• Author / Uploaded
• camilo salcedo

• Categories
• Unidad de cuidado intensivo neonatal
• Marcapasos cardíacos artificiales
• Corazón
• Naturaleza
• Bienestar

Citation preview

Tarea 3 – Elaborar un equipo electrónico aplicado en la ciencia médica

INSTRUMENTACION MÉDICA

WILFREDO VARGAS CELY CODIGO:1057599489 FERNANDO MURILLO COD. WILLIAM CAMILO SALCEDO COD.1057578237 301120A_611

TUTOR:

Diego Fernando Nava

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD 2019

Introducción El conocer los principios fundamentales del funcionamiento de un marcapasos, se realiza una serie de pasos en cuanto su funcionamiento, parámetros como al fallar la frecuencia cardiaca, el marcapaso tiene la facultad de corregir de forma instantánea y por medio de estímulos micro voltaicos estimula la musculo cardiaco para así mantener la frecuencia cardiaca adecuada para su normal funcionamiento. En este trabajo describiremos el funcionamiento y aplicación de diferentes equipos biomédicos, también podremos identificar las principales características y proponer un diseño esquemático del equipo seleccionado y realizar una descripción de su diseño. La Instrumentación Medica es una disciplina propia de la Ingeniería Biomédica. Por lo tanto, es importante que incursionemos en esta área del conocimiento, es importante tener una visión general de esta área tan importante del conocimiento. Podemos definir la instrumentación medica como la aplicación de las Ciencias Exactas (Física y Matemáticas) a la preservación y mejoramiento de la salud del ser humano. Su propósito es contribuir al progreso de la Medicina y al mejoramiento de la salud por medio de la tecnología. El desarrollo de este trabajo se hace con el objetivo de lograr describir y diseñar estimuladores eléctricos mediante la identificación de características básicas de los equipos electrónicos empleados en los procedimientos médicos. Basados en la unidad 3 como son: equipos de electrocirugía, electroterapia, desfibrilador, marcapasos y bombas de infusión. para comprender la importancia de la electrónica en la instrumentación médica, esto con el fin de aprender todos los conceptos relacionados a variables eléctricas asociadas al funcionamiento de los órganos del cuerpo humano, sensores y acondicionadores de señales biológicas aplicados al diseño de equipos médicos y funcionamiento de equipos, mediante los cuales adquiramos las competencias en el diseño y descripción de instrumentos y equipos electrónicos aplicados en la medicina moderna. Se aplican los conocimientos adquiridos en Electrónica Análoga, Instrumentación, Microcontroladores, Microprocesadores, con el fin de identificar los diferentes transductores y acondicionadores de señales biomédicas mediante el diseño de equipos de medición y equipos actuadores, aplicados en la medicina moderna con la finalidad de comprender el uso de la electrónica en la medicina.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL 

diseñar estimuladores eléctricos mediante la identificación de características básicas de los equipos electrónicos empleados en los procedimientos médicos, en este caso equipos de electrocirugía, electroterapia, desfibrilador, marcapasos y bombas de infusión.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Estudiar las técnicas de ingeniería para el diseño de sistemas y/o equipos de instrumentación electrónica que permitan adquirir, registrar, medir, analizar y hacer procesamiento análogo o digital a cualquier bioseñal proced ente del cuerpo humano.  identificar los diferentes transductores y acondicionadores de señales biomédicas mediante el diseño de equipos de medición y equipos actuadores, aplicados en la medicina moderna con la finalidad de comprender el uso de la electrónica en la medicina.  Entender el funcionamiento de tales equipos, para poder diseñarlos y calibrarlos, como también hacerles mantenimiento preventivo, correctivo y predictivo.  contrastar las variables eléctricas asociadas al funcionamiento de los órganos del cuerpo humano aplicándola para esquematizar instrumentos electrónicos usados en la instrumentación médica.  Tomar medidas significativas y exactas de variables biológicas no tradicionales para lograr el avance de la ciencia médica y por lo tanto el mejoramiento de la salud humana.

Actividades a desarrollar Seleccionar un equipo electrónico empleado en la ciencia médica del listado presentado y anunciarlo en el foro colaborativo.

Con el equipo electro-medico seleccionado realizar una descripción de Actividades a desarrollar Individual Seleccionar un equipo electrónico empleado en la ciencia médica del listado presentado y anunciarlo en el foro colaborativo. Con el equipo electro-medico seleccionado realizar una descripción de funcionamiento y aplicación. Identificar las principales características y proponer un diseño esquemático del equipo electro-medico y realizar una descripción de su diseño. Equipo electro-médico:     

electrocirugía Electroterapia Desfibrilador Marcapasos Incubadoras

Colaborativo Consolidar en un documento los diseños realizados de equipos electromédico. FERNANDO MURILLO 

Definición:

Un marcapaso su función en general es estimular la contracción del miocardio cuando se encuentra sin ritmo intrínseco, regulando el ritmo cardiaco en pacientes hemodinámica mente inestables. 

Descripción: Este dispositivo consta de dos electrodos de que van directamente al ventrículo y la aurícula con un cable de carga aislada localizada en la contra punta del marcapaso, de tal forma que se una el polo positivo con su correspondiente positivo y el negativo con su correspondiente negativo.



Consta de dos partes, sistema electrónico quien genera los impulsos de voltaje, una batería, y su segunda etapa consta de dos electrodos que van a las paredes del corazón entre uno o dos según el requerimiento del paciente.

Según el Ingeniero e investigador colombiano Jorge Reynolds Pombo, la evolución del marcapasos estará en un tamaño de un tercio de grano de arroz, donde no dependerá de una batería, donde podrá cargarse de la propia energía del corazón y este podrá ser monitoreado en por internet, por lo que se podrá tener un control más asertivo por el médico tratante. Este dispositivo se ubica en la altura del tórax por el área del hombro izquierdo.

El marcapaso tiene dos formas de programar su frecuencia por estimulación síncrona o asíncrona, la primera es independiente de la frecuencia cardiaca y la asíncrona está ligada a la actividad eléctrica del estímulo.

El sistema que permite al propio marcapasos comunicarse con el corazón está formado por dos diferentes componentes, el cuerpo y el electrodo.

a) El cuerpo consiste de un conductor eléctrico y su respectivo aislamiento.

b) El electrodo es la interface entre el marcapasos y el corazón. Este va conectado en la punta del cuerpo y es construido generalmente de platino. Los electrodos pueden ser anclados o cosidos al musculo cardiaco externamente, o pueden ser insertados a través de una vena directamente al interior de una de las cámaras del corazón.



Bloque de funcionamiento:

Fuente

Oscilador

Pulso

Cables

Electrodos

Series R-R Existen varias formas de medir los latidos del corazón siendo la más utilizada el electrocardiograma, el cual mide las corrientes eléctricas del corazón cuando se produce cada latido. Se llaman series R-R, debido a que son los picos de onda más altos que se producen, y se puede notar que, aunque parezca que la serie es algo regular y periódico mantenido un margen relativamente estrecho de tiempos, es algo sumamente irregular.

En estas series se puede evidenciar el ritmo normal del corazón, el tiempo de polarización de aurículas, ventrículos y de relajación, considerándose cualquier anomalía de las mismas como una condición médica llamada arritmia.

El marcapasos siendo un dispositivo pequeño se encarga de monitorear la actividad del corazón su ritmo cardiaco, generando impulsos eléctricos cuando el nódulo sinoauricular del corazón no lo hace.

Nódulo sinoauricular está ubicado en la zona amarilla como se ve en la figura. Formado por cuatro tipos básicos de células, las P o pacemaker, ovoideas y pálidas, que son cardiomiocitos de polarización y las células T o de transición, con una forma alargada. Existen neuronas, las células de Purkinje, que están en íntima relación con fibras del sistema nervioso autónomo. El funcionamiento de un marcapasos es similar a un circuito eléctrico simple, ya que, la batería provee electricidad que viajará a través de los electrodos del mismo hasta el miocardio en donde provocará una contracción cardiaca o latido, y de ahí regresará a la batería, para cerrar el circuito. Este circuito puede implementarse como fuente de tensión (con amplitudes entre 5.0 y 5.5V, y duraciones entre 500 y 600 µs), o como fuente de corriente (con intensidades entre 8 y 10 mA, y duraciones entre 1.0 y 1.2 ms). Existe dos tipos de marcapasos los temporales y los permanentes, los primeros son profilácticos, permanecen en el organismo cuando se ve los cambios positivos. Tipos de marcapasos 

Marcapaso unicameral.: Este tipo de marcapasos

Consta de un sólo electrodo el cuál se coloca en una única Cámara, ya sea la aurícula o el ventrículo, derechos generalmente. 

Marcapaso bicameral: Este tipo de marcapasos consta de dos electrodos los cuales se colocan tanto en la aurícula como en el ventrículo. De esta forma se puede censar o estimular cualquiera

de las dos cámaras cardiacas y de esta forma coordinar totalmente la contracción de las aurículas y luego la de los ventrículos, mejorando la eficiencia del corazón.

Incubadoras

Se denomina incubadora al aparato cuya función común es crear un ambiente con la humedad y temperatura adecuados para el crecimiento o reproducción de seres vivos. Los principales tipos de incubadora son los que se utilizan en neonatología, las de uso en microbiología y las destinadas a la reproducción de especies ovíparas, incluyendo la producción comercial de huevos. Los bebés recién nacidos, especialmente cuando nacen prematuramente, son propensos a la hipotermia porque tienen dificultades para regular su propia temperatura corporal, y sus cuerpos no tienen mucha grasa subcutánea para protegerlos del ambiente frío. la hipotermia puede llevar a complicaciones dañinas, como falta de oxígeno en los tejidos, hipoglucemia, dificultad para respirar, pérdida excesiva de calorías y deterioro del crecimiento. Las incubadoras aseguran que la temperatura de un bebé se mantenga en el rango óptimo, previniendo así la hipotermia y cualquiera de sus complicaciones potencialmente dañinas. Las características únicas de control de temperatura de la incubadora permiten que la temperatura del bebé sea controlada manualmente por el proveedor de atención médica o mediante ajustes automáticos basados en los cambios en la temperatura del bebé. Pero las incubadoras no solo ayudan a mantener la temperatura de un bebé. Ya que son extremadamente importantes para la atención general porque crean una combinación de un entorno controlado e ideal para la observación y el acceso fácil, además de promover el crecimiento y el desarrollo.

Que hacen las incubadoras

Una incubadora es una unidad autónoma del tamaño de una cuna estándar equipada con una cúpula de plástico transparente. Debido a que los bebés prematuros carecen de grasa corporal, son menos capaces de regular la temperatura corporal. Con este fin, la incubadora garantiza las condiciones ambientales ideales, ya sea permitiendo que la temperatura se ajuste manualmente o proporcionando ajustes automáticos basados en los cambios en la temperatura del bebé. Una incubadora también protege al prematuro de infecciones, alérgenos, ruido excesivo o niveles de luz que pueden causar daño. Puede regular la humedad del aire para mantener la integridad de la piel e incluso puede equiparse con luces especiales para tratar la ictericia neonatal común en los recién nacidos.

Tipos de Incubadora

Hay diferentes tipos de incubadoras que pueden adaptarse a las necesidades cambiantes del prematuro. Entre los cinco tipos comúnmente encontrados están: Las incubadoras de caja cerrada: tienen un sistema de filtración de aire fresco que minimiza el riesgo de infección y previene la pérdida de humedad del aire. Las incubadoras de pared doble: tienen dos paredes que pueden prevenir aún más la pérdida de humedad del calor y del aire. Las incubadoras de servo control: se programan automáticamente para ajustar los niveles de temperatura y humedad en función de los sensores de piel adheridos al bebé. Las incubadoras de caja abierta: también conocidas como incubadoras Armstrong, proporcionan calor radiante debajo del bebé, pero están abiertas al aire, lo que permite un fácil acceso. Las incubadoras portátiles: también conocidas como incubadoras de transporte, se usan para mover al recién nacido de una parte del hospital a otra. Las temperaturas de la incubadora pueden variar según la edad gestacional, el estado funcional de los pulmones del bebé y otras complicaciones de salud.

En términos generales, la incubadora se mantiene a una temperatura de 27 a 30 grados Celsius, mientras que la incubadora generalmente se establece para que el bebé pueda mantener una temperatura corporal de entre 35 y 37 grados Celsius. Con los avances en la atención neonatal, los bebés prematuros de hoy tienen más posibilidades de sobrevivir que nunca. De hecho, los nacidos a partir de las 26 semanas tienen una probabilidad del 80 por ciento de ir a casa de forma segura, aumentando a un 90 por ciento o más en la semana 27 Una incubadora para bebés prematuros o neonatos es un equipo fundamental de una unidad de tratamiento intensivo neonatal. Consiste en una cámara cerrada de material transparente que incluye un acolchado esterilizado para acostar al bebé, con calefacción por convección, filtro de aires exterior, ventanas para manipular al paciente, y diversos y sofisticados sistemas de monitoreo que incluyen control de peso, respiración, cardíaco y de actividad cerebral. La cámara permite limitar la exposición del recién nacido a los gérmenes, y la complejidad de los equipos permiten también diversos tratamientos de cuidados intensivos, incluyendo terapia intravenosa, suplemento de oxígeno, soporte mecánico de la respiración y administración de fármacos. Este tipo de incubadoras ha resultado fundamental a partir del siglo XX para lograr sustanciales reducciones de la tasa de mortalidad infantil en todo el mundo, constituyendo uno de los parámetros claves que explican la diferencia de tasas entre países desarrollados y otros con menor nivel tecnológico.

Descripción General

La regulación térmica es uno de los factores críticos en la supervivencia y estabilidad de los recién nacidos, algunos de los factores que contribuyen a la dificultad para mantener la estabilidad térmica son: superficie corporal relativamente grande en comparación con el peso, capacidad metabólica limitada para la producción de calor y aislamiento térmico inadecuado. Mientras que un recién nacido puede regular su temperatura corporal de manera natural, los bebés prematuros pierden calor debido a que su piel es más delgada. Asimismo, en el nacimiento

las temperaturas del neonato tienden a disminuir de manera significativa debido a la pérdida de calor que se da por conducción, convección, radiación y evaporización. La incubadora neonatal es un equipo médico cerrado, que consta de un capacete transparente lo que permite aislar al paciente sin perder contacto visual con él, con el fin de proporcionarle un medio ambiente con temperatura y condiciones preestablecidas esto para favorecer el desarrollo del neonato (prematuro, término o enfermo). Idealmente se deben mantener las temperaturas central y corporal con la mínima variación. Además, las incubadoras neonatales cuentan con portillos de acceso al paciente lo cual permite que se le atienda mientras se limita la introducción de aire frio hacia el interior de la misma, si el médico lo requiere puede remover el capacete teniendo un mayor acceso al paciente. Sus principales componentes son: compartimiento para el paciente, capacete, colchón, plataforma, base rodante y módulo de control, en el cual se encuentran todos los parámetros que se van a controlar como temperatura, humedad y oxígeno.

Principios de Operación

La mayoría de las incubadoras brindan calor a los bebés por medio del flujo de aire caliente, este calor se transfiere principalmente por convección. Los sistemas de calefacción y humidificación están localizados debajo del compartimento de la incubadora. La circulación del aire se logra gracias a un ventilador o a una turbina que lo toma del exterior y lo pasa a través de un elemento calefactor y de un dispositivo de medición de temperatura, posteriormente pasa sobre un depósito de agua utilizado para humedecer el aire (si es que se requiere) antes de impulsarlo hacia el interior de la cámara donde se encuentra el paciente.

Asimismo, las incubadoras cuentan con un elemento calefactor o unidad de calor que se activa por una señal eléctrica, la cual es proporcional a la diferencia entre la temperatura medida y el valor de referencia preestablecido por el operador. La variable de control puede ser la temperatura del aire de la incubadora o bien la temperatura de la piel de la región abdominal anterior del neonato.

El control de temperatura puede llevarse a cabo en dos modos:

Modo control de temperatura del aire: El operador establece un valor de temperatura de control (de referencia) del aire en el interior de la incubadora. El sistema de calentamiento funcionará para que la temperatura del interior alcance el valor de referencia. Por lo general, el operador dispone de la monitorización y visualización de las temperaturas de referencia, del interior de la incubadora y del paciente (para lo cual, se emplea un termómetro). En el caso, de que el sistema de control de la incubadora detecte diferencias entre la temperatura de control y la del aire de la cámara y que estas diferencias superen el rango preestablecido (por el mismo operador), se dispararán las alarmas audibles y visibles; en algunos

casos extremos se inhabilita el sistema de calentamiento como mecanismo de seguridad.

Modo control de temperatura de la piel del paciente o servo controlado: El operador establece un valor de referencia de la temperatura deseada en el neonato; de este modo el sistema de calentamiento estará en operación hasta que el paciente alcance la temperatura deseada programada por el operador (temperatura de equilibrio). Para conseguir esto, la incubadora necesita medir continuamente la temperatura real del paciente, lo cual se logra mediante la colocación de un sensor de temperatura corporal; esta monitorización continua es la fuente de información que retroalimenta al sistema para que dirija el funcionamiento del calefactor. Al igual que en el modo manual, existen alarmas que se activan por diferencias de temperatura, en este caso, entre la temperatura de referencia y la temperatura del paciente. El intercambio de calor entre el neonato y su entorno se ve influenciado por muchos factores como: el tamaño del neonato, la tasa metabólica, las propiedades térmicas del colchón y de las paredes de la incubadora, la temperatura, humedad y velocidad del aire, la temperatura y condiciones del aire que entra a las vías respiratorias del neonato, especialmente si tiene conectado un sistema de ventilación pulmonar artificial, entre otros factores. En consecuencia, es muy importante tratar de controlar cada uno de los factores para poder obtener y mantener un ambiente térmico neutral para el neonato.

La temperatura del área donde se encuentran las incubadoras es siempre más baja que la temperatura en el interior de la incubadora, por lo que existe una pérdida de calor a través de las paredes de la misma, para evitar este problema la mayoría de las incubadoras cuentan con una doble pared en la cual existe un espacio de aire que separa a ambas paredes con el propósito de prevenir la pérdida excesiva de calor.

La humedad del aire es un factor relevante, sobre todo en climas secos, debido a que el aire caliente circulante hace perder humedad al paciente, resecando su piel y mucosas, lo que favorece las infecciones. Para proporcionar humedad en la incubadora, el flujo de aire se hace pasar por un contenedor de agua o por un humidificador. Las

incubadoras más sofisticadas cuentan con un sistema de control específico para este parámetro, que además de medir el nivel de humedad, retroalimenta al mecanismo de control.

Por otra parte, y dadas las patologías de los neonatos, frecuentemente es necesario enriquecer el ambiente con oxígeno adicional, el cual es suministrado desde un cilindro, tanque o toma mural de oxígeno, mediante una manguera y flujómetro conectados a la incubadora. Acorde a la complejidad tecnológica de la incubadora se puede encontrar integrado un sistema de control y monitoreo del nivel de oxígeno, para asegurar la efectividad de la terapia en el paciente; de manera que si de fábrica el equipo no cuenta con este sistema de control es necesario incorporar al menos un monitor externo que determine la concentración de oxígeno. Actualmente, los diferentes desarrollos tecnológicos basan su operación en un microprocesador que con algoritmos de control y medición controlan todas las funciones de la incubadora.

Clasificación de las incubadoras neonatales.

los tipos de incubadoras difieren en la manera y forma en que están construidas o en sus sistemas de control y calefacción. Sin embargo, todas incluyen de manera general los componentes siguientes:



Cámara o capacete de material transparente, dentro del cual, se coloca al neonato y donde se genera un microclima controlado.



Colchón.



Gabinete. Estructura que sirve de base y soporte para la cámara y sus sistemas de control. Usualmente, esta estructura se encuentra incorporada de tal manera que forma un solo cuerpo con todos los componentes que integran la incubadora y permite su movilización.



Módulo de control de temperatura, en donde se puede seleccionar el modo de funcionamiento de la incubadora:



Modo de control de aire.



Modo de control del paciente o servo controlado.



Humidificador. Los diseños incluyen depósitos o reservorios de agua para controlar la humedad relativa del ambiente en la incubadora ya sea manualmente o mediante un servo control.



Puerto o entrada para suministro de oxígeno.



Bloque o control de alarmas. Alarmas que son preestablecidas de fábrica o bien ajustables por el operador. Éstas son audibles y visibles, y tienen como fin, incrementar la seguridad del paciente durante el tratamiento. Las alarmas que comúnmente se encuentran en los modelos de incubadoras son:

Temperatura de aire. En relación a la temperatura fijada por el usuario; se puede activar la alarma por temperatura alta o baja del aire. Temperatura de la piel. En relación a la temperatura fijada por el usuario, se puede activar la alarma por temperatura alta o baja de la piel del paciente. Sensor. Se activa en caso de falla del sensor de temperatura del paciente. Falla general del sistema. Filtros de entrada de aire. Esta alarma se activa cuando existe resistencia en la entrada al flujo del aire exterior hacia el interior de la incubadora, el cual es succionado por un ventilador invertido.

Las incubadoras se clasifican en los siguientes grupos:

Incubadoras Estacionarias. En este grupo se encuentran las incubadoras que se ubican en las áreas de urgencias, cuidados intensivos, cuidados intermedios y cuidados transitorios y eventualmente en áreas asignadas a cuidados fisiológicos.

Incubadoras de Traslado.

Las incubadoras de traslado, como su nombre lo indica, son equipos usados para transportar neonatos ya sea dentro de la unidad médica o bien fuera de la unidad médica. Dicho transporte puede ser terrestre o aéreo. Por lo general, son más ligeras y más pequeñas a fin de facilitar su movilidad y manejo para ingresar o salir de vehículos de emergencia, quirófanos, salas de rayos x, etc.

Estas incubadoras deben de: 

Operar con corriente alterna, corriente directa y/o con batería (120 VAC, 12 VDC, 24 VDC).



Contar con los requerimientos necesarios para que la estructura sea capaz de poder ser transportada en aire y en tierra.



Protección contra vibraciones y ruido externo.



Contar con emisiones electromagnéticas interferir con medios de transporte aéreo.

limitadas

para

no

Incubadoras / Unidades de calor radiante.

Algunos equipos combinan las capacidades térmicas de una incubadora neonatal con las ventajas que brinda una unidad de calor radiante en cuanto al fácil acceso al paciente. Este tipo de unidades cuentan con control de temperatura, oxigenación y humedad del aire, así como de la temperatura de la piel del paciente, tanto en modo de incubadora neonatal como en modo de unidad de calor radiante. La conversión entre las configuraciones es automática, eliminando la necesidad de transferir a un paciente entre una incubadora y una unidad de calor radiante.

Fig.1 Incubadora Neonatal de Traslado. Fuente. Medical Expo. Tomada en enero de 2013.

La incubadora funciona casi como un “útero artificial”, creando un ambiente óptimo para el recién nacido. Hay varios aspectos importantes a tener en cuenta en el funcionamiento de la incubadora y sus efectos sobre el bebé: Control de temperatura Todas las incubadoras tienen un sensor que mide la temperatura corporal del recién nacido. Este sensor se llama servocontrol y se pega a la piel del bebé. Cuando detecta que la temperatura del bebé es menor

de 36º, la incubadora emite calor para mantener la temperatura adecuada. También es capaz de detectar fiebre en el bebé. Aislamiento La incubadora es a fin de cuentas un espacio cerrado bien aislado gracias a los filtros de aire que hay en los conductos al exterior. Estos filtros son capaces de retener el polvo y los alérgenos que hay en el ambiente, pero también juegan un papel muy importante al impedir que los gérmenes del exterior puedan entrar en contacto con el recién nacido. Por ello, las incubadoras son muy útiles para proteger a los neonatos inmunodeprimidos. Control de humedad Para controlar la hidratación no sólo es importante la temperatura del entorno, también lo es el grado de humedad, ya que un ambiente muy seco favorece la deshidratación aun con temperaturas bajas. La incubadora tiene sensores que cuando detectan una bajada sensible de la humedad hacen que se activen los humidificadores del ambiente (mucho más sutiles que los que estamos acostumbrados a utilizar en casa). Control del peso La superficie de la incubadora tiene incorporada una pesa electrónica que lleva un registro continuo del peso del bebé. Gracias a ella podemos ver cómo evoluciona el neonato sin necesidad de tener que movilizarle cada poco tiempo. Monitorización El recién nacido que está dentro de una incubadora tiene en su superficie corporal varios electrodos capaces de registrar las funciones vitales básicas. Estos sensores incluyen un electrocardiograma que registra el ritmo cardíaco, un electroencefalograma que registra la actividad cerebral, y sensores de frecuencia respiratoria. Todos ellos están adaptados tanto a bebés prematuros como a los que no lo son. Terapia intravenosa Una de las dificultades que presentan los neonatos es la complicación que supone colocarles una vía intravenosa que sirva para hidratarles con sueros o para poder inyectarles medicamentos en vena. Dentro de la incubadora se puede dejar una vía intravenosa colocada temporalmente, que será muy útil cuando sea necesario utilizarla. Se puede retirar esta

vía cuando se quiera, ya que la incubadora tiene en al menos una pared lateral escotillas que permiten el paso de instrumentos y de las manos, para poder manipular al bebé cuando sea necesario. Suplemento de oxígeno Los recién nacidos prematuros tienen muchas más probabilidades de desarrollar enfermedades pulmonares los primeros días de vida. Una de las medidas que se pueden tomar en estos casos es la administración de oxígeno al bebé; habitualmente se utiliza una mascarilla, pero no es un medio muy útil en los neonatos. La incubadora permite crear una atmósfera rica en oxígeno que favorece el buen desarrollo del recién nacido. Ventilación mecánica Hay situaciones graves en las que el recién nacido no puede respirar por sí solo, por ejemplo, si está en coma. En estos casos no queda más remedio que intubarles y hacer que una bomba de la incubadora realice la inspiración y la espiración por ellos. Luz ultravioleta Todas las incubadoras tienen una lámpara de rayos UVA instalada. Los rayos UVA son unos rayos lumínicos que se encuentran también entre los rayos del sol, y en cantidades moderadas tienen efectos beneficiosos para el organismo. Algunos de sus efectos son activar la vitamina D endógena del organismo (que evita la aparición de raquitismo en los neonatos) y también inactiva la ictericia neonatal, ya sea patológica o natural. INCUBADORA PROYECTO

Explicación en video del circuito y del código. https://youtu.be/MohFcKRzGWA

El control automático de la temperatura mediante el Microcontrolador PIC tiene la capacidad de monitorear y controlar la temperatura de un espacio específico sin intervención humana. El propósito principal es administrar la temperatura de un área determinada según la configuración de un usuario del sistema.

Figura 1: Diagrama automático del bloque de control de temperatura

Este proyecto utiliza un microcontrolador PIC para controlar automáticamente la temperatura de un área. Esta área podría ser una planta pequeña, una casa o cualquier lugar o dispositivo que requiera una temperatura controlada como una incubadora (huevo), por ejemplo. La figura 1 muestra el diagrama de bloques del sistema a diseñar. El ajuste de temperatura deseado se ingresa usando un teclado. La temperatura del área se mide utilizando un sensor de temperatura analógico, para esto se usa el sensor de temperatura de circuito integrado de precisión LM35. El microcontrolador lee la temperatura continuamente y la compara con el valor deseado. Si el valor deseado es más alto que el valor medido, entonces el calentador se enciende para calentar el área. El calentador se apaga una vez que se alcanza la temperatura deseada. Si, por otro lado, el valor medido es más alto que el valor deseado, entonces el ventilador se enciende para enfriar el área hasta que se alcance la

temperatura requerida. Si la temperatura alcanza un cierto valor crítico de 40 ° C o más, el zumbador sonará continuamente y un LED parpadeará hasta que la temperatura descienda por debajo de 40 ° C. Una pantalla LCD muestra la temperatura medida continuamente. La pantalla LCD está conectada a PORTC. El chip del sensor de temperatura analógico de precisión LM35 está conectado al pin de entrada analógica AN0 (RA0). Un teclado 3 × 4 está conectado a PORTB. La tecla ' * ' del teclado se usa para borrar el valor ingresado durante la configuración de la temperatura y la tecla ' # ' se usa para INTRODUCIR (guardar) la configuración de EEPROM interna del PIC. El calentador y el ventilador se controlan mediante transistores y relés conectados a los pines RD0 y RD1 del microcontrolador, respectivamente. Cuando se inicia el dispositivo, lee la temperatura de referencia desde la EEPROM interna del PIC; si no hay un valor guardado, le pedirá al usuario que ingrese una nueva temperatura de referencia y la guarde en la EEPROM interna del PIC. En funcionamiento, puede presionar y mantener presionado ' * ' durante 3 segundos para acceder nuevamente al menú de configuración si necesita configurar una nueva temperatura de referencia.

Figura 2: Diagrama automático del circuito de control de temperatura. Importante:

Las clasificaciones de los terminales del relé deben depender de la potencia del calentador y del ventilador. Si se usa un calentador y ventilador de 220 V, se deben usar los relés adecuados que puedan manejar ese voltaje y la corriente. La CC de bajo voltaje de la bobina debe ser preferiblemente de 5 V y con una corriente baja para que la maneje el transistor BC108, o se puede usar un transistor diferente.

CODIGO /*

* Project name: control de temperatura incubadora * Copyright: (c) WILFREDO VARGAS CELY, UNAD Curso instrumentacion medica 2019. * configuración: MCU:

PIC18F45K22

Oscillator:

HS-PLL, 32.00000 MHz

*/

// Keypad modulo de conecciones char keypadPort at PORTB; // finalizamos el Keypad modulo de conecciones

// LCD modulo de conecciones sbit LCD_RS at LATC4_bit; sbit LCD_EN at LATC5_bit; sbit LCD_D4 at LATC0_bit; sbit LCD_D5 at LATC1_bit; sbit LCD_D6 at LATC2_bit; sbit LCD_D7 at LATC3_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISC4_bit; sbit LCD_EN_Direction at TRISC5_bit; sbit LCD_D4_Direction at TRISC0_bit; sbit LCD_D5_Direction at TRISC1_bit; sbit LCD_D6_Direction at TRISC2_bit; sbit LCD_D7_Direction at TRISC3_bit;

// finalizamos LCD modulo de conecciones

#define HEATER PORTD.RD0 #define FAN PORTD.RD1 #define LED PORTD.RD3 #define ENTER 15 #define CLEAR 13 #define ON 1 #define OFF 0

void main() { unsigned short kp,Txt[14]; unsigned int Temp_Ref ;

// Reference Temperature

unsigned char inTemp; unsigned int temp; float mV, ActualTemp;

ANSELC = 0;

// Configure PORTC as digital I/O

ANSELB = 0;

// Configure PORTB as digital I/O

ANSELD = 0;

// Configure PORTD as digital I/O

TRISA0_bit = 1; TRISC = 0;

//Configure AN0 (RA0) as input //PORTC are outputs (LCD)

TRISD0_bit=0;

//RD0 is output (Heater)

TRISD1_bit=0;

//RD1 is output (Fan)

TRISD3_bit=0;

//RD3 is output (LED)

TRISB3_bit=0;

//RB3 is output (Unconnected)

LATB.B3=0;

//Drive low RB3

Keypad_Init();

// Initialize Keypad

Lcd_Init();

// Initialize LCD

Sound_Init(&PORTD, 2);

// Initialize the pin RD2 for playing sound

// mensaje inicial Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

// Clear display

Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF); Lcd_Out(1, 4, "

// Cursor off

UNAD");

Lcd_Out(2, 2, "WILFREDO VARGAS CELY"); delay_ms(4000);

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

//2s delay

// Clear display

Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);

// Cursor off

Lcd_Out(1, 2, "control de temperatura"); Lcd_Out(2, 2, " Automatico"); delay_ms(2000);

//2s delay

HEATER = OFF; FAN = OFF;

//al encendido, lee la temperatura de referencia de EEPROM o del teclado //lee temperatura de referencia EEPROM Temp_Ref= EEPROM_Read(0x02); // lee los datos de la direccion EEPROM 2 y los guarda en la variable Temp_Ref if ((Temp_Ref > 0) & (Temp_Ref < 100)) {

goto START_PROGRAM ; } else {

START: Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

// limpia el display

Lcd_Out(1, 1, "INGRESE TEMP REF"); Temp_Ref=0; Lcd_Out(2, 1, "TEMP REF: "); while(1) { //configuramos nuevo Temp Ref do kp = Keypad_Key_Click(); variable kp

// guarda el codigo clave en la

while (!kp); if ( kp == ENTER )break; if (kp > 3 && kp < 8) kp = kp-1; if (kp > 8 && kp < 12) kp = kp-2; if (kp ==14)kp = 0; if ( kp == CLEAR )goto START; Lcd_Chr_Cp(kp + '0'); Temp_Ref =(10*Temp_Ref) + kp; }

}

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

// lipiamos display

Lcd_Out(1, 1, "Temp Ref: "); intToStr( Temp_Ref,Txt);

//convertimos a string

inTemp=Ltrim(Txt); Lcd_Out_CP(inTemp);

//Display Ref Temp

EEPROM_Write(0x02,Temp_Ref); // escibimos Temp_Ref en la direccion 2 de la EEPROM

Lcd_Out(2, 1, "Press # para Cont."); //Esperamos hasta que # es presionado kp =0; while(kp!=ENTER) { do kp = Keypad_Key_Click(); // guardamos el codigo clave en la variable kp while(!kp); }

START_PROGRAM:

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

// Clear display

Lcd_Out(1, 1, "Temp Ref: "); Lcd_Chr(1,15,223); diferentes

// diferentes pantallas LCD tienen // codigos de caracteres para los grados

Lcd_Chr(1,16,'C');

// Display muestra "C" para Celsius

//bucle del programa while(1) { //Pantalla de temperatura de referencia y temperatura real temp = ADC_Read(0);

//Leer la temperatura de AN0

mV = temp * 5000.0/1023.0;

//Convertir a mV

ActualTemp = mV/10.0 ;

// Convertir a grados Celsius

intToStr( Temp_Ref,Txt);

//Convertir to String

inTemp=Ltrim(Txt); //Lcd_Out(1, 1, "Temp Ref: "); Lcd_Out(1, 11, inTemp);

//Display Ref Temp

Lcd_Out(2, 1, "Temp= "); FloatToStr(ActualTemp,Txt);

//Convertir to string

Txt[4] = 0; Lcd_Out(2,7,Txt); Lcd_Out(2,12,"

");

// Comparar la temperatura de referencia con emp real if (Temp_Ref > ActualTemp) //Si la temperatura de referencia es mayor que la temperatura real, encienda el calentador { HEATER = ON, FAN = OFF; } if (Temp_Ref < ActualTemp) // Si la temperatura de referencia es menor que la temperatura real, encienda el ventilador { HEATER = OFF,

FAN = ON;

} if (Temp_Ref == ActualTemp) //Si la referencia de temperatura es igual a la temperatura real, apague el ventilador y el calentador { HEATER = OFF, FAN = OFF; }

//Compruebe si se presiona la tecla '*'

kp = Keypad_Key_Press(); // Guarde el código clave en la variable kp if ( kp == CLEAR ) { delay_ms(3000);

//3s delay

kp = Keypad_Key_Press(); // Guarde el código clave en la variable kp if ( kp == CLEAR ) { goto START; } }

//Sonido del buzzer if (ActualTemp >= temperatura crítica de 40. {

40)

//Si la temperatura alcanza una

Sound_Play(880, 300); // activa el sonido a 880Hz por 300ms

LED = ~LED ; delay_ms(200);

//led parpadente //200ms delay

} else { LED = OFF; } }

}

DESFRIBILADOR William Salcedo. Principio físico de la desfibrilación: La descarga repentina que el corazón recibe se trata básicamente de una corriente de electrones, que se mide en amperios. Si esta corriente se aplica con un potencial eléctrico determinado, medido en voltios, y en un periodo de tiempo determinado, en segundos, se obtiene una energía determinada, en julios. La despolarización del corazón solo se producirá cuando pase por él la suficiente corriente de electrones, que dependerá tanto de la mencionada energía del choque, como de la impedancia o resistencia transtoracica en el caso de que se usen palas colocadas en el pecho, tal como se observa en la Figura 1.0. La resistencia transtoracica, que se define como la resistencia que presenta el tórax al paso de corriente eléctrica por él, presenta un valor promedio es de 50 ohmios. La impedancia transtoracica es una variable que puede afectar el resultado final del procedimiento, y se encuentra determinada por varios factores entre los que destacan: la energía suministrada, el tamaño de palas y su posición.

fig. 1.0 Energía suministrada: En la mayoría de los casos, el nivel de energía recomendada para cardiovertir una arritmia para el primer intento es de 100 Joules, con incrementos graduales de energía para las descargas subsecuentes, si llegasen a ser necesarias. Sin embargo existen ciertas arritmias en el que dicho nivel varía. Por ejemplo, en el caso del aleteo auricular se recomienda que el choque inicial sea de 50 Joules. Para la taquicardia ventricular y la fibrilación ventricular se requiere de unos niveles de 200 Joules. Superar los 360 J es perjudicial para el corazón. La Figura 1.1, muestra la caja negra del desfibrilador, que consta de tres entradas: Una para el voltaje, proveniente de una batería o generador. Una segunda para el control de ese voltaje. Una tercera para el control del tiempo de descarga con una forma de onda concreta, que será la salida del sistema.

Fig. 1.1

Fig. 1.2, interior de la caja negra. PROPUESTA DE DISEÑO El equipo se fragmentara en diferentes módulos los cuales relaciono a continuación: - Modulo de voltaje - Modulo de carga - Modulo digital - Modulo de descarga - Modulo controlador de descarga. Requisitos funcionales El sistema debe ser capaz de regular el voltaje de entrada. El sistema debe ser capaz de aumentar el voltaje. El sistema debe ser capaz de almacenar la energía necesaria. El sistema tiene que ser capaz de descargar la energía sobre el paciente. Requisitos no funcionales El sistema debe ser seguro. El sistema debe ser compacto. El sistema debe de poder redimensionarse. Los componentes usados en el sistema deben ser reutilizables. Los módulos que estén en contacto con el paciente deben estar aislados del resto de módulos.

Modulo de regulación de voltaje

Fig. 2.0 regulador de voltaje LM317A

Fig.2.1 regulador de potencia. Modulo de carga Este modulo es uno de los más importantes del sistema, ya que va a permitir controlar la cantidad de voltaje que recibe el modulo de descarga. Está compuesto de un transformador, que recibe el voltaje continuo del regulador anterior, y un MOSFET de potencia.

Fig.2.3, modulo de carga. Modulo digital. Arduino UNO es una placa de desarrollo hardware y software basado en el microcontrolador ATmega328. Cuenta con 14 pines de entrada/salida digital, de las cuales 6 se pueden utilizar como salidas PWM y otras 6 entradas analógicas. Además, incluye un conector USB, un conector de alimentación y un botón de reseteado.

Fig. 2.4 especificaciones Arduino. PWM Arduino va a ser usado para alimentar al MOSFET del modulo de carga, pero existe un gran inconveniente y es que Arduino no es capaz de proporcionar una autentica salida analógica. Ni siquiera es capaz de suministrar una salida analógica discretizada (es decir, a saltos) de voltaje. Lo único que pueden proporcionar es una salida digital de -Vcc o Vcc. (por ejemplo, 0V y 5V). Para salvar esta limitación, y simular una salida analógica, se puede aplicar una secuencia de pasos que, en media, proporcionen una salida analógica. Básicamente, el proceso consiste en activar una salida digital durante un tiempo y mantenerla apagada durante el resto. El valor promedio de la tensión de salida, a lo largo del tiempo, será igual al valor analógico deseado. La forma más sencilla de implementarlo es usando la modulación de ancho de pulso o PWM. Modulo de descarga

Fig. 2.5 modulo de descarga. El modulo de descarga presenta un nuevo problema y es que el condensador se encuentra conectado a la resistencia que simula al paciente. De esta forma, el condensador se va a ir descargando poco a poco por la misma. Debe de existir un circuito, conectado entre el condensador y la resistencia, que permita mantener aislados dichos elementos, a modo de interruptor y que pueda ser controlado por el Arduino del modulo digital para solo descargar la energía sobre la resistencia cuando se desee. Esto se ha logrado usando dos dispositivos, un optoacoplador y el MOSFET IRF530. Esta configuración es, por ejemplo, típica en el control de la velocidad de un motor. Un optoacoplador es un elemento que funciona como un interruptor, ya que está compuesto por un diodo LED y un foto receptor. Cuando el foto receptor recibe luz funciona como un interruptor cerrado y, cuando no le llega, como un interruptor abierto. Se suelen utilizar para aislar dos circuitos, uno que trabaja a poco tensión (el del LED), llamado de control, y otro que lo hace a mucha tensión o a una tensión diferente (el del foto detector), llamado de potencia (Tecnología, s.f.). Entre los diferentes modelos del mercado, Tabla 6.5, se ha elegido el modelo 4N28 debido a su precio. Se ha añadido una resistencia de 300 Ω para proteger el optoacoplador.

CONCLUSIONES Este trabajo presento el desarrollo de un sistema de instrumentación médica para el monitoreo y control de temperatura y luminosidad de un prototipo de incubadora neonatal, a través de un sistema microprocesador, con el ánimo de poder observar constantemente las variables mencionadas, generar alarmas y mantener informados a los potenciales usuarios como son los profesionales de la salud o familiares del neonato. El sistema también permite la visualización de las variables insitu y la generación de alarmas auditivas. podemos obtener un monitoreo remoto del sistema, con sensores y actuadores. Se generaron alarmas y mensajes de texto personalizados, elementos que permiten detectar cualquier incidente y el momento en el cual sucede. Las incubadoras neonatales proporcionan un entorno controlado para recién nacidos que necesitan cuidados especiales. Este prototipo ha sido diseñado para cubrir las necesidades mínimas en los hospitales, de modo que el personal médico pueda controlar el entorno del neonato. La regulación térmica es uno de los factores críticos en la supervivencia y estabilidad de los recién nacidos, algunos de los factores que contribuyen a la dificultad para mantener la estabilidad térmica son: superficie corporal relativamente grande en comparación con el peso, capacidad metabólica limitada para la producción de calor y aislamiento térmico inadecuado. La incubadora neonatal es un equipo médico cerrado, que consta de un capacete transparente lo que permite aislar al paciente sin perder contacto visual con él, con el fin de proporcionarle un medio ambiente con temperatura y condiciones preestablecidas esto para favorecer el desarrollo del neonato (prematuro, término o enfermo). Idealmente se deben mantener las temperaturas central y corporal con la mínima variación. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Medina, V. L. (2008). Aparatos electromédicos y procedimientos especiales. (pp 29-60). Recuperado dehttps://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?ppg =44&docID=3205056&tm=1540425263436 Medina, V. L. (2008). Aparatos electromédicos y procedimientos especiales. (pp 95-120). Recuperado dehttps://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?ppg =110&docID=3205056&tm=1540426421258 Medina, V. L. (2008). Aparatos electromédicos y procedimientos especiales. (pp 179-183). Recuperado

dehttps://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?ppg =194&docID=3205056&tm=1540427606516 Benito, M. E. M., & Martínez, L. E. J. (2013). Electroestimulación neuromuscular en el deporte: programación del entrenamiento. (pp 2947).Recuperado dehttps://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?ppg =29&docID=5102735&tm=1540428273907 Nava, D. (2017) Instrumentación Terapéutica [OVI]. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/14021 Chaparro Velasco, M. C., & Vivas Albán, Ó. A. (2016). Robótica quirúrgica, desde los grandes asistentes hasta la nanotecnología. Scientia Et Technica, 21(2), (pp 182-190). Recuperado dehttp://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2051/login.aspx?direct=true&db=a9 h&AN=122337593&lang=es&site=eds-live Gámez, B., & Ojeda, D. (2007). Análisis y