Acelerocardiodiograma
Acelerocardiodiograma
Determinar la frecuencia cardíaca por los movimientos de la caja torácica
En cada latido, el corazón produce muy débiles movimientos del tórax. Estos micro-movimientos son invisibles a simple vista, pero pueden ser detectados por sensores muy sensibles. Los smartphones contienen justamente un acelerómetro capaz de detectar aceleraciones del orden de 0,001 g. En esta actividad, vas a utilizar esta sensibilidad para medir tu frecuencia cardíaca.
Descripción de la actividad:
El alumno coloca su smartphone sobre su pecho y utiliza el acelerómetro para detectar los movimientos causados por los latidos cardíacos. Analizando el gráfico obtenido, identifica la frecuencia cardíaca en reposo, luego después de una actividad física.
FizziQ
Autor:
Duración:
Lo que harán los estudiantes:
'- Medir experimentalmente una frecuencia cardíaca a partir de una señal de aceleración
- Comprender que los latidos del corazón producen micro-movimientos medibles
- Utilizar un acelerómetro como instrumento de medida científica
- Comparar las frecuencias cardíacas en reposo y después de un esfuerzo
Conceptos científicos:
'- Frecuencia cardíaca
- Ciclo cardíaco
- Sístole y diástole
- Aceleración
- Señal periódica
- Balistocardiografía
- Micro-movimientos torácicos
- Medida experimental
Sensores:
'- Acelerómetro
Material necesario:
'- Smartphone con la aplicación FizziQ (o una aplicación equivalente como phyphox que permita la adquisición de los datos del acelerómetro con un smartphone)
- Superficie plana para acostarse
Procedimiento experimental:
1. Ouvrir l’application FizziQ.
2. Seleccionar l’instrument Accélération absolue.
3. S’allonger sobre le dos sobre une surface plane.
4. Poser le smartphone sobre la poitrine, au niveau du cœur, en le stabilisant légèrement sans appuyer fortement.
5. Lancer l’registrament y rester le más immobile possible pendant quéques secondes.
6. Respirer calmement, puis, si possible, refaire une mide en bloquant brièvement la respiration pendant un muy court instant para réduire les mouvements respiratoires.
7. Arrêter l’registrament y observer el gráfico obtenu.
8. Repérer les oscillations régulières du signal correspondant aux battements cardiaques.
9. Compter le nombre d’oscillations sobre une durée connue para calculer la frecuencia cardiaque en battements par minute.
10. Refaire la mide plusieurs fois para vérifier la régularité du résultat.
11. Effectuer ensuite un effort physique modéré, par exemple quéques sauts sobre place.
12. Reprendre une mide immédiatement après l’effort y comparer les deux signaux.
13. Noter les observations, los gráficos y les résultats en le cahier d’expérience.
Resultados esperados:
El gráfico de aceleración presenta débiles oscilaciones repetidas en el tiempo. Estas oscilaciones corresponden a los micro-movimientos de la caja torácica provocados por la actividad mecánica del corazón. En reposo, la frecuencia medida es generalmente de 60 a 80 latidos por minuto.
Preguntas científicas:
'- ¿Por qué el smartphone puede detectar los latidos del corazón cuando son casi imperceptibles?
- ¿Qué diferencia existe entre esta medida y un electrocardiograma médico?
- ¿Por qué la respiración perturba la señal registrada?
- ¿Cómo varía la frecuencia cardíaca con el esfuerzo físico?
Explicaciones científicas:
Lorsque le cœur bat, il provoque de très légers mouvements de la cage thoracique. Ces mouvements son liés au cycle cardiaque, qui comporte deux phases principales :
la systole, pendant laquelle le cœur se contracte y propulse le sang en les artères ;
la diastole, pendant laquelle il se relâche y se remplit de sang.
À chaque battement, le cœur génère une onde de presión qui se propage en l’ensemble du corps. Esta onde entraîne de très faibles déplacements des tissus, de l’ordre de quelques millimètres, voire moins.
Un smartphone contient un accéléromètre, un sensor capable de medidar de très petites variations de mouvement. Il peut détecter des aceleracións inférieures à 0,01 m/s². Placé sobre la poitrine, perpendiculairement au corps, il es suffisamment sensible para enregistrer les micro-mouvements provoqués par les battements du cœur.
Esta capacité es remarquable : elle montre que le smartphone peut fonctionner comme un véritable instrument de medida scientifique.
Esta technique s’appelle la ballistocardiographie. Elle était autrefois réalisée con des dispositifs médicaux complexes y encombrants. Aujourd’hui, les sensors intégrés aux smartphones permettent de l’explorer simplement en un cadre éducatif, notamment con des applications comme FizziQ.
Au repos, le rythme cardiaque es généralement compris entre 60 y 100 battements par minute chez l’adulte (et más élevé chez l’enfant). Il augmente lors d’un effort physique para répondre aux besoins accrus en oxygène des muscles.
Pour en savoir más sobre les concepts de battement cardiaques, systole y diastole vous pouvez consulter cet article : https://www.fizziq.org/post/pouls y également réaliser ces deux activités sobre le pouls : https://www.fizziq.org/team/photoplethysmographie y https://www.fizziq.org/team/stethoscope
Actividades de ampliación:
'- Comparar las medidas obtenidas en posición acostada y en posición sentada
- Estudiar la influencia de la respiración calmada, profunda o bloqueada brevemente sobre la calidad de la señal
- Comparar el ritmo cardíaco antes y después de diferentes tipos de esfuerzo
Preguntas frecuentes:
Q: ¿El gráfico obtenido es un verdadero electrocardiograma?
R: No. Un electrocardiograma mide la actividad eléctrica del corazón, mientras que aquí el smartphone mide débiles movimientos mecánicos del pecho.
Q: ¿Por qué hay que permanecer muy quieto?
R: Los movimientos corporales producen aceleraciones mucho mayores que las de los latidos cardíacos, lo que enmascara la señal.