Para la adquisición de las señales de oximetría y frecuencia cardíaca se utilizará el sensor MAX30100, el cual es una solución integrada de sensor de pulsioximetría y monitor de frecuencia cardíaca, cuyo voltaje de alimentación se encuentra en el rango de 1.8v -3.3v y sus dimensiones son de 5.6 mm x 2.8mm. Combina dos LED, un fotodetector, óptica optimizada y procesamiento de señales analógicas de bajo ruido para detectar señales de pulsioximetría y frecuencia cardíaca.
El módulo cuenta con filtro digital, además de tener un adc de 16 bits con frecuencia de 50 Hz- 1Khz y transmitir los datos en protocolo I2C al microprocesador.
El módulo Bluetooth HC-06 tiene la capacidad de conectar proyectos electrónicos implementados con Arduino a un smartphone o PC de forma inalámbrica mediante la operación de un puerto serial. Este módulo se conecta de forma directa a los pines seriales de nuestro microcontrolador, respetando los niveles de voltaje, pues el módulo se alimenta con 3.3 V. No obstante, la placa también incluye un regulador de 3.3V la cual permite alimentar el módulo con un voltaje entre 3.6V - 6V.
El Arduino Nano es una pequeña y completa placa basada en el ATmega328 e incluso se puede ver como una versión reducida de Arduino UNO; sin embargo, también presenta algunas diferencias técnicas importantes. Por otra parte, minimiza la demanda de energía que se consume y también ahorra espacio para alojar la paca, por lo que es bastante común su uso en proyectos donde el tamaño resulte importante.
Durante el periodo de pruebas, con la finalidad de comprobar el funcionamiento del sensor, así como la adecuada adquisición de las señales, se implementó un circuito integrado en una placa de pruebas (también conocido como protoboard) donde se armó el circuito con las adecuadas conexiones entre el Arduino y el sensor MAX30100, siguiendo las especificaciones de la hoja de datos del sensor o datasheet donde se hace el uso de resistencias 4.7k Ohmios en los pines SDA/SCL/INT para asegurar la calidad de la comunicación.
Cabe resaltar que durante las pruebas se utilizó por motivos de practicidad un módulo de Arduino UNO en lugar del Arduino Nano, originalmente planificado para el prototipo final; sin embargo, al compartir los mismos pines para la comunicación y transmisión de datos no se presenta inconveniente alguno en su funcionamiento.
Finalmente, el circuito integrado final en la placa de pruebas también contará con las conexiones del módulo de bluetooth HC-06 con el puerto serial del Arduino. La siguiente imagen muestra el circuito integrado final utilizado para la comprobación del funcionamiento del sistema:
Para el prototipado 3D se utilizaron diferentes softwares para trabajar tanto el modelo tridimensional como la generación del g.code para la impresión. Se utilizó el programa Blender para el modelado por mallas y para la impresión se utilizó la plataforma “Slic3r” con la impresora “Artillery Genius”.
Para el proceso de diseño y manufactura se plantearon unos primeros bosquejos en base a la necesidad de un mejor sensado colocando al módulo MAX 30100 en la zona posterior de la muñeca. Se planeó en un inicio un sistema de cadena con una cavidad intermedia por el cual pasarían los cables que interconectan el sensor con el Arduino.
El material inicial fue ácido poliláctico (PLA), sin embargo debido a su falta de flexibilidad se optó cambiarlo por termoplástico de poliuretano (TPU) ya que brinda mayor flexibilidad y resistencia.
A continuación se presentarán imágenes de las vistas del modelo sin tapas en 3D Slic3r.En donde se observa el flujo de las líneas del extrusor
A continuación se presentarán imágenes de las vista superior, frontal, lateral y ortogonal del modelo sin tapas en Blender.
El modelo de impresión final es el que se observa en la siguiente figura, las tapas serán colocadas cuando el circuito se inserte dentro y los sensores sean atornillados para una mejor fijación.
