Repotenciación del simulador de actividad cardíaca mediante la integración de un sistema de adquisición de señales bioeléctricas en tiempo real orientado a educación para la salud
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http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32754| Title: | Repotenciación del simulador de actividad cardíaca mediante la integración de un sistema de adquisición de señales bioeléctricas en tiempo real orientado a educación para la salud |
| Authors: | Ordoñez Quijije, Jerry Isaac; Regalado Sánchez, Pamela Patricia |
| Advisor: | Bayas Toro, Roberto Gerardo |
| Abstract: | This project was prepared by the students of the second cohort of the biomedical engineering program, focused on the repowering of a previously developed cardiac activity simulator through the integration of a real-time electrocardiographic (ECG) acquisition subsystem. The original simulator operated using predefined simulated signals; therefore, the intervention aimed to enhance its functionality by incorporating surface electrodes, signal amplification and filtering stages, and Arduino-based microcontroller processing to capture and condition real cardiac bioelectrical signals from the user. The acquired ECG signal was digitally processed for heart rate (BPM) detection and displayed on an interactive graphical interface developed in the Nextion environment. Simultaneously, the detected frequency values were converted into mechanical activation intervals, enabling synchronization between the real-time ECG waveform and the electromechanical movement of the existing mechanical heart model. This integration introduced a biofeedback-based interaction, transforming the simulator from a static demonstration tool into a dynamic educational platform capable of reflecting physiological variability. Methodologically, the project included analysis of the base simulator, design of the ECG acquisition module, electronic integration, firmware programming, structural adaptation, and functional validation of the repowered prototype. Improvements were implemented to optimize communication between acquisition, processing, visualization, and mechanical actuation subsystems. The results demonstrated stable real-time ECG capture, consistent heart rate detection, and accurate synchronization between electrical activity and mechanical contraction. The comparison between simulated and real acquisition modes highlighted improvements in physiological variability representation, interactivity, and pedagogical value. |
| Translated abstract: | El presente proyecto elaborado por los estudiantes de la carrera de biomedicina de la segunda cohorte, consistió en la repotenciación de un simulador de actividad cardíaca previamente desarrollado, mediante la incorporación de un módulo de adquisición electrocardiográfica basado en electrodos de superficie, etapas de amplificación y filtrado, y microcontroladores Arduino para el procesamiento digital de la señal. Esta intervención permitió transformar un sistema originalmente basado en señales predefinidas en una plataforma capaz de captar y procesar la señal eléctrica cardíaca real del usuario en tiempo real. La señal adquirida fue acondicionada digitalmente, utilizada para el cálculo de la frecuencia cardíaca (BPM) y visualizada en una interfaz gráfica interactiva desarrollada en entorno Nextion. Simultáneamente, los valores detectados fueron convertidos en parámetros mecánicos de activación, sincronizando el trazado electrocardiográfico con el movimiento electromecánico del modelo cardíaco existente. De esta manera, se estableció una relación directa entre la actividad eléctrica registrada y la contracción mecánica simulada, incorporando el concepto de biofeedback al sistema original. Metodológicamente, el proceso incluyó fases de análisis del simulador base, diseño del subsistema de adquisición ECG, integración electrónica, programación de firmware en los microcontroladores, adaptación estructural y validación funcional del prototipo repotenciado. Asimismo, se implementaron mejoras en la arquitectura electrónica para permitir la comunicación eficiente entre los subsistemas de adquisición, procesamiento, visualización y actuación mecánica. Los resultados evidenciaron una captura estable de la señal electrocardiográfica en tiempo real, un cálculo consistente de la frecuencia cardíaca y una correcta conversión de la frecuencia detectada en intervalos de activación mecánica. La comparación entre el modo de simulación predefinido y el modo de adquisición real demostró ventajas significativas en términos de variabilidad fisiológica, interactividad y valor pedagógico. Se concluye que la repotenciación del simulador original mediante la integración de señales bioeléctricas reales constituye una estrategia técnicamente viable que fortalece el aprendizaje significativo, la alfabetización sanitaria y la comprensión práctica de la fisiología cardiovascular, evidenciando el aporte de la ingeniería biomédica en entornos educativos y preventivos. |
| Keywords: | SIMULADOR CARDIACO REPOTENCIACIÓN TECNOLOGÍA SEÑALES BIOELÉCTRICAS ELECTROCARDIOGRAFÍA (ECG) ADQUISICIÓN EN TIEMPO REAL BIOFEEDBACK |
| Issue Date: | 2026 |
| URI: | http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32754 |
| Language: | spa |
| Appears in Collections: | Grado |
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