PROTÓTIPO DE MONITOR CARDIACO PARA ARDUINO

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PROTÓTIPO DE MONITOR CARDIACO PARA ARDUINO Marciel de Liz dos Santos¹ Fábio Telles²

RESUMO

Há muito tempo o homem vem buscando formas de melhorar seu bem estar, garantindo uma melhor qualidade de vida não só para si mesmo, mas também para todos ao seu redor. Dentre estas formas esta a medicina, que num sentido bem amplo, serve para garantir a manutenção e restauração da saúde. Assim, uma das modalidades existentes na medicina é o Home Care, que são atividades voltadas aos pacientes e seus familiares ou responsáveis, a serem realizadas em um ambiente extra-hospitalar, em que os pacientes possam ser tratados em casa. Partindo deste ponto onde mesmo com o Home Care a família precisa manter um profissional em tempo integral em sua casa, o protótipo apresentado neste trabalho pretende desenvolver recursos de E-health onde aparelhos utilizados para monitoração e diagnóstico de pacientes possam ser acessados remotamente pelo médico ou equipe médica. Assim o médico pode monitorar o paciente, ter todas as informações necessárias para diagnóstico mesmo não estando no mesmo ambiente físico. Mas como a maioria destes aparelhos não possuem recursos suficientes para conexão com a Internet, entre em cena o uso de uma placa Arduino para fazer a comunicação dos aparelhos com o servidor e que assim possa conectar os aparelhos a uma rede. Palavras-chave: Arduino, saúde, monitoração.

ABSTRACT

Long ago the man has been seeking ways to improve their welfare, ensuring a better quality of life not only for himself but also for everyone around her. Among these forms is the medicine that a broader sense, is to ensure the maintenance and restoration of health. Thus, one of the modes existing in medicine is Home Care, which are activities ¹Orientador, professor do Curso de Sistemas de Informação do Centro Universitário para o Desenvolvimento do Alto Vale do Itajaí – UNIDAVI – Rua Doutor Guilherme Gemballa, 13, CEP 89160-000 – Rio do Sul/SC – E-mail: [email protected] ²Acadêmico do Curso de Sistemas de Informação do Centro Universitário para o Desenvolvimento do Alto Vale do Itajaí– UNIDAVI – Rua Doutor Guilherme Gemballa, 13, CEP 89160-000 – Rio do Sul/SC – E-mail: [email protected]

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directed to patients and their families or guardians, to be held in a non-hospital environment, where patients can be treated at home. From this point where even with Home Care the family must maintain a full-time professional in your home, the prototype presented in this paper aims to develop resources where E-health apparatus for monitoring and diagnosis of patients can be remotely accessed by the doctor or medical team. Thus the doctor can monitor the patient have all the information needed for diagnosis although not in the same physical environment. But as most of these devices do not have sufficient resources to connect to the Internet, please scene using an Arduino board to communicate with the devices and the server so that the devices can connect to a network. Key-words: Arduino, health, monitoring.

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PROTÓTIPO DE MONITOR CARDIACO PARA ARDUINO

INTRODUÇÃO

O homem tem buscado incessantemente por formas de melhorar seu bem estar, garantindo uma melhor qualidade de vida para si e para os outros ao seu redor. Uma das formas encontradas esta inserida dentro da medicina, e que serve para garantir a manutenção e restauração da saúde, esta forma é conhecida como Home Care, que são atividades voltadas aos pacientes e seus familiares ou responsáveis, realizadas em um ambiente extra-hospitalar, onde os pacientes podem ser tratados em suas casas, através de acompanhamento de profissionais da saúde. O conhecimento do inicio do Home Care, é de cerca de um século atrás, nos Estados Unidos, onde os profissionais da saúde se deslocavam até as casas dos doentes para prestarem serviços. Nesta época estes atendimentos eram realizados de forma precária, devido aos níveis de pobreza existentes, quando os doentes tinham como ambiente de tratamento os seus lares e o numero de casos de doenças infectocontagiosas juntamente com o altos níveis de mortalidade. Mas também marcada por uma época em que a ciência teve grandes avanços. Partindo deste ponto, onde mesmo com o Home Care a família teria que manter um profissional em tempo integral em sua casa, o protótipo apresentado a seguir pretende desenvolver recursos de E-health onde aparelhos utilizados para monitoração e diagnóstico de pacientes possam ser acessados remotamente pelo médico ou equipe médica. Assim o médico pode monitorar o paciente e ter todas as informações necessárias para diagnóstico, mesmo não estando no mesmo ambiente físico. Como a maioria destes aparelhos não possuem recursos suficientes para conexão com a Internet, entre em cena o uso de uma placa Arduino para que sirva de ponte de comunicação e possa assim conectar os aparelhos na rede. Na forma proposta, o médico se conecta ao Arduino e obtêm as informações do paciente capturadas pelos aparelhos de monitoração. Além disso, pretende-se armazenar os dados coletados pelos aparelhos de monitoramento em um servidor para que o médico possa ter um histórico detalhado e integral das atividades do paciente. Deixando assim o paciente estará mais confortável, pois se encontra em um ambiente próprio do seu dia a dia, e o médico não precisa estar sempre presente para verificar o diagnóstico e a atual situação de saúde do mesmo.

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METODOLOGIA E REVISÃO DE CONTEÚDO

Um trabalho cientifico para ser realizado precisa de pesquisa bibliográfica, onde fundamentamos a teoria do trabalho. Contudo não podemos parar apenas com a pesquisa, necessitamos empregá-la para desenvolver o que esta sendo proposto. Então podem os dizer que utilizamos ouros métodos de pesquisa estatística para recolher dados necessários para o desenvolvimento do protótipo. Estas pesquisas servem para algumas comparações e relações com as variáveis encontradas durante o desenvolvimento, onde pode-se compreender muitos processos de forma mais clara. Sendo assim o desenvolvimento deste protótipo, só foi possível mediante o estudo das ferramentas e da tecnologia empregada no seu desenvolvimento, unidos com o entendimento dos processos envolvidos na assistência medica e com teorias relacionadas a sistemas de informações direcionadas para a área da saúde, facilitaram o entendimento e a realização do projeto. Dentre os temas estudados para este projeto, temos o conceito de Home Care que descreve varias formas de cuidados e atenção a um individuo para com outro, sejam eles familiares ou não. Pode ser considerada uma forma de serviços na área da saúde voltado ao bem estas das pessoas, sua principal função é a restauração ou reabilitação da saúde sem estar internado em um hospital ou clinica, mas sim tendo o mesmo acompanhamento em casa como se estivesse em um hospital, o que muitas pesquisas mostram que principalmente pessoas mais idosas tendem a ter uma recuperação maior quando em um ambiente familiar do que em um quarto de hospital. Após o entendimento do que pode-se considerar como Home Care, também pesquisou-se sobre o E-Health que trata do conceito que relaciona a medicina com a internet. A emarket (agência de markenting na internet) pontua que entre os principais desafios estão a capacidade de os pacientes interagirem com o sistema online, transmissão de dados de instituição para instituição e novas possibilidades para a comunicação entre consumidores. Relatam inclusive que o e-health é um campo emergente na intercessão da informática médica, saúde pública e negócios, se referindo aos serviços de saúde e informações gerados e transmitidos via internet. Silva et.al (2005) relata que nas últimas décadas vem crescendo no mundo um movimento que busca respostas para a insatisfação dos indicadores da qualidade de saúde e para os altos custos sociais com a atenção hospitalar. Sendo assim, pesquisas revelam que estes altos custos estão ligados principalmente o processo de internação.

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A autora pontua que o Processo de Internação Domiciliar é bem antigo, e que requer muitos cuidados, porém utilizando da tecnologia do Home Care (considerada como leve), permitindo a criação de vínculos, a integralidade e a sistematização das ações, visando, sobretudo, a prestação de uma assistência de qualidade. Zundell (1996) citado por De Cezaro(2009) et.al relata que estudos sobre a eficácia da Telemedicina em diversos países demonstraram que a mesma é um recurso que contribui significativamente para a melhoria da qualidade da assistência médica, permitindo a redução do tempo gasto entre o diagnóstico e a terapia e colaborando para a extensão dos serviços médicos especializados e de qualidade aos locais que não os apresentam. Outro conceito estudado foi o de Gateway que para Carani e Nascimento (2007) é a combinação de hardware e software que liga diferentes ambientes de rede. Gateway o dispositivo que liga um ambiente LAN, a um ambiente de Mainframe, geralmente destinada a interligar redes de computadores, separar domínios de colisão, ou mesmo traduzir protocolos. O autor explica que os Gateways são sítios na Web que fornecem acesso a ligações de outros sítios web, com descrições sobre seus conteúdos; apresentam funções similares aos portais já que reúnem informações, porém, tais informações são apenas as fontes do conteúdo e não o próprio conteúdo. Estes permitem descobrir onde o conteúdo está, mas é necessário ir ao sítio web referenciado, ou seja, acedê-lo para se chegar ao seu conteúdo. Os portais já trazem o conteúdo para o utilizador. Para Carani e Nascimento (2007) existe uma grande dificuldade em hospitais, na questão de monitoramento de pacientes, tendo em vista a grande ocupação nos ambulatórios. Atendendo a necessidade dessa grande ocupação a criação de espaços inteligentes nos ambientes residenciais ou de saúde seria muito interessante. Nesse contexto, pontua Carani e Nascimento (2007) que as redes de sensores sem fios podem desempenhar um papel importante na criação de espaços inteligentes uma vez que facilitam a instalação e utilização de sistemas sensoriais inteligentes. Neste sentido Carani e Nascimento (2007) contextualiza que a utilização de assistência médica remota, diminui a presença de equipes especializadas e permanentes nas residências, permitindo assim a transmissão automática do contexto ambiental e corporal, de várias instituições e vários indivíduos, para centros especializados onde se podem armazenar, comparar, correlacionar e analisar, por diferentes especialistas. Carani e Nascimento (2007) relata inclusive que os dados recolhidos na monitorização dos pacientes são realizados através de microcontroladores e sensores de baixo

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custo, e transmitidos para um gateway que faz comunicação com GPRS (General Packet Radio Service), para um servidor central. Levando-se em conta o acima mencionado, a vantagem de usar o arduino para processamento de dados, seria o baixo custo para o usuário e vantagem de usar um servidor, para segurança de dados. Outro termo que surgiu nas pesquisas foi o REST (Representational State Transfer), onde este termo também é explicado por Moro et.al(2009) teve primeira utilização por Roy Fielding (um dos criadores do protocolo HTTP). É usado geralmente para descrever qualquer interface que transmita dados de um domínio específico sobre HTTP sem uma camada adicional de mensagem como SOAP ou session tracking via cookies HTTP. É possível desenvolver um sistema de software de acordo com as restrições impostas pelo estilo arquitetural REST sem usar HTTP e sem interagir com a Web. Também se torna possível projetar interfaces HTTP + XML que não condizem com os princípios REST de Fielding [Fielding 2000]. Sistemas que seguem os princípios REST são referenciados também como “RESTful”. Outro conceito estudado foi o da Internet das Coisas que foi desenvolvido dentro do AutoID Center do MIT quando se pensava no cenário da logística com a utilização de tecnologias do futuro, no caso o RFID e a Internet. Com base neste conceito, todos os produtos existentes no mundo, terão aplicados um dispositivo baseado na tecnologia RFID, contendo uma identificação única, que será chamada de EPC - Código Eletrônico de Produto, e as leituras poderão ser realizadas através de leitoras RFID podendo ser acessadas da rede EPCglobal. Pensando neste conceito, podemos supor que a falta de produto no estoque, a localização de certo produto ou até mesmo saber se o produto é original ou falsificado, estariam resolvidos. Ainda analisando este conceito, poderíamos ter no futuro uma geladeira quer informaria o que esta faltando, já que mesmo os eletrodomésticos teriam uma leitora RFID incorporada, facilitando assim a vida de seus usuários e mesmo ajudando na economia de energia, pois não precisaríamos abrir a geladeira para saber o que tem dentro. Estudou-se também o conceito de HTML que como sabemos, todas as novas tecnologias existentes na atualidade, surgiram basicamente da necessidade dos seres humanos, onde este sempre buscou a melhor forma de realizar suas atividades do jeito mais rápido e eficiente. Assim, este conceito se aplica também no uso do HTML (Hypertext Markup Language), que foi criado para que seus usuários pudessem trocar informação umas com as outras mesmo estando em lugares diferentes.

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De acordo com SICA(1997) o HTML, criado por Tim Berners-Lee, foi feito para que fosse possível a criação e publicação de paginas web que posteriormente fossem interpretadas pelos browsers.

Suas versões iniciais possuíam padrões simples de fácil

entendimento, para que fosse utilizada sem dificuldades. Junto com o HTML surgiu também padrões e métodos que facilitaram sua organização e manutenção. Onde o CSS (Cascade Styyle Sheet) foi desenvolvido para facilitar o desenvolvimento web, sendo usado para construção do estilo ou aparência das paginas. Segundo a W3C, de forma simples e objetiva o CSS nada mais é do que uma forma de definir os layouts do documento HTML, controlando margens, linhas, alturas, larguras, fontes, entre outros. Atualmente o padrão CSS está na versão 3.0 (CSS3), e trás junto com sua utilização a vantagem de se poder controlar o estilo de varias paginas web com apenas um arquivo. Junto a todos estes conceitos pesquisou-se também sobre o PHP (Personal Home Page), que foi criado no ano de 1994 por Rasnus Lerdorf, com a finalidade de deixar as paginas webs mais dinâmicas, sendo utilizada no lado servidor das aplicações. Apartir dos anos de 1995, 1997, 1998, 2000 e 2004, surgiram novas versões dessa linguagem de programação, que hoje é uma das mais usadas no mundo, sendo utilizada em aplicações web com varias finalidades, desde sites pessoais a comerciais. Como pontua DALL´OGLIO (2009), de uma forma mais objetiva o PHP serve para desenvolver aplicações web de forma ágil, simples e eficiente, interligando banco de dados a pagina web. Suas características e vantagens principais são: Velocidade, robustez, independência de plataforma, tipagem dinâmica, Orientado a objeto, além de possuir código aberto. As pesquisas levaram também ao estudo sobre Banco de Dados que é tudo aquilo que organiza as informações obtidas através de algum processo, envolvendo ou não a TI, exemplo disto é quando fizemos alguma anotação que contenha algum dado sobre determinado assunto. Já para a área de Tecnologia da Informação (TI), segundo C.J. Date(2003), um sistema de banco de dados é apenas um sistema computadorizado de armazenamento de registros. O banco de dados pode, ele próprio, ser visto como equivalente eletrônico de um armário de arquivamento. Em outras palavras, é um repositório ou recipiente para uma coleção de arquivos de dados computadorizados. Assim, nos tempos atuais vemos que praticamente tudo que está relacionado ao

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nosso cotidiano, também esta relacionado ao fornecimento de informações, exemplo básico disso é quando fazemos um cadastro com nossas informações pessoais para realizar uma compra em uma loja qualquer, ou para realização de consultas, etc. Percebe-se também que de todo jeito, as informações obtidas, sempre acabam em um banco de dados, para serem tratadas e processadas adequadamente. De acordo com Bezerra (2003) a UML foi desenvolvida principalmente por Grady Booch, James Rumbaugh e Ivar Jacobson, apesar de ter muitos contribuintes durante o desenvolvimento e que neste processo de definição da UML, procurou-se o melhor das características das notações preexistentes, principalmente das técnicas proposta pelos seus criadores. Desde 1997, ano em que a OMG (Objetct Management Group), aprovou o uso da UML, esta tem tido grande aceitação da comunidade de desenvolvedores de sistemas. Segundo BOOCH (2005), pode-se utilizar então como definição para UML (Unified Modeling Language)o seguinte: “é uma linguagem-padrão para a elaboração da estrutura de projetos de software. Ela poderá ser empregada para a visualização, a especificação, a construção e a documentação de artefatos que façam uso de sistemas complexos de software.”. Outro conceito estudado é o de JavaScript que nada mais é do que uma linguagem de programação desenvolvida com o objetivo de interagir com as paginas HTML. Foi desenvolvido por Brendan Eich, da Netscape (1996), para sua utilização ele não precisa ser compilado, o que a torna mais fácil sua programação. Sendo que esta é apenas interpretada pelo browser do usuário, diferentemente do PHP que é uma linguagem compilada pelo lado do servidor. Ainda de acordo com Brendan Eich (1996), outra função interessante que o JavaScript possui é a facilidade de manipular objetos DOM (Document Object Model); CSS (Cascade Style Sheets); Documentos XML; Elementos nativos do JavaScript; outros objetos criados pelo programador; Objetos XMLHttpRequest. Tudo isto torna as paginas mais dinâmicas e interativas. A analise de requisitos também é uma importante parte da pesquisa, pois com este levantamento de todas as funções que o sistema deve possuir podemos facilitar o desenvolvimento e melhorar a qualidade do sistema. Esta analise engloba os requisitos funcionais que são os que especificam as ações que o sistema deve executar, não levando em consideração tecnologias ou qualquer outra restrição. Dentro da analise não podemos esquecer os requisitos não funcionais que descrevem apenas atributos do sistema ou do ambiente do sistema, normalmente não

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representam ações no sistema, mas que podem representar algo em casos de uso. Estes casos de uso são demonstrados através de diagramas elaborados com para tornar visível o funcionamento do sistema de forma dinâmica, onde mostra o comportamento do mesmo em relação aos atores. Dentro destes diagramas um ator pode representar um conjunto de papéis que interagem com o sistema sendo como um usuário ou como um hardware ou software. Já no diagrama de entidade relacionamento (DER), encontra-se os conceitos de modelagem de dados, que podem definir um método para especificar e organizar os dados em estruturas bem definidas. Neste diagrama ficam estabelecidas as regras de dependências entre eles. E é comumente utilizado para representar classes de entidades, seus relacionamentos e atributos. De forma a mostrar a disponibilidade, segurança e manutenção do sistema sempre que for necessário.

ARDUINO E IDE DE DESENVOLVIMENTO

ARDUINO

Para McRoberts (2011) Arduino é um pequeno computador que você pode programar para processar entradas e saídas entre o dispositivo e os componentes externos conectados a ele.Ele é o que chamamos de plataforma física ou embarcada,ou seja,um sistema que pode interagir com seu ambiente por meio de hardware ou software. Pontua McRoberts(2011) que o Arduino pode enviar um conjunto de dados recebidos de alguns sensores para um site ,e estes poderão ser exibidos em forma de um gráfico. Esta incrível plataforma surgiu na cidade de Ivrea, Itália, no ano de 2005, e tendo como seu principal idealizador Máximo Banzi. A sua origem deve-se ao alto custo das plataformas de prototipagem existentes na época, e que acabavam limitando o acesso ao conhecimento de muitas pessoas. Ou seja, a plataforma foi criada essencialmente com o intuito de reduzir o custo das plataformas existentes naquela época a fim de se encaixarem no orçamento das escolas e facilitar o aprendizado de mais pessoas. Por tratar-se de um hardware totalmente livre, todas as pessoas que possuem um mínimo de conhecimento em eletrônica, ou até mesmo nenhum conhecimento, desde que possua vontade pode alterar o layout do seu Arduino, acrescentando ou removendo componentes, etc. O hardware e o software do Arduino são ambos de fonte

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aberta, o que significa que o código, os esquemas, o projeto etc. podem ser utilizados livremente por qualquer pessoa e com qualquer propósito. Dessa forma, há muitas placas-clone e outras placas com base no Arduino disponíveis para compra, ou que podem ser criadas através de um diagrama. (MCROBERTS,2011,p.24). Através dessa possibilidade, é que existem hoje em dia no mercado inúmeras variações desse hardware. Podemos citar como exemplo o Severino, Arduino mini, Arduino Nano, Lilypad e até mesmo uma versão brasileira, o Ubatubino entre outras.

Figura 1: Arduino Uno (Hardware mais recente). Fonte: MICHAEL, 2011.

Foi pensado em uma plataforma de hardware de custo acessível para o desenvolvimento da conexão entre os aparelhos e o servidor web do projeto, desta forma foi sugerido a utilização de uma placa ARDUINO, que é uma plataforma open-hardware de baixo custo e com a documentação disponível para a construção da mesma. A utilização da ARDUINO foi pensada também na sua facilidade de programação, que utiliza basicamente as Linguagens C e C++, e também pelo seu ambiente de programação gratuito e próprio. O custo de uma placa ARDUINO gira em torno de R$ 100,00, por isso essa plataforma é utilizada em diversas áreas, principalmente na robótica e na Web das Coisas, ou seja, utilizada para conectar aparelhos á web. A ARDUINO pode ser utilizada para sentir o ambiente, através de sensores conectados a placa, então desta forma a ARDUINO permite que você construa a placa de acordo com sua necessidade.

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Com base nas definições de ARDUINO surgiram varias adaptações, algumas com bons processadores e consumo de baixa voltagem, sendo que possuem portas de expansão tanto analógicas quanto digitais. No projeto utilizaremos uma placa ARDUINO compatível com USB, utilizada na maioria das conexões entre aparelhos e computadores. Primeiramente a idéia é fazer a comunicação de um medidor de pressão digital com um computador através da ARDUINO, sendo feita essa conexão, será desenvolvido uma forma de que o profissional de saúde possa aferir a pressão do paciente através do computador de seu consultório, de um celular com acesso a internet, não importando o lugar em que o profissional esteja. Alem da medição de tempo em tempo, também planeja-se desenvolver um método para que o profissional possa aferir a pressão quando ele quiser.

IDE DE DESENVOLVIMENTO

Para aquelas pessoas que não são familiarizadas com questões que envolvem linguagens de programação, bem como suas respectivas formas de compilação foi criada uma IDE de desenvolvimento para o Arduino. Esse IDE visa facilitar a vida de muitos entusiastas que não conseguiriam utilizar de forma adequada tudo que o Arduino pode oferecer. Esse IDE (Figura 3) é uma aplicação multiplataforma escrita em Java, portanto roda em qualquer ambiente operacional. Seus projetos normalmente são desenvolvidos com a linguagem de programação C/C++, embora muitas pessoas utilizem o próprio Java, ou até mesmo o Python para criar as rotinas que o Arduino deverá executar. Caso queira utilizar uma linguagem que não seja o C/C++, será necessário utilizar outras ferramentas de terceiros. O IDE do Arduino é bem simples, como mostra a figura 2, e você aprenderá como utiliza-lo com rapidez e facilidade à medida que avança nos projetos. Conforme você se torna mais proficiente no uso do Arduino e na programação em C (a linguagem de programação utilizada para criar código no Arduino é um dialeto da linguagem C), poderá acabar considerando o IDE do Arduino como sendo básico demais. (MCROBERTS,2011,p.38).

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Figura 2: Tela inicial da IDE de desenvolvimento do ARDUINO Fonte: Acervo do Autor (2012).

IMPLEMENTAÇÃO

MONTAGEM DA PLACA COM SHIELD PARA ARDUINO

Foi montada uma placa como protótipo que se encaixa como um shield no Arduino. Essa placa é uma variação de um pletismógrafo, aparelho medico-hospitalar. Nosso protótipo funciona de forma com a fonte de luz e o sensor em um mesmo plano, diferente do utilizado em hospitais, que o sensor fica em um lado e a fonte de luz no outro lado do dedo, ou lóbulo da orelha. O protótipo deve medir as pulsações do dedo, e para isso usamos utilizando um sensor LDR comum e uma resistência de 1 ohm sem incidência de luz e uma resistência de 400 ohms onde incide a luz natural direta. Como fonte de luz usamos um LED comum de 3mm. Desta forma que estiver experimentando o protótipo deve posicionar seu dedo sobre o sensor com a dobra do dedo sobre o LED, este emite a luz que atravessa a pele que refletirá no osso bem acima do sensor onde temos um grupo de artérias, neste grupo o volume do sangue pulsa em sintonia com o coração, essa sintonia é que modulará a resistência do sensor. Neste protótipo temos um resistor R1 que limita a corrente através do LED1 em cerca de 20 mA. O LDR e o resistor R2 formam um circuito que divide a tensão cuja saída

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pulsante será a função da resistência do LDR que é função da luz que será refletida pelo dedo de quem estiver experimentando o protótipo. Os pulsos captados são de baixa frequência, e seguem para um filtro passa-altas formados pelos componentes C1 e R3 e são amplificados pelo primeiro opAmp do LM-358N na configuração não-inversor com ganho de 120. Os componentes C2 e R5 formam um filtro passa-baixas centrado em 1.5 Hz, essa frequência corresponde a 90 pulsos por minuto, considerado metade da frequência máxima do coração humano. Utilizamos também um potenciômetro P1, que é a resistência de carga do primeiro amplificador, este por sua vez controla a entrado do segundo opAmp, também não-inversor, com ganho de 560. É neste ponto em que o sinal modulado com os batimentos do coração de quem estiver experimentando, pode ser entregue para tratamento do Arduino no pino2. O LED2 foi programado para piscar conforme os batimentos cardíacos do utilizador. Primeiramente montamos a placa com o sensor e a fonte de luz, que ficará dentro de uma caixa para que não haja interferência de luz externa. (imagem do sensor na caixa). Deixamos uma distancia de cerca de 1,0 cm entre os centros do LED e do LDR. Da caixa montada com o sensor saem três fios: o de +5 volts, o de saída do divisor de tenção e o terra. Onde o fio de saída do divisor vão para o capacitor C1 na entrada do primeiro amplificador pelo borne B1, conforme no esquema na Figura 3 abaixo.

Figura 3: Circuito do monitor cardíaco utilizado no protótipo

Fonte: Joao Alexandre da Silveira

Para a montagem das placas necessárias ao protótipo utilizamos os seguintes componentes relacionados na Tabela 1 abaixo:

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R1 e R10 R2 R3 e R6 R4 R5 R7 R8 R9 P1 LED1 e LED2 LDR S1 C1 e C3 C2 e C4 CI1 Outros

Resistor 270 ohms x 1/8W Resistor 39K ohms x 1/8W Resistor 68K ohms x 1/8W Resistor 8K2 ohms x 1/8W Resistor 1M ohms x 1/8W Resistor 560K ohms x 1/8W Resistor 1K ohms x 1/8W Resistor 1K8 ohms x 1/8W Potenciometro 10K linear Led vermelho 3 mm LDR Chave miniatura 1/0 Capacitor 1uF x 25V Capacitor 100nF LM-358N dual opamp Placa CI perfuração padrão Borne 3 pinos parafuso

Tabela 1: Lista de Componentes Fonte: João Alexandre da Silveira

SOFTWARE

Para vermos os batimentos cardíacos foi carregado o código abaixo no arduino, este código configura o pino digital 3 como saída para p LED2 no circuito e o pino digital 2 como entrada de interrupção para a função attachInterrupt(), que chama a função pulse() sempre que uma interrupção externa ocorrer. Essa função, attachInterrupt() requer 3 parametros, a indicação do pino, a função a ser chamada e o modo.

int pinLed = 3; volatile int state = 0; void setup(){ pinMode(pinLed, OUTPUT); attachInterrupt(0, pulse, CHANGE); } void loop(){ digitalWrite(pinLed, state); } void pulse(){ state = !state; }

O primeiro parametro sempre será o pino, onde informamos 0 para o pino 2 e 1 para o pino 3, o segundo parametro é a função que será executada quando a interrupçao

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ocorrer e o terceiro parâmetro define o momento em relação ao sinal no pino digital especificado em que a interrupção ocorrerá, para isso existem quatro modos: CHANGE, que ocorre na mudança do nivel, LOW quando o pino dor baixo, RISING, quando o pino mudar de baixo para alto, ou FALLING, quando o pino mudar de alto para baixo. Neste código sempre que o nível lógico do pino digital 2 mudar a função pulse() será chamada e somente irá complementar a variavel state, esta por sua vez muda de acordo com os batimentos do coração de quem estiver testando, e fazer o LED2 acender ou apagar conforme seu estado na função digitalWrite(). Para realizar o teste do circuito, basta apoiar o dedo sobre o sensor e girar o potenciômetro para o mínimo até que o LED no pino 3 apague, depois giramos o potenciômetro aumentando o ganho até o LED começar a piscar conforme os batimentos cardíacos, após alguns testes podemos achar o ponto ideal para ver o LED piscar regularmente. Acrescentamos uma linha ao código para inicializar a porta serial em 9600 bps e os comando IF que verificam a variável state e se esta for verdadeira mostrará o caracter 95 da tabela ASCII e se for falsa mostrará na tela o caracter 45 com uma pausa de 10ms entre as transimssoes para não sobrecarregar a porta serial. Deixando o código a ser carregado no Arduino conforme descrito abaixo.

int pinLed = 3; volatile int state = 0; void setup(){ pinMode(pinLed, OUTPUT); attachInterrupt(0, pulse, CHANGE); Serial.begin(9600); } void loop(){ digitalWrite(pinLed, state); if(!state) Serial.write(45); delay(10); if(state)Serial.write(95); delay(10); } void pulse(){ state = !state; }

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

Considerando o desenvolvimento do protótipo proposto para o monitoramento remoto de pacientes, pode-se dizer que os objetivos foram concluídos satisfatoriamente, pois conseguiu-se o desenvolvimento do Sensor de batimentos cardíacos e da Shield para o Arduino, com o sistema para mostrar os batimentos na tela do computador. Para a conexão do sensor com o Arduino foi necessário o desenvolvimento de uma placa com o sensor específica, visto que não foi encontrado nenhum sensor pronto com disponibilidade para esta conexão. Sendo necessário assim o desenvolvimento de um sensor próprio, feito com componentes diferentes dos específicos, mas que conseguem realizar a mesma função, de outra forma, mas não menos precisa. O armazenamento das informações recolhidas com o sensor em um banco de dados alojado em um servidor web para que o médico pudesse acessar os mesmos, não foi implementado devido ao pouco conhecimento na área e a falta de tempo para o seu desenvolvimento, visto que o tempo que se dispunha para desenvolver o protótipo foi utilizado para o estudo do Arduino pra que se pudesse entendê-lo melhor, facilitando o desenvolvimento do sensor. Também foi encontrado um pouco de dificuldade na parte de montagem da shield e do sensor, já que não se possuía conhecimento em eletrônica, então este foi mais um motivo para a falta de tempo para todo o desenvolvimento. Dessa forma, a parte da pesquisa que trata da conexão com o banco de dados, a qual se pretendia desenvolver utilizando o protocolo HTTP para a conexão e gravação dos dados do sensor na base de dados, de forma a permitir que o profissional de saúde possa manter um histórico com os dados de seus pacientes não foi completada. Com isso, sugere-se que essa parte deste tema incrível seja desenvolvida em outros trabalhos por interessados que desejam se aprofundar na programação com Arduino e na assistência médica remota.

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REFERÊNCIAS

Arduino.Disponível em>http://arduino.cc/en/http://emarket.ppg.br/index.asp?InCdSecao=&InCdEditoria=18&InCdMateria=4131&pagin a=http://www.portalhomecare.com.br/http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=conceito de internet das coisas&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CCIQFjAA&url=http 3A 2F 2Fwww.gs1br.org 2Flumis 2Fportal 2Ffile 2FfileDownload.jsp 3FfileId 3D408081922DC898CD012DDCE9863219EC&ei=bQt0UKrzJIeE8ASD5YC4CA&usg=AF QjCNH0bAHJz8WZ8ofvJ22ZmZT0QGWDVg< acessado em 09/10/2012. MARTINS, Sandra Ivone Barreiro; SIMÕES, José Augusto. Aspectos Éticos na Monitorização Remota de Pacemakers através da Telemedicina. Revista Portuguesa de Bioética/(n.º 16) / Março 2012. Disponível em: http://csgois.web.interacesso.pt/textos/artigo_asp_et_2012.pdf. Acesso em 02 de maio de 2012. McROBERTS, Michael.Arduino Básico. Tradução de Rafael Zanolli. São Paulo: Editora Novatec, 2011.

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MENDES, Valter. Home Care: uma modalidade de assistência a saúde. Rio de Janeiro, 2001.Disponível em: >http://www.unati.uerj.br/publicacoes/textos_Unati/unati4.pdf