Diseño e implementación de un Holter para la monitorización del electrocardiograma y la respiración de un animal

Abstract

[ES] En la actualidad el uso de animales en investigación es una práctica muy extendida que demanda de equipos de monitorización especiales para estos. En este sentido, dispositivos que registren la información biológica de forma fiable y precisa, son de gran utilidad para el diagnóstico, tratamiento o prevención de estas enfermedades en seres humanos. Las patologías cardíacas son la principal causa anual de fallecimiento en Europa y en España, lo que convierte en esencial la investigación en electrofisiología básica con el fin de dilucidar los mecanismos responsables de la alta mortalidad. Los modelos animales, tales como el conejo, son de uso frecuente en el estudio de las patologías cardíacas por su similitud con el sistema cardiovascular humano. Sin embargo, la disponibilidad de sistemas electrónicos de monitorización adaptados a su tamaño y condiciones es escasa. En base a estas necesidades, se plantea en el presente TFM el diseño de un sistema electrónico que monitorice el electrocardiograma y la respiración de un animal de pequeño tamaño como es el conejo. Se garantizará su correcto funcionamiento respetando todas las limitaciones y las demandas de precisión, autonomía y dimensión. Mediante el uso de tan solo dos electrodos y de componentes altamente eficientes se logrará alcanzar dicho objetivo. Para ello, se realizará la selección de los componentes electrónicos que cumplan con las necesidades de tamaño y funcionalidad requeridas, se realizarán diversos diseños de esquemáticos del dispositivo y se analizarán las posibles mejoras hasta obtener el definitivo. A continuación, se procederá a la elaboración del diseño de la PCB (placa de circuito impreso) siguiendo unas directrices establecidas que asegurarán la calidad de la medida y el acceso sencillo a los elementos. Una vez finalizado el diseño, se procederá a la fabricación y montaje de la placa, en el laboratorio mediante técnicas de soldadura. Finalmente, se introducirá el código de programación en el microcontrolador y se realizarán las pruebas necesarias para verificar su correcto funcionamiento. En resumen, mediante el diseño del dispositivo objetivo del presente trabajo, se dispondrá de un dispositivo de pequeño tamaño con mayor adaptación al animal, de mayor precisión, el cual supondrá un ahorro de tiempo y recursos para la investigación.

[EN] Currently the use of animals in research is a widespread practice that demands special monitoring equipment for them. In this sense, devices that record biological information in a reliable and accurate way are very useful for the diagnosis, treatment or prevention of these diseases in humans.

Cardiac diseases are the main annual cause of death in Europe and Spain, which makes research into basic electrophysiology essential in order to elucidate the mechanisms responsible for high mortality. Animal models, such as the rabbit, are frequently used in the study of cardiac pathologies because of their similarity to the human cardiovascular system. However, the availability of electronic monitoring systems adapted to their size and conditions is scarce.

Based on these needs, the present TFM proposes the design of an electronic system to monitor the electrocardiogram and breathing of a small animal such as the rabbit. Its correct functioning will be guaranteed, respecting all the limitations and demands of precision, autonomy and size. By using only two electrodes and highly efficient components this objective will be achieved.

To this end, the selection of electronic components that meet the size and functionality requirements will be made, various schematic designs of the device will be made, and possible improvements will be analyzed until the definitive one is obtained. Then, the PCB (printed circuit board) design will be developed following established guidelines that will ensure the quality of the measurement and easy access to the elements. Once the design has been completed, the board will be manufactured and assembled in the laboratory using soldering techniques. Finally, the programming code will be introduced in the microcontroller and the necessary tests will be carried out to verify its correct operation.

In summary, by designing the target device of this work, a small device will be available with greater adaptation to the animal, with greater precision, which will save time and resources for research.