la muesca dicroica, si está presente, y puede también ser susceptible a la imprecisión con respecto al ruido de línea base.

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Algunos investigadores del corazón dicen que es cuando la señal alcanza el 25% de la amplitud, algunos dicen que es el 50% de la amplitud, y algunos dicen que es el momento en que la pendiente es más pronunciada durante el evento ascendente.

 

El circuito que vamos  a ver es muy simple pues solo se precisa conectar  un buzzer y el sensor de pulsos cardíacos  .

Como podemos ver en el video  , el sensor de pulsos cardíacos  se conecta a la alimentación de +5V  entre el hilo rojo(+5v)   y el naranja (GND)   y del  hilo marrón obtenemos la salida analógica que conectaremos a la primera entrada analogica (A0) de cualquier placa que  soporte entradas analogicas como pueden ser Arduino o Netduino

 

arduino.PNG

Para complementar el circuito puede ser interesante reflejar el punto maximo de nivel qeu reproduciremos mediante un buzzer  conectado al pin 11 de salida binaria

 

A continuación  en este breve  ejemplo  para Arduino se puede mostrar un pulso de latido del corazón humano en directo ayudándonos por medio de “Serial Plotter” de arduino o  por ejemplo con una aplicacion móvil usando   un modulo bluetooth coenctado a nuestro arduino

 

En este pequeño programa para Arduino qeu vamos a ver , sonará un buzzer con cada latido de tu corazón al mismo tiempo que se envia el valor de la señal de forma serie (esta es la señal directa del sensor de pulso) el cual podemos visualizar en un ordenador  o si tenemos conectado un modulo bluettoth a nuestro arduino mediante un smarptphone usando una app .

 

//Programa para capturar el pulso cardiaco

// Variable para fijar el puerto donde conectaremos el buzzer 

int buzzer = 11;

// la variable pulso contiene los datos brutos entrantes pudiendo  variar entre 0-1024

int pulso;

 

// Determina qué señal “se contará como un latido” y qué señal ignorar.

int limite = 550;

 

void setup() {

//definimos donde conectamos el buzzer , que  sonará al ritmo de su corazón

pinMode(buzzer,OUTPUT);

 

// Configura la comunicación serial a 9600 dependiendo de su adaptador bluetooth como esté configurado

Serial.begin(9600);
}

void loop() {

// Lee el valor del pin analógico 0, y Asigna este valor a la variable “pulso”.
pulso = analogRead(A0);

 

//Este caracter lo filtra la aplicación en APP inventor

Serial.print(“*”);

// Envíe el valor de pulso al Plotter serial. Comentar si queremos visualizar en “serial ploter”
Serial.println(pulso);
if(pulso > limite){

// Si la señal es superior a “550”, entonces suena el buzzer.
digitalWrite(buzzer,HIGH);

}

else

{

// De lo contrario, deja de sonar el buzzer.
digitalWrite(buzzer,LOW);
}

//Retardo de 35ms
delay(35);
}

 

 

IoT con Netduino

Alaternativas al servicio Xively para Netduino


Pachube  fue pionera en desarrollo de aplicaciones y servicios web para conectar personas y dispositivos en lo que se considera “el Internet de las Cosas” o IoT(Internet of things) , un concepto global en el que todo está conectado (casas, móviles, coches, lámparas, pcs…) nacido en 2008 y que en el momento actual es imparable.

Para quien no lo conozca, Pachube era un servicio web donde se  podía transmitir la información que generaban nuestros dispositivos mediante una conexión a Internet  (Wifi, ethernet, GPRS,etcC). Una ventaja que tenia es que mediante nuestro ordenador/móvil/tablet podiamos consultar los datos que nuestro dispositivo envíaba mediante la propia  web de Pachube de una forma gráfica, pudiendo  hacer que nuestros feeds fuesen públicos o privados, consultar el historial de datos  así como enviar alarmas y notificaciones a nuestros dispositivos.

Tenia limitaciones  en su version gratuita , como que no se podían hacer más de 100 peticiones por minuto, pero en la mayoría de los casos eran suficientes para cualquier aficionado.

 

El servicio de Pachube   fue adquirido hace varios años por una compañía llamada LogMeIn  de modo que incluso cambiaron el nombre del servicio a COSM.
Con ésta adquisición LogMeIn  entraba en un comercio en auge que se supone llegará a conectar más de 50.000 millones de dispositivos (muy variados entre si, como hemos comentado) en un futuro muy próximo pudiendo ayudar a mejorar la calidad de vida actual así como dar el último impulso a proyectos tan famosos como las viviendas inteligentes o ciudades “tecnológicas” enteras.

Al poco tiempo después, lo renombraron  como Xively, el cual solía existir en dos formas: Xively (Comercial) y Xively Personal.

Lamentablemente en enero de 2018 cerraron Xively Personal , de  modo que  es necesario “pasar por caja” si se quiere usar sus servicios, los mismo servicios  que antaño eran gratuitos.

Perfilándose como   alternativa de servicio de IoT  , hemos visto crecer  la plataforma gratuita Adafruit IO. Su API  es muy limpia y elegante  , y  permite ejecutar interaccionar correctamente en un Netduino 3 WiFi , pero muchos usuarios tienen problemas con  Netduino 2 Plus, lo cual no lo hace recomendable por el momento si se disponen de placas “antiguas”.

Muchas personas que han probado el Api de Adfruit   frente a  Xively Personal  afirman  que Adafruit IO.  es mucho más sencillo de usar  Xively   con la ventaja añadida  que es gratuita y tiene una gran comunidad de usuarios  entusiastas por detrás

 

 

Algunas alternativas posibles en ningún orden en particular (esta lista puede crecer) de plataformas de IoT para experimentar con una placa Netduino:

  • ThingSpeak – la plataforma abierta de IoT con analytics MATLAB, la cual sigue estando disponible para uso no comercial para aficionados  usando cualquier versión  de Netduino con conectividad ( Netduino+,Netduino2+ y Netduino 3)
  • AdaFruit.IO – el internet de las cosas para todos
  • Microsoft IoT Central – grado empresarial IoT SaaS
  • Blynk – democratización de la Internet de las cosas
  • Cayenne – simplificar el mundo conectado  y del que hemos hablado numerosas veces en este blog
  • Plataforma thinger.IO
  • SenseIoT – Internet de cosas datos Hosting plataforma
  • Temboo – herramientas para la transformación Digital
  • Carriots por Altair
  • Nearbus -un proyecto abierto de la IoT
  • ubidots – una aplicación Builder de Internet de las cosas
  • Microsoft IoT Central – empresa grado IoT SaaS
  • Nube de Kii
  • Artika – plataforma End-to-end IoT
  • goplusplatform – conectar tus cosas con ir +
  • ¿?

 

 

Espero que podamos compartir  ejemplos de uso de algunas de estas plataforma  en este humilde blog   como alternativas reales  al antiguo Pachube,   democratizando el uso de Iot  incluso para nuestra placa Netduino , la cual e resiste   a ser reemplazada por otras placas  destinadas a otros usos  y que poco están  quitándole el protagonismo que tubo antaño

Desbloquear un Netduino inaccesible

Bricking un Netduinoo generalmente es el resultado de un intento de Actualizar el dispositivo. Muchos dispositivos tienen un procedimiento de actualización que no debe ser interrumpido antes de la terminación; Si interrumpido por un apagón, intervención del usuario o cualquier otra razón, el firmware existente puede ser parcialmente sobrescritos e inutilizable. El riesgo de corrupción puede minimizarse tomando todas las precauciones posibles contra la interrupción o volviendo a actualizarlo con nueva herramienta.


La palabra “ladrillo” (bricked) ,se utiliza en referencia a la electrónica de consumo, describiendo como  un dispositivo electrónico tal omo un smartphone, videoconsola, router,tablet, o placa de desarrollo  debido a un severo daño físico, un grave error de configuración, corrupto firmware  o un problema de hardware , ya no funciona, por lo tanto, sólo puede ser útil  tecnológicamente como un ladrillo (y de ahí la sugerencia humoristica  de que el dispositivo  ya sólo puede funcionar como un objeto sin vida, tal como  un pisapapeles o tope de puerta).

Este término es comúnmente usado como verbo. Por ejemplo,  “bricked” mi reproductor de MP3 cuando trató de modificar su firmware y no le funciono. También puede ser utilizado como un sustantivo, por ejemplo, si queda corrupto y se aplica usando fastboot, el dispositivo es un “brick”(ladrillo).

En el uso común del término, “bricking” sugiere que el daño es tan grave que se inutilizó el dispositivo permanentemente.

Antiguamente para desbriquear placas Netduino teníamos la herramienta .NET Micro Framework Deploy Tool (MFDeploy) , herramienta que se instala con  el Framework .NET . Por  ejemplo, para la version 4.3    normalmente el ejecutable estará en  la ruta “C:\Program Files (x86)\Microsoft .NET Micro Framework\v4.3\Tools\MFDeploy.exe”. Esta antigua herramienta nos puede resolver el problema , pero adolece de un  serio inconveniente: no incluye el  firmware disponible ( que como sabemos dependiente de la placa  y  version ) , pero ademas, no siempre logra su objetivo sobra una placa bloqueada.

Asegurar que su Netduino tenga el firmware más reciente significa que será actualizado con la actual ejecución de Netduino específica de  .NET Micro Framework   .Además, a menos que su Netduino tenga el firmware más reciente, pueden tener problemas implementando su aplicación  en ese contexto, de modo   que merece la pena intentar cargar el ultimo firmware oficial.

Las instrucciones para  cargar el ultimo firmware  son diferentes  para el SO donde conectaremos nuestra placa Netduino ( Windows y  tambien Mac).

Desgraciadamente, por consideraciones tecnológicas, las placas soportadas  por esta nueva herramienta son sólo aquellas versiones superiores   a la version 2  ( es decir a partir de Netduino 2 en adelante).

Windows

  1. Descargue la aplicación Netduino Updater .
  2. Descomprimir  la aplicación Netduino Updater_4.3.2.3 en una ubicacion del disco de su ordenador .
  3. Ejecutar la aplicación Netduino Updater.exe .
  4. Incluso conectado su Netduino a su PC no debería aperecer nada   :                                              
  5. Mientras su Netduino está desenchufado de su pc mediante un cable USB, mantenga pulsado el pulsador interno de la placa y luego  al conectarlo suéltelo, para ponerlo en Modo Bootloader de DFU:                                                                                          
  6. Su Netduino debería aparecer en la lista de dispositivos de la lista. Si no apareciese, puede que el driver no este actualizado,  o simplemente que Windows tiene problemas para cargar el driver para ese puerto , por lo que recomendamos probar  conectando el cable a otro puerto USB disponible.
  7. Una vez aparezca su placa en la pantalla de Netduino Adapter, haga clic en la casilla de verificación junto a él y haga clic en el botón Upgrade (Actualizar)netduino.png
  8. Netduino updater instalará automáticamente la última versión de firmware:
  9. Cuando termine, se reiniciará el Netduino y así que debe ya no se mostrar nada en la lista de dispositivos.                              
  10. Existen tres opciones disponible en esta herramienta ademas de poder actualizar el firmware:
  • Cambiar el nombre de la placa desde la pestaña “General” . Observe que este dato se almacena en una zona de memoria no borrable por lo que su cambio no se puede asegurar hasta que lo repita unas cuantas veces ( al menos dos o mas)general.png
  • Cambiar la dirección MAC  de su placa Netduino  desde la pestaña “Network” .Observe que este dato se almacena en una zona de memoria no borrable por lo que su cambio no se puede asegurar hasta que lo repita unas cuantas veces ( al menos dos o mas)                                          mac.png
  • Borrar la ultima aplicación que haya desplegado en su placa Netduino desde la pestaña “Tools”                                                                         borrar.png

 

Mac

  1. Mientras su Netduino está desenchufado, mantenga pulsado el botón y luego conectarlo, para ponerlo en Modo Bootloader de DFU:
  2. Iniciar el Netduino Mac desplegar (disponible en la página de descargas ):
  3. Haga clic en el botón, debe instalar el firmware: Install Firmware

Instalación de Firmware de los archivos .hex o .s19

La herramienta de Mac Firmware también permite la implementación de firmware manual:

  1. Siga los pasos 1 y 2 anteriores.
  2. Haga clic en el botón y seleccionar la o y archivos: Choose.hex.s19ER_CONFIGER_FLASH
  3. Haga clic en y se deben desplegar el firmware: Deploy

Fuente   http://developer.wildernesslabs.co