Diseño e implementación de simulador HIL (Hardware in the loop) de sistema cardiovascular para neonatos
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Autores
Muñoz Hoyos, Oscar Ricardo
Director
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Español
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Resumen
En este trabajo se describe, el desarrollo de un simulador HIL del sistema cardiovascular para neonatos, el cual permite monitorear 6 señales vitales: ECG, pulso cardiaco, volumen ventilatorio, presión arterial, saturación de oxígeno y nivel de CO2 (Presión espiratoria de CO2).
Por medio de una tarjeta Arduino Due, se implementan las ecuaciones que describen las señales a monitorear. En el ECG se incluye el espectro de frecuencias del intervalo RR (Intervalo entre ciclos R de la señal ECG, proporcional al periodo de un ciclo cardiaco-un latido), en el cual se puede variar factores que básicamente afectan la variabilidad del ritmo cardiaco, las señales de ECG y pulso cardiaco.
Para simular las presiones arteriales, saturación de oxígeno y nivel de CO2, se utiliza un modelo circular hidráulico Modelo de Goodwin modificado (Goodwin et al, 2004), donde se representa el corazón, la circulación sistémica, la circulación pulmonar, el intercambio de gases alveolar, y la mecánica respiratoria.
Todas estas señales, además de parámetros de configuración son transmitidos vía WiFi, por medio de la tarjeta NodeMCUESP32, hacia un dispositivo móvil Android (Celular o Tablet), para el cual se desarrolló una aplicación que sirve cómo interfaz de usuario, donde se visualizan las señales indicadas y se cambian parámetros de simulación como frecuencia cardiaca, respiratoria, variabilidad cardiaca, entre otros. (texto tomado de la fuente)
Abstract
This work describes the development for a Simulator HIL for neonate’s cardiovascular system, which allows monitoring 6 vital signs: ECG, heart rate, ventilatory volume, blood pressure, oxygen saturation and CO2 level (expiratory pressure of CO2).
Through an Arduino board (Arduino Due), the equations that describe the signals to be monitored are implemented, the ECG includes the frequency spectrum of the RR interval (Interval between cycles R of the ECG signal, proportional to the period of a cycle heartbeat), in which you can vary factors that basically affect heart rate variability, ECG signals and heart rate.
To simulate blood pressures, oxygen saturation and CO2 level, a hydraulic circular model (Modified Goodwin's Model) is used, where the heart, systemic circulation, pulmonary circulation, alveolar gas exchange, and respiratory mechanics are represented.
All these signals, in addition to configuration parameters, are transmitted via WiFi, through the NodeMCUESP32 card, to an Android mobile device (Mobile or Tablet), for which an application was developed that serves as an user interface, where the indicated signals and simulation parameters such as heart rate, respiratory rate, cardiac variability, among others, are changed.
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