ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Tópicos Especiales de Graduación en Electrónica Médica

2. Proyecto: “Equipo de uso público para la adquisición de parámetros fisiológicos: presión sanguínea, frecuencia cardíaca, estatura y peso” “UNIDAD BIOMÉDICA RAI” Integrantes: Ángel Arias A. Jaime Inga M. Dany Riofrío G. Director: Ing. Miguel Yapur A.

3. Objetivos: • Diseñar e implementar el prototipo de un equipo de adquisición de los parámetros fisiológicos establecidos. • Adquirir conocimientos y destreza en la utilización de sensores. • Crear un documento que sirva como material de consulta en el campo de Electrónica Médica y una posterior actualización del proyecto. Unidad Biomédica RAI

4. Introducción • El presente trabajo trata sobre el diseño y construcción de una unidad de medición de parámetros fisiológicos (presión sanguínea, frecuencia cardíaca, peso y estatura). • Cabe recalcar que mediante esta unidad no se pretende evitar o sustituir la visita periódica de las personas a la auscultación médica. • El presente proyecto tiene como característica realzar la importancia de la relación estrecha que existe entre la Medicina y la Electrónica. • El adelanto de la tecnología siempre va en función del confort y seguridad de los pacientes. Unidad Biomédica RAI

5. Módulo 1: Presión Sanguínea Presión sanguínea Método Auscultatorio y Oscilométrico Transductor de presión MPX5050GP Curva de transferencia

6. Presión Sanguínea • La presión sanguínea es el índice cardiovascular más utilizado en la actualidad. • Una historia clínica de las medidas de la presión sanguínea ha salvado a muchas personas de una muerte prematura. • Métodos de medición: • Invasivos (cateterismo). • No invaisvos (auscultatorio y oscilométrico). Unidad Biomédica RAI

7. Método Auscultatorio. • Este método consiste en colocar un brazal arriba del codo, a nivel del corazón y colocando el estetoscopio sobre la arteria braquial. • Donde el ruido comience a aumentar su amplitud se lee el manómetro y en este punto se halla la presión sistólica. • La presión diastólica se encuentra donde se dejen de percibir los ruidos. • Estos sonidos son llamados “Ruidos de Korotkoff”. Unidad Biomédica RAI

8. Método Oscilométrico. • Este método es utilizado por la mayoría de equipos con medición no-invasiva. • El transuctor de presión se coloca junto con el brazal. • A medida que el flujo sanguíneo se reestablece, las paredes de las arterias comienzan a vibrar. • Cuando las oscilaciones aumentan su amplitud, se registra la presión sistólica; en el instante en que disminuyen su amplitud se regsitra la presión diastólica, la presión media se encuentra en el punto donde se registra la oscilación de mayor amplitud. Unidad Biomédica RAI

9. Método Oscilométrico. Unidad Biomédica RAI

10. Método Oscilométrico. • El método oscilométrico solamente brinda con exactitud el valor de la presión media. • La relación entre las amplitudes de las oscilaciones, de la presión media (Am) con la sistólica (As) y diastólica (Ad) son las siguientes: Unidad Biomédica RAI

11. Curva de presión del brazal Unidad Biomédica RAI

12. Curva de oscilaciones del filtro amplificador Unidad Biomédica RAI

13. Unidad Biomédica RAI

14. Características del transductor de presión MPX5050GP • Error máximo del 2,5% en un rango de temperatura de 0°C hasta 85°C. • Diseñado para ser usado con sistema de microcontroladores y microprocesadores. • Compensación sobre temperatura en el rango de -40°C hasta 125°C • Contiene galgas extensiométricas de silicio y una cubierta de un elemento epóxico durable. • Incluye circuitos de acondicionamiento de la señal Unidad Biomédica RAI

15. Curva de transferencia. Unidad Biomédica RAI

16. Unidad Biomédica RAI

17. Módulo 2: Estatura Sensor Infrarrojo SHARP GP2D02 Principio de funcionamiento Curva de transferencia

18. Principio de funcionamiento Básicamente su modo de funcionamiento consiste en la emisión de un pulso de luz infrarroja. El LED infrarrojo del emite el haz de luz a través de una pequeña lente convergente Unidad Biomédica RAI

19. Principios de funcionamiento • El sensor infrarrojo utilizado en el proyecto para realizar la detección y medición de la distancia de los personas pertenece a la familia IR SHARP. • Básicamente su modo de funcionamiento consiste en la emisión de un pulso de luz infrarroja. Unidad Biomédica RAI

20. Tiempos de Lectura del IR SHARP GP2D02 Unidad Biomédica RAI

21. Características del sensor. • Rango de medición: 10 a 80 cm, • El consumo máximo de corriente es de 35 mA. • El consumo mínimo de corriente cuando esta en estado inactivo o “en reposo” (3 uA). • La tensión de funcionamiento es de 5V. • La temperatura de funcionamiento está en el rango de -10 a 60ºC. Unidad Biomédica RAI

22. Curva de transferencia. • El byte con la distancia medida no corresponde con la distancia real. D = 0.2 m X = 114 D’= 0.5 m X = 75 Unidad Biomédica RAI

23. Cálculo de constantes Unidad Biomédica RAI

24. Tiempos de Lectura del IR SHARP GP2D02 Tabla 2.3 Valores de distancias reales y calculadas por el sensor. Unidad Biomédica RAI

25. Conexión PIC-GP2D02 Unidad Biomédica RAI

26. Módulo 3: Peso Galgas extensiométricas Amplificador de instrumentación IC Ad620BN

27. Galgas extensiométricas • La galga extensiométrica es un dispositivo comúnmente usado en pruebas y mediciones mecánicas su nombre se deriva del inglés Strain Gage. • Si un hilo conductor es sometido a un esfuerzo de tracción, éste se alarga, aumentando su longitud en ΔL. • La disposición general de una galga extensiométrica consiste en un hilo resistivo (normalmente con un diámetro de 0,025 mm) doblado en forma de rejilla Unidad Biomédica RAI

28. Puente de Wheatstone Z3T = R + R Unidad Biomédica RAI

29. Amplificador de Instrumentación Unidad Biomédica RAI

30. CI AD620BN . Rango de alimentación (+/-2.3 V a +/- 18 V). . Mayor rendimiento que la configuración 3 amplificadores individuales. . Máximo consumo de corriente 1.3 mA . Excelente desempeño en nivel DC. . Voltaje de desvío VOFFSET 50 V. . Variación del VOFFSET con respecto a la temperatura 0.6 V/°C. • . Fácil manejo. • . Manejo de la ganancia mediante resistencia externa (rango de 1 a 10000). Unidad Biomédica RAI

31. Módulo Digital: Microcontrolador PIC Criterios de selección Ventajas y desventajas Recursos

32. Criterios para la selección del PIC • Procesamiento de datos (velocidad) • Entrada / Salida (número de pines) • Consumo • Memoria • Ancho de palabra • Diseño de la placa Unidad Biomédica RAI

33. Configuración de pines Diagrama de bloques Unidad Biomédica RAI

34. Ventajas Desventajas • El microcontrolador integra en un solo encapsulado. • Disminución en el volumen del hardware y del circuito impreso. • Aumento de la fiabilidad del sistema. • Otro inconveniente, se requiere de una herramienta o medio de desarrollo para la respectiva programación del mismo (MPLAB IDE 6.10). • El tipo de memoria a utilizar ROM a utilizar (ROM con máscara, OTP, EPROM, EEPROM, FLASH). Unidad Biomédica RAI

35. Características generales del PIC16F877A Unidad Biomédica RAI

36. Características generales del PIC16F877A Unidad Biomédica RAI

37. Instrucciones orientadas a byte Unidad Biomédica RAI

38. Instrucciones orientadas a control Unidad Biomédica RAI

39. Instrucciones orientadas a bit Unidad Biomédica RAI

40. Módulo de Visualización: LCD Tiempos de ejecución Tabla de caracteres Descripción de pines Inicialización del módulo

41. Tiempos de ejecución Diagrama de tiempo para ejecutar una instrucción. Diagrama de tiempo para leer un dato. Unidad Biomédica RAI

42. Diagrama de tiempo para escribir un dato. Matriz de puntos Unidad Biomédica RAI

43. Caracteres que se pueden representar en el módulo LCD Unidad Biomédica RAI

44. Tabla 2.8 Descripción de los pines del módulo LCD. Unidad Biomédica RAI

45. Inicialización Unidad Biomédica RAI

46. Tabla 2.11 Abreviaturas utilizadas Unidad Biomédica RAI

47. Módulo de Impresión Tecnología de Impresión Puerto Paralelo Formato de impresión

48. Tecnologías de impresión a. Tecnología térmica La operación se inicia calentando diminutas resistencias para crear una burbuja. Las gotas son expulsadas mediante boquillas cuyo tamaño es aproximadamente 70 micras. Las gotas que expulsan contienen de 8 a 10 picolitros. La velocidad de impresión es fundamentalmente una función de la frecuencia con la que las boquillas pueden disparar la tinta (aprox. 12.5 MHZ por pulgada – 4 a 8 ppm). Unidad Biomédica RAI

49. b. Tecnología Piezo-eléctrica • La cabeza de impresión de una impresora de inyección de tinta piezoeléctrica utiliza un cristal en la parte posterior de un diminuto depósito de tinta. • Una corriente se aplica al cristal, con lo que el cristal se deforma hacia adentro. Cuando la corriente se interrumpe, el cristal regresa a su posición original y una pequeña cantidad de tinta sale por la boquilla. • Las cabezas de impresión piezoeléctricas utilizan tinta que se seca con mayor rapidez. Unidad Biomédica RAI

50. Puerto Paralelo Puerto de datos (Pin 2 al 9): Es el PORT 888 y es de solo escritura, por este registro solo se envía señal desde el PIC a la impresora. Puerto de estado (Pin 15, 13, 12, 10 y 11):Es el PORT 889 y es de solo lectura, por aquí se envían señales al ordenador (bit 7, 6, 5, 4 y 3) el bit 7 funciona en lógica negativa. Puerto de control (Pin 1, 14, 16 y 17):Es el correspondiente al PORT 890, es de lectura/escritura, es decir, se pueden enviar o recibir señales eléctricas (bit 0, 1, 2 y 3) con Los bits 0, 1, y 3 están en lógica negativa. Unidad Biomédica RAI