Diseño de un sistema de instrumentación wearable para la medida de la frecuencia respiratoria en pacientes con EPOC

La Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC) es un trastorno respiratorio que consiste principalmente en el bloqueo persistente del flujo del aire. En el 2019, esta se convirtió en la tercera causa principal de defunciones en el mundo según la OMS. Dado que esta enfermedad se presenta mayoritariamente en países con ingresos medios y bajos, este proyecto busca facilitar el acceso a la medición de dicha frecuencia. Para ello, se diseñó el prototipo de un dispositivo vestible que permite monitorear la frecuencia respiratoria, y notificar al usuario acerca de un posible patrón respiratorio anómalo necesario a tratar. En este sentido, el modelo comprende de una mascarilla junto a un transductor, en este caso un micrófono Electret omnidireccional (MAX9814), para captar la señal de audio. El sonido pulmonar se encuentra en el rango de frecuencias de 250 a 2500 Hz, por lo cual se incluye una etapa de filtrado digital para obtener esta información. El cálculo de las respiraciones por minuto (rpm) se realiza con base en la cantidad de exhalaciones que se dan en ese período de tiempo. Para esto, se calcula la envolvente de la señal filtrada y se hallan los picos máximos en amplitud de cada exhalación. Por otra parte, el micrófono se conecta directamente a un smartphone mediante un cable con conector Jack de 3.5mm y luego, a través de la aplicación móvil, se graban muestras de audio en formato .WAV para almacenarlas en un servidor web. En la página web se visualiza un resumen gráfico de la señal de audio y el estado del usuario, que depende si se ubica dentro del rango normal –entre los 12 y 20 rpm– o por fuera de este. Como limitación, la validación de resultados se hizo calculando de forma manual las rpm, y no con un equipo o personal especializado. Asimismo, el sistema presenta una precisión de al menos el 80% en los casos que se aplique. En conclusión, se logró diseñar una solución rápida y de fácil acceso que permite medir de forma precisa la frecuencia respiratoria.

• Autores: Niebles Saco, Enrique Alberto; Rico Pinto, Jorge Jesús
• Fecha de publicación: 2022
• Institución: Universidad del Norte
• Repositorio: Repositorio Uninorte
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/10620
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/10584/10620
• Palabra clave: Respiratory rate, hilbert transform, wereable, audio signal, copd.; Frecuencia respiratoria, vestible, envolvente, tiempo, señal de audio, epoc
• License: Universidad del Norte