Proyecto final

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD ZACATENCO

ONDAS ELECTROMAGNETICAS GUIADAS

BRITO RODRIGUEZ ROLANDO

DETECTOR DE PULSOS CARDIACOS

IPIÑA GIRON DAVID

MENA MORENO SUSANA GABRIELA

GRUPO 4CM8

ÍNDICE

Introducción………………………………………………………………………………..3

Objetivo……………………………………………………………………………………..3

Marco teórico……………………………………………………………………………….3

Material……………………………………………………………………………………..5

Costos………………………………………………………………………………………5

Desarrollo…………………………………………………………………………………..6

Conclusiones……………………………………………………………………………..10

Referencias bibliográficas……………………………………………………………….10

INTRODUCCIÓN

En al amplio campo de la electrónica médica, hay diversas maneras en la cual se puede medir la mayoría de cambios originados en el cuerpo de una persona, esto debido a que la persona para poder contar con estado de salud optimo, internamente a nivel celular, ocurren diversos cambios químicos, debido a la cantidad de sales y otros elementos que hay en nuestro cuerpo; la Ing. Electrónica se encarga de observar estos cambios químicos y diseña dispositivos capaces de medir estos cambios internos, para que de esta manera ver si una persona está en un estado óptimo (saludable) o está fuera de estos parámetros (padeciendo una enfermedad), esto ayuda bastante al médico al momento de recetar un medicamento, y cada vez estos equipos se hacen más sofisticados debido al avance de la tecnología que ocurre en el mundo.

Tomar el pulso cardiaco es algo realmente sencillo, sólo basta que coloques un dedo sobre tu cuello o muñeca y midas el tiempo de los pulsos con un cronómetro. Pero si deseas grabar esa información o usarla para activar eventos, necesitas convertir esos pulsos mecánicos en señales eléctricas.  Este sensor se coloca sobre la yema del dedo y utiliza la cantidad de luz infrarroja reflejada por la sangre que circula por el interior, para hacer precisamente eso.

OBJETIVO

Crear un dispositivo que ayude a censar y monitorear el pulso cardiaco que, aunque no cumple las rigurosas normas establecidas para dispositivos médicos, sea capaz de ayudarnos a saber cómo está nuestro pulso cardiaco.

MARCO TEÓRICO

El sensor consiste en un emisor infrarrojo y un detector montado a un lado y debe estar presionado contra la piel. Cuando el corazón bombea, la presión arterial se eleva considerablemente y lo mismo ocurre con la cantidad de luz infrarroja procedente del emisor que se refleja en el detector. El detector deja pasar más corriente cuando recibe más luz, que a su vez provoca una caída de tensión para entrar al circuito amplificador. Este diseño utiliza dos amplificadores operacionales consecutivos (op-amps) para establecer un punto de referencia estable para la señal, destacando los picos y filtrando el ruido. Ambos amplificadores operacionales están dentro de un circuito integrado (IC o chip) y engancharlos es sólo una cuestión de la interconexión correcta de los pines.

Un amplificador operacional (A.O. también op-amp), es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que obtenga excursiones tanto por arriba como por debajo de masa o punto de referencia que se considere. Se caracteriza especialmente porque su respuesta en: frecuencia, cambio de fase y alta ganancia que se determina por la realimentación introducida externamente. Por su concepción, presenta una alta impedancia (Z) de entrada y muy baja de salida.

El pulsímetro calcula la saturación de oxígeno y el latido cardiaco (pulso) a través del dedo del paciente. El pulsímetro realiza la medición no invasiva del oxígeno transportado por la hemoglobina en el interior de los vasos sanguíneos. Detecta los bombeos de sangre como cambios de más o menos absorción.

El pulsímetro se utiliza en el hospital, la clínica, en domicilio, en la actividad deportiva, en cualquier lugar donde sea necesario recurrir a este tipo de diagnóstico.  La mayor parte de la luz es absorbida por el tejido conectivo, piel, hueso y sangre venosa en una cantidad constante, produciéndose un pequeño incremento de esta absorción en la sangre arterial con cada latido, lo que significa que es necesaria la presencia de pulso arterial para que el aparato reconozca alguna señal mediante la comparación de la luz que absorbe. 

La medición se basa en el hecho de que durante la sístole, habiendo sido el volumen de sangre expulsada a la aorta genera la onda del pulso (a principios de pico sistólico). Esta onda de pulso se agota y se refleja en la bifurcación de la aorta, la creación de una segunda ola (pico sistólico tardío). El tiempo de retorno (RT S35) es la diferencia (ms) entre la primera y la onda reflejada sistólica. RT S35 está relacionado con la rigidez de la aorta. La diferencia de las amplitudes de la onda sistólica primera y segunda (AIx) depende del tono de las arterias periféricas (función endothel). Sobre la base de estos, la velocidad de la onda de pulso (VOP S35) se puede calcular si se mide la distancia entre el Jugulum y de la sínfisis (Jug-Sy). Ver figura 1.

Figura 1 Nomenclatura de las ondas del electrocardiograma

El flujo sanguíneo pulsátil de los dedos de la mano tiene su origen en las contracciones cardiacas, pero además viene condicionado por el cambios activos en la contracción o relajación del músculo liso de los vasos precapilares de las pequeñas arteria y/o arteriolas, que son al final los responsables de los cambios de volumen de la sangre del lecho vascular del cada dedo. 

El pulsímetro es básicamente la interpretación de la coloración sanguínea que depende de la SaO2. El cambio de color de la sangre al saturarse de oxígeno, es debido a las propiedades ópticas de la molécula de Hemoglobina (específicamente de la porción heme). A medida que la sangre se desoxigena se vuelve menos permeable a la luz roja, el tejido pierde entonces su apariencia rosada, tomando un tinte azulado; de manera que visto de una manera simplista, el oxímetro sólo tiene que medir lo rojo de la sangre arterial e interpretarlo en términos de saturación, pudiendo entonces establecer que el pulsímetro mide la absorción de luz de longitudes de onda específicas que dependerá de la proporción existente entre Hemoglobina  oxigenada y Hemoglobina  desoxigenada.

MATERIAL

1    Resistencias: 100 Ω, 470 Ω, 1k Ω, 10k Ω, 47k Ω, 100k Ω
2Capacitor: 1uF de 10 a 50v
3Circuito integrado: LM358
4Led emisor infrarrojo
5Receptor infrarrojo
6Potenciómetro 100k Ω
7Diodo led
8Placa
9Pin torneados
1Zócalo
1Borneras
1Caja de anillo
1Cable para puentes

COSTOS

Material	Costo
Resistencias	$6
Capacitor	$3
Circuito integrado	$12
Led emisor y receptor infrarrojo	$10
Potenciómetro	$10
Diodo led	$3
Placa	$25
Pin torneado	$25
Zócalo	$4
Borneras	$4
Caja para anillo y cable para puentes	$0
Total	$102

DESARROLLO

Para hacer el pulsímetro, se usaron los principios de la luz al atravesar un material (Figura 2), si este es muy oscuro, la cantidad de luz que sale es más opaca, y si el material es muy claro, habrá mayor paso de intensidad de luz. 

Estos principios fueron usados y la toma de señales fue en el dedo, debido a que en ese lugar se pueden tomar datos más precisos debido a que no hay muchos obstáculos para la luz; en cualquier parte del cuerpo de una persona, circula la sangre que es bombeada por el corazón, y cada vez que es bombeada hay un flujo de sangre oxigenada y también de sangre desoxigenada, estas dos variaciones hace que el dedo permita el paso de más cantidad o menos de luz, y debido a eso, nosotros podemos tomar esos datos y verlo en un osciloscopio y ver como es el paso de la sangre en nuestro cuerpo. 

El dedal consta de LEDs infrarrojos (uno emisor y otro receptor), el cual estos están colocados de manera que al ingresar el dedo debe ubicarse la uña en el receptor y el emisor estaría en el lado opuesto de la uña. Ver figura 3.

Figura 3 Oximetría de pulso

Se implementó un dedal con una caja de anillos, la cual se encarga de mantener fijos los infrarrojos (Figura 4), y también para que el dedo pueda entrar y permanecer ahí mientras se analiza las señales (Figura 5).

       

Figura 4 Dedal

Figura 5 Uso del dedal

Figura 6 Esquema del dedal

En la figura 7 se puede ver el diagrama lógico de nuestro sensor de pulsos cardiacos, el cual se alimenta de una fuente de voltaje directa de 5 volts. Está compuesto por un led infrarrojo el cual pasa a través del dedo y recibe la señal el fototransistor, esta señal es enviada al circuito integrado (LM358) el cual es un amplificador de señales y en su salida va el led indicador de los pulsos.

Figura 7 Diagrama lógico

En la figura 2, se tiene el circuito simulado en computadora (Proteus-Isis), con el que se puede verificar el funcionamiento de nuestro circuito.

Figura 8 Simulación

En la figura 3, se muestra el diagrama impreso para realizar la placa.

Figura 9 Diagrama impreso

Finalmente, así es como quedo el pulsímetro terminado. Ver figura 10.

Figura 10 Circuito terminado

CONCLUSIONES

Debido a la estructura del dedal, en ocasiones se perdía la señal o se movía el dedo, fueron muchos los factores que afectaba la detección de la señal.

Para una buena toma de la señal se requiere que el dedo se mantenga quieto sin movimiento para evitar oscilaciones en el sistema o que la señal se pierda.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1.    “Microntroladores PIC Diseño practico de aplicaciones 2da parte”

José María Angulo Usategui y otros

McGraw Hill, 2da edición, 2006, p. 143

2.    “Telecomunications System Engineering”

Roger L. Freeman

John Wiley & Sons Inc., 2004, p. 268

3.    “Robótica Manipuladores y robots móviles”

Anibal Ollero Baturone

Alfaomega- Marcombo, 2001, p.55