DUGi

Desenvolupament d’un dispositiu per monitorar les comprenssions toràciques en la reanimació cardiopulmonar

http://dugi.udg.edu/item/http:@@@@hdl.handle.net@@10256@@28479

Aquest Treball Final de Grau presenta el disseny i desenvolupament d’un dispositiu wearable per monitorar la qualitat de les compressions toràciques durant la reanimació cardiopulmonar (RCP). La motivació parteix de la importància crítica de la correcta execució de les compressions —en freqüència, profunditat i direcció— per millorar la supervivència en casos d’aturada cardiorespiratòria. Els dispositius comercials existents acostumen a ser intrusius, es col·loquen entre les mans i el tòrax o ofereixen informació limitada. Per això, l’objectiu és crear un sistema que es pugui portar al canell del reanimador, no interfereixi amb la tècnica i proporcioni feedback en temps real. El dispositiu integra cinc elements principals: un microcontrolador nRF52840 (mòdul NINA‑B306), un sensor inercial BNO055 amb fusió de dades incorporada, un gestor de potència nPM1300, una pantalla TFT i una bateria recarregable. Tot es disposa sobre una PCB de 4 capes, dissenyada per minimitzar soroll, optimitzar pistes d’alta freqüència i complir criteris de compatibilitat electromagnètica. El conjunt s’allotja en un encapsulat imprès en 3D, ergonòmic i equipat amb corretja tipus smartwatch. El firmware ha estat desenvolupat amb el sistema operatiu Zephyr RTOS, el qual permet gestionar processos en paral·lel i controlar el temporitzat intern de manera precisa. El funcionament s’estructura en tres threads principals: adquisició, processament i visualització. El thread d’adquisició llegeix el sensor a 75 Hz, recull 512 mostres i calcula, a cada lectura, el mòdul de l’acceleració lineal i el producte escalar entre acceleració i gravetat. Quan un buffer està ple, activa el thread de processament. La determinació de la freqüència de les compressions es realitza mitjançant una FFT amb la llibreria CMSIS-DSP. Amb una resolució de 0,1465 Hz, el dispositiu pot identificar bins associats a ritmes de 80 a 140 bpm i classificar-los qualitativament (baixa, correcta o alta). La direcció s’avalua mitjançant la mitjana del producte escalar entre vectors d’acceleració i gravetat, aplicant llindars obtinguts experimentalment per detectar desviacions superiors a 20° respecte la perpendicular. La profunditat s’estima comparant la mitjana del mòdul de l’acceleració amb valors de referència obtinguts mitjançant simulacions i proves sobre el maniquí Resusci Anne QCPR, definint intervals per compressions de 5 i 6 cm. La visualització de les dades pot realitzar-se via pantalla o a través de Bluetooth Low Energy, gràcies a un servei BLE personalitzat amb tres característiques (freqüència, direcció i profunditat). El dispositiu també incorpora modes de baix consum: l’estat d’hibernació, gestionat des del PMIC, redueix el consum a nivells mínims i permet una autonomia estimada superior a 6 hores en funcionament continu. Els resultats mostren que el dispositiu és funcional, capaç de captar i processar adequadament dades de compressions simulades i de proporcionar feedback estable. Tot i això, es destaquen limitacions: la baixa freqüència màxima del BNO055 (100 Hz) restringeix la resolució de la FFT; la pantalla no s’ha pogut integrar completament per canvis en drivers de Zephyr; i la validació no s’ha pogut dur a terme en escenaris clínics reals. Finalment, es proposen millores com incorporar un IMU més ràpid, afinar el consum energètic, implementar fusió de dades pròpia amb filtres Kalman i utilitzar un buffer circular per augmentar la freqüència d’actualització.

3

9