Monitor Biomédico Inteligente basado en MAX32620FTHR

Componentes y materiales

Arduino Mini 05	×	1
Maxim Integrated MAX32620FTHR (placa de desarrollo ARM Cortex-M4F)	×	1
Sensor de temperatura LM35 (transistor encapsulado TO-92)	×	1
Sensor de ritmo cardíaco (fotopletismografía)	×	1
Célula Peltier (generación termoeléctrica)	×	1
Núcleo de ferrita para cable (supresión EMI)	×	1
Transistor NPN de propósito general	×	1
Resistencia 1 kΩ	×	1
Cable OpenBuilds (por metro)	×	1
Módulo Bluetooth HC-06	×	1

Herramientas y máquinas necesarias

• Ordenador
• Soldador
• Herramientas básicas
• Smartphone

Aplicaciones y servicios online

• Fritzing (diseño PCB/esquemáticos)
• Arduino IDE
• MIT App Inventor (app móvil personalizada)

Descripción del proyecto

Historia

Actualmente nuestro planeta enfrenta millones de retos para sobrevivir y prolongar nuestra calidad de vida como sociedad. Cuando pensamos en mantener la salud, pensamos en cómo estar sanos para una buena vida laboral, social y en general, o cómo cuidar a nuestros mayores, pero hay problemas que pasan desapercibidos.

Alrededor de 29.000 niños, 21 por minuto, mueren cada día, sobre todo por causas evitables.

En países en desarrollo, ~80 % de la atención sanitaria se brinda en el hogar, y la mayoría de niños y ancianos que fallecen lo hacen en casa sin ser examinados por personal sanitario (FUENTE: UNICEF).

El uso de nuevas tecnologías en medicina ha ido abriéndose camino lentamente en este ámbito, resultando beneficioso y muy útil en diversos aspectos de la atención sanitaria.

Considerando estos datos y sumando las altas tasas de mortalidad por enfermedades que podrían tratarse a tiempo con exámenes básicos de bajo coste, pero que en nuestras comunidades tienen acceso limitado, surge la pregunta: ¿Cómo diseñar y construir un sistema de monitorización biomédica para todas las personas usando la placa MAX32620FTHR alimentada por calor corporal?

Nuestro proyecto busca resolver cada una de estas dificultades.

Solución

El proyecto consta de tres fases que en conjunto forman el sistema completo:

FASE #1: Diseñar y construir una pulsera inteligente con componentes para diagnóstico y toma de signos vitales básicos (temperatura, RPM, SpO2) que, mediante programación, se analizan y envían a la fase 2. En un segundo prototipo se integrará análisis y toma de muestras biológicas (análisis de sangre) para ampliar enormemente el diagnóstico.

FASE #2: Diseñar y programar en la nube una base de datos capaz de recibir, analizar, evaluar y archivar los resultados de cada persona en un historial clínico personal. La plataforma podrá asociar síntomas y determinar enfermedades a partir de las muestras tomadas. Cada persona podrá acceder a su historial mediante app o web; igualmente, el servicio médico o el doctor tendrán acceso a los datos.

Paso 1: Conexiones

¡TODAS LAS CONEXIONES!

Paso 2: ¿Cómo se genera la energía?

El sistema aprovecha el calor corporal mediante una célula Peltier (efecto Seebeck) para alimentar la electrónica. El gradiente térmico entre la piel y el ambiente genera la tensión necesaria.

Paso 3: Conectar MAX32620FTHR al PC y configurar Arduino IDE

1. En Windows/Linux: Archivo → Preferencias. En Mac: Arduino → Preferencias.
2. En URLs adicionales del Gestor de Tarjetas, pegue: https://raw.githubusercontent.com/maximintegratedmicros/arduino-collateral/master/package_maxim_index.json y pulse OK.
3. Vaya a Herramientas → Placa → Gestor de Tarjetas...
4. Busque «maxim».
5. Seleccione Maxim's 32-bit Microcontroller e instale.
6. Cierre el Gestor de Tarjetas.
7. En Herramientas → Placa, sección Maxim ARM (32-bit) Boards, elija su placa.
8. Conecte la placa y en Herramientas → Puerto seleccione el puerto serie correspondiente.
9. En Herramientas → Programador elija DAPLink.

IMPORTANTE: Verifique que todo funciona subiendo el sketch Blink de ejemplo (Archivo → Ejemplos → 01.Basics → Blink).

Paso 4: Cargar el código

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial blue (TX, RX); // Conexión Bluetooth - TX a TX, RX a RX
char NOMBRE[21] = "MONITOR MEDICAL"; // Nombre máx. 20 caracteres
char BPS = '4'; // 1=1200, 2=2400, 3=4800, 4=9600, 5=19200, 6=38400, 7=57600, 8=115200
char PASS[5] = "1651"; // PIN de 4 dígitos
float tempC;
int PulseSensorPurplePin = A2; // Entrada sensor pulso en AIN2
int Signal; // Dato bruto entrante (0-1024)
int Threshold = 550; // Umbral para detectar latido
int tempPin = A1; // Entrada LM35 en AIN1
int select = 3;

void setup() {
  blue.begin(9600);
  blue.println("Conect");
  blue.println("WELCOME TO YOUR PERSONAL MEDICAL ASSISTANT");
}

void loop() {
  if (blue.available() > 0) {
    select = blue.read();
    switch (select) {
      case 'a': // Temperatura LM35
        tempC = analogRead(tempPin);
        tempC = (tempC * 5.0 * 100) / 970; // Fórmula calibrada
        blue.println(tempC);
        blue.print(" °C");
        delay(1000);
        break;
      case 'b': // Ritmo cardíaco
        Signal = analogRead(PulseSensorPurplePin);
        blue.println(Signal);
        blue.print(" RPM");
        delay(1000);
        break;
      default:
        blue.println("error");
        delay(1500);
    }
  }
}

Nota: Si hay errores o mejoras, estoy dispuesto a escucharlos. ¡Trabajo para vosotros, amigos!

Paso 5: Conectar el dispositivo por Bluetooth

Puede crear su app personalizada con MIT App Inventor u otras plataformas.

Paso 6: Diseño de la nube de datos IoT

Durante todo este tiempo he ido diseñando y creando poco a poco nuestra primera nube de datos compartida. Gracias a ella, médicos, familiares, padres e interesados pueden tener datos e información sobre nuestro estado de salud en tiempo real, y también saber si presentamos síntomas.

Cuando decimos que podemos diagnosticar y detectar el desarrollo de virus y enfermedades, nos referimos a que podemos visualizar la población afectada, por ejemplo:

Conclusión

Gracias a este pequeño dispositivo, adaptable al cuerpo con distintos modelos de impresión 3D (preferiblemente una pulsera), podemos monitorizar en tiempo real y 24/7 a toda una población, permitiendo reducir las muertes diarias por falta de diagnóstico médico de 29.000 a menos de 1.000.

Es una meta ambiciosa, pero no imposible. Gracias a la tecnología de Maxim Integrated, contamos con hardware y dispositivos para llevar a cabo iniciativas que resuelvan problemas cotidianos.

Ventajas de que cada persona tenga un dispositivo como este:

• Diagnóstico y chequeo médico diario personal.
• Conocer el estado de salud de niños y ancianos.
• Atención médica en emergencias.
• Diagnosticar nuevas enfermedades desde su origen.
• Permitir seguir instrucciones en casos de emergencia.
• Formulación de medicamentos según síntomas deducidos de los chequeos.

Este proyecto mejora cada día. Soy un joven con el propósito de mejorar la calidad de vida de las personas ayudando a pioneros como Maxim Integrated. Mi compromiso es seguir desarrollándolo. Tareas pendientes:

• Integrar IoT para subir datos a la nube y compartirlos con médicos, hospitales y organismos de salud gubernamentales.
• Al compartir nuestros chequeos con profesionales y organizaciones, podemos interconectar y detectar el origen de nuevas enfermedades y actuar desde la raíz.
• Nuestras comunidades, hogares y nosotros como ciudadanos podemos estar seguros de que el desarrollo de nuevos virus se limitará al mínimo, gracias a la monitorización diaria por profesionales.

¡Gracias Maxim Integrated y equipo de Hackster por permitirme compartir esta iniciativa!

Soy un chico con ganas de entrar en la universidad. Vengo de un hogar humilde con pocos recursos y víctima del conflicto armado en mi país. Mi sueño es contribuir y llevar a cabo ideas que nos hagan avanzar como sociedad. Me gustaría honrar a mi familia en este gran concurso.

¡TE QUIERO MAXIM INTEGRATED!

El proyecto sigue en desarrollo, pero mi misión es trabajar mano a mano con Maxim Integrated, Hackster y su comunidad para implementar y ejecutar esta idea.

ACTUALIZACIÓN 25 AGOSTO: YA TENEMOS UN LADRILLO DE BASE DE DATOS EN LA NUBE. TAMBIÉN HEMOS IMPLEMENTADO UN PANEL SOLAR EN EL PROTOTIPO PARA QUE DE DÍA PUEDA ALIMENTARSE POR EL SOL.

¡Vuestro apoyo es muy importante para mí!

Código

Programación placa MAX32620FTHR (C/C++)

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial blue (TX, RX);
char NOMBRE[21] = "MONITOR MEDICAL";
char BPS = '4';
char PASS[5] = "1651";
float tempC;
int PulseSensorPurplePin = A2;
int Signal;
int Threshold = 550;
int tempPin = A1;
int select = 3;

void setup() {
  blue.begin(9600);
  blue.println("Conect");
  blue.println("WELCOME TO YOUR PERSONAL MEDICAL ASSISTANT");
}

void loop() {
  if (blue.available() > 0) {
    select = blue.read();
    switch (select) {
      case 'a':
        tempC = analogRead(tempPin);
        tempC = (tempC * 5.0 * 100) / 970;
        blue.println(tempC);
        blue.print(" °C");
        delay(1000);
        break;
      case 'b':
        Signal = analogRead(PulseSensorPurplePin);
        blue.println(Signal);
        blue.print(" RPM");
        delay(1000);
        break;
      default:
        blue.println("error");
        delay(1500);
    }
  }
}

Esquemáticos

Archivo Fritzing: max32620fthr_ig1bBCU9t3.fzpz