diseño y construccion de un sistema de monitoreo de signos vitales

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN

DE UN SISTEMA DE MONITOREO

DE SIGNOS VITALES.”

TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

PRESENTAN

DIANA JANET OLVERA TÉLLEZ

JOSÉ URIEL GONZÁLEZ ESCALONA

ASESORES:

M. EN C. JOEL FLORES MARTÍNEZ

ING. PATRICIA LORENA RAMÍREZ RANGEL

MÉXICO D.F. NOVIEMBRE, 2013.

INSTITUTO POlJll~ÉCNICO NACIONAI-A ESCUELA stJ PEI~IOR f)[ INGENH;~ Rí A l\.'lEC;\~JCi\. y F!.FCTfU'( :A

UNIDAD 1'ltOFISSIONAL ""ADOLfO tÓPEZ MATEOS"

TF:MA ()E TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN TESIS COLECTIVA y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

DEBERA(N) DESARROLLAR C. DIANA JANET'OLVERA TÉLLEZ

C. JOSÉ URIEL GONZÁLEZ ESCALONA

"DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE MONITOREO DE SIGNOS VITALES"

DISEÑAR Y CONSTRUIR UN INSTRUMENTO MÉDICO QUE SEA CAPAZ DE MONITOREAR LA PRESIÓN ARTERIAL, RITMO CARDÍACO Y TEMPERATURA CORPORAL.

.:. ANTECEDENTES • • :. LOS SIGNOS VITALES • • :. DISEÑO DEL PROTOTIPO . • :. CONSTRUCCiÓN DEL PROTOTIPO . • :. PRUEBAS y RESULTADOS . • :. CONCLUSIONES . • :. BIBLIOGRAFÍA . • :. ÁPENDlCES.

MÉXICO D. F., A 16 DE OCTUBRE DE 2013.

ASESORES

FLORES MARTÍNEZ

~=~ """'l"""ING. PATRICIA LO~~A "'~1"""'.""""',4C JEFE DEL DEPARTAMENTO A DE

INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE MONITOREO DE SIGNOS VITALES

i

DEDICATORIA

Gracias a las personas especiales que me han rodeado a lo largo de estos años, que

hicieron todo en la vida para motivarme y nunca perder de vista mis sueños, además de

mantenerme en el camino para lograr mis objetivos, ahora me toca regresar un poquito de

todo lo inmenso que me han otorgado, les dedico esta tesis con todo mi amor, cariño y

admiración a cada uno de ustedes mi familia y amigos.

Diana Janet

AGRADECIMIENTOS

A mis abuelitos Nico y +Luis a quienes quiero mucho, que pese a las adversidades

de mi vida, siempre me han apoyado y me brindan la fuerza para ser mejor cada día, por

compartir momentos significativos conmigo, son parte fundamental de mi existir.

Agradezco especialmente a mi mamá que ha sabido formarme con buenos

sentimientos, hábitos y valores, lo cual me ha ayudado a salir adelante en los momentos

más difíciles, con su demostración de una madre ejemplar me ha enseñado a no desfallecer

ni rendirme ante nada y siempre perseverar a través de sus sabios consejos.

A mi hermano Irvin que siempre ha estado junto a mí, y siempre está dispuesto a

escucharme en todo momento.

De igual forma agradezco a mis tíos Rosa, Nora, Gabriel y Enrique quienes con su

ayuda, cariño y comprensión han sido pilares en mi vida.

A mis profesores, gracias por su tiempo, por su apoyo así como por su sabiduría y

conocimientos que me transmitieron en el desarrollo de mi formación profesional y en la

realización de este proyecto.

Diana Janet


ii

DEDICATORIA

Dedico esta tesis principalmente a mi madre por ser el pilar que me sostuvo siempre

ayudándome a terminar una carrera, apoyándome con sus consejos y enseñanzas para ser

una persona mejor.

A mi padre y hermanos que me apoyaron y motivaron para nunca rendirme, y a

todas las personas que creyeron en mí.

Uriel

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a mis profesores por enseñarme un poco más cómo funciona el mundo.

A la profesora Patricia y al profesor Joel por ayudarme en la construcción de esta tesis

dando siempre lo mejor de ellos.

A mis profesores de especialidad por darme las herramientas que necesito para

desempeñarme plenamente en mi carrera profesional.

Uriel


iii

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE FIGURAS. ........................................................................... vi

ÍNDICE DE TABLAS. .......................................................................... viii

OBJETIVOS ............................................................................................... 1

Objetivo general. .................................................................................................... 1

Objetivos particulares. .......................................................................................... 1

INTRODUCCIÓN .................................................................................... 2

CAPÍTULO I. ANTECEDENTES. ......................................................... 4

1.1 Estado del arte. .............................................................................................. 4

1.2 Sistema circulatorio. ..................................................................................... 4

1.2.1. Definición. ............................................................................................................ 4

1.2.2. El corazón. ............................................................................................................ 5

1.2.3. Las cuatro válvulas. ............................................................................................ 8

1.3 Antecedentes históricos. ............................................................................ 10

1.3.1. Baumanómetro. ................................................................................................. 10

1.3.2. Pulsómetro. ........................................................................................................ 12

1.3.3. Termómetro. ...................................................................................................... 14

CAPÍTULO II. LOS SIGNOS VITALES. ............................................. 16

2.1 Presión arterial. ........................................................................................... 16

2.1.1 Métodos directo e indirecto. ............................................................................ 17

Método palpitatorio .......................................................................................... 17

Método auscultatorio. ....................................................................................... 17

Método oscilométrico. ...................................................................................... 18

2.1.2 Componentes de la presión arterial. ............................................................... 20

2.1.3 Medición de la presión arterial........................................................................ 21

2.1.4 Procedimiento para una apropiada medición............................................... 22


iv

2.1.5 Instrumentos más comunes para la toma de Presión Arterial. ................... 22

2.1.6 Factores que alteran la Presión arterial. ......................................................... 24

2.2 Ritmo cardíaco. ........................................................................................... 25

2.2.1 Componentes del ritmo cardíaco. ................................................................... 25

2.2.2 Instrumentos más comunes para la toma de ritmo cardíaco. ..................... 26

2.2.3 Factores que alteran un ritmo cardíaco. ......................................................... 28

2.3 Temperatura corporal. ............................................................................... 28

2.3.1 Procedimiento para la medición de temperatura. ........................................ 29

2.3.2 Factores que afectan la temperatura corporal. .............................................. 29

2.3.3 Medición de la temperatura corporal. ............................................................ 30

2.3.4 Instrumentos más comunes para la toma de temperatura corporal. ......... 30

CAPÍTULO III. DISEÑO DEL PROTOTIPO...................................... 33

3.1 Requisitos del diseño. ................................................................................ 33

3.2 Elementos del diseño. ................................................................................ 34

3.2.1 Etapa de sensado. .............................................................................................. 34

3.2.2 Etapa de acondicionamiento. .......................................................................... 36

3.2.3 Etapa de inflado. ................................................................................................ 38

3.2.4 Etapa de procesamiento digital. ...................................................................... 40

3.2.5 Etapa de visualización. ..................................................................................... 42

3.2.6 Etapa de alimentación. ..................................................................................... 42

CAPÍTULO IV. CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO.................... 45

4.1 Construcción del circuito eléctrico. .......................................................... 45

4.1.1 Diseño y construcción de la etapa de sensado. ............................................. 45

4.1.2 Diseño y construcción de la etapa de acondicionamiento........................... 48

4.1.3 Diseño y construcción de la etapa de inflado ................................................ 54

4.1.4 Diseño y construcción de la etapa de procesamiento digital ...................... 56

4.1.5 Diseño y construcción de la etapa de visualización ..................................... 57

4.1.6 Diseño y construcción de la etapa de alimentación ..................................... 58

4.2 Construcción del circuito impreso. .......................................................... 61


v

4.3 Construcción del chasis. ............................................................................ 64

CAPÍTULO V. PRUEBAS Y RESULTADOS. ..................................... 67

5.1 Pruebas simuladas. ..................................................................................... 67

5.1.1 Etapa de sensado ............................................................................................... 68

5.1.2 Etapa de acondicionamiento. .......................................................................... 70

5.1.3 Etapa de visualización ...................................................................................... 71

5.2 Pruebas físicas ............................................................................................. 72

5.2.1 Caracterización de los sensores ....................................................................... 72

5.2.2 Visualización de la etapa de acondicionamiento .......................................... 73

5.2.3 Mediciones en la etapa de inflado .................................................................. 75

5.2.4 Pruebas con el prototipo terminado. .............................................................. 76

5.3 Resultados. ................................................................................................... 78

CONCLUSIONES. ................................................................................. 83

BIBLIOGRAFÍA. ..................................................................................... 85

APÉNDICE A. PROGRAMA PARA EL MICROCONTROLADOR. ......... 86

APÉNDICE B.HOJA DE ESPECÍFICACIONES. ....................................... 92

APÉNDICE C. LISTA DE COMPONENTES (COSTOS). ........................ 112

APÉNDICE D. NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-009-SCFI-1993. ...... 114

APÉNDICE E. INFORMACIÓN TÉCNICA DEL PROTOTIPO............... 118


vi

ÍNDICE DE FIGURAS. Fig. 1.1. Sistema Circulatorio .............................................................................................................................. 4 Fig. 1.2. Representación del sistema circulatorio. .............................................................................................. 5 Fig. 1.3. Localización del corazón ....................................................................................................................... 6 Fig. 1.4. Las bombas del corazón ........................................................................................................................ 7 Fig. 1.5. Válvula tricúspide .................................................................................................................................. 8 Fig. 1.6. Válvula pulmonar .................................................................................................................................. 8 Fig. 1.7. Válvula Mitral ....................................................................................................................................... 9 Fig. 1.8. Válvula Aórtica ...................................................................................................................................... 9 Fig. 1.9. Tipos de Baumanómetro. .................................................................................................................... 11 Fig. 1.10. Tipos de Pulsómetro. ......................................................................................................................... 13 Fig. 1.11. Tipos de Termómetro. ....................................................................................................................... 14

Fig. 2.1. Presión arterial. ................................................................................................................................... 16 Fig. 2.2. Método oscilométrico. ........................................................................................................................ 18 Fig. 2.3. Muestra de la presión en el manguito y oscilaciones filtradas a 0.5 Hz. ............................................ 19 Fig. 2.4. Gráfica de los componentes de la presión arterial.............................................................................. 20 Fig. 2.5. Baumanómetro de columna de mercurio. .......................................................................................... 23 Fig. 2.6. Baumanómetro de brazo. ................................................................................................................... 23 Fig. 2.7. Baumanómetro de muñeca. ............................................................................................................... 24 Fig. 2.8. Ritmo cardíaco. ................................................................................................................................... 25 Fig. 2.9. Manifestación delos cinco sonidos de Korotkoff. ................................................................................ 26 Fig. 2.10. Estetoscopio. ..................................................................................................................................... 27 Fig. 2.11. Baumanómetro digital. ..................................................................................................................... 27 Fig. 2.12. Pulsómetro de muñeca. .................................................................................................................... 27 Fig. 2.13. Termómetro de mercurio. ................................................................................................................. 31 Fig. 2.14. Termómetro digital con visualización en display. ............................................................................. 31 Fig. 2.15. Termómetro de tira plástica. ............................................................................................................ 32 Fig. 2.16. Termómetro digital de oído con presentación de lectura en display. ............................................... 32

Fig. 3.1. Diagrama de las etapas del Prototipo. ............................................................................................... 33 Fig. 3. 2. Sensores del prototipo A) de presión, B) de temperatura. ................................................................. 34 Fig. 3.3. Respuesta a la frecuencia de cuatro tipos de filtros. .......................................................................... 36 Fig. 3.4. Brazalete estándar con velcro. ............................................................................................................ 38 Fig. 3.5. Microbomba de aire. ........................................................................................................................... 39 Fig. 3.6. Electroválvula del prototipo. ............................................................................................................... 40 Fig. 3.7. Microcontrolador PIC18F4550. ........................................................................................................... 41 Fig. 3.8. Display de cristal líquido. .................................................................................................................... 42

Fig. 4.1. Etapa de sensado. ............................................................................................................................... 45 Fig. 4.2. Conexión del sensor de presión. .......................................................................................................... 46 Fig. 4.3. Esquema de la medición de la presión y del ritmo cardíaco. .............................................................. 46 Fig. 4.4. Identificación de terminales del sensor de temperatura. ................................................................... 47 Fig. 4.5. Diagrama de la medición de temperatura. ......................................................................................... 47 Fig. 4.6. Etapa de acondicionamiento del sensor MPX5050DP. ....................................................................... 48 Fig. 4.7. Divisor de voltaje................................................................................................................................. 49 Fig. 4. 8. Etapa de filtro pasa altas de dos polos. ............................................................................................. 51


vii

Fig. 4. 9. Filtro pasa bajas con atenuación de -40 dB. ...................................................................................... 52 Fig. 4.10. Filtro pasa bajas con caída de 40 dB. ................................................................................................ 53 Fig. 4.11. Circuito filtro pasabanda y amplificación. ........................................................................................ 53 Fig. 4.12. Etapa de inflado. ............................................................................................................................... 54 Fig. 4.13. Identificación de terminales de la microbomba usada en el prototipo. ............................................ 55 Fig. 4.14. Identificación de terminales de la electroválvula del prototipo. ....................................................... 56 Fig. 4.15. Sistema mínimo del PIC18F4550. ...................................................................................................... 56 Fig. 4.16. Etapa de procesamiento de digital del circuito. ................................................................................ 57 Fig. 4.17. Identificación de terminales del display de cristal líquido. ................................................................ 58 Fig. 4.18. Identificación de las terminales del Regulador de voltaje positivo. .................................................. 58 Fig. 4.19.Diagrama etapa de alimentación. ..................................................................................................... 59 Fig. 4.20. Etapa de alimentación del prototipo. ............................................................................................... 59 Fig. 4.21. Diseño completo del circuito electrónico. ......................................................................................... 60 Fig. 4.22. Circuito impreso de las caras superior e inferior. .............................................................................. 61 Fig. 4.23. A) Cara superior y B) Cara inferior del diseño de la placa de fibra de vidrio. .................................... 62 Fig. 4.24. Cara inferior (Cara de soldadura). .................................................................................................... 62 Fig. 4.25. Cara superior (vista 1). ...................................................................................................................... 63 Fig. 4.26. Cara superior (vista 2). ...................................................................................................................... 63 Fig. 4.27. Cara superior (vista 3). ...................................................................................................................... 63 Fig. 4.28. Construcción del chasis (caja perforada). ......................................................................................... 64 Fig. 4.29. Prototipo (señalando componentes). ................................................................................................ 65 Fig. 4. 30. Prototipo terminado. ....................................................................................................................... 66

Fig. 5. 1 Simulación del prototipo en Proteus. .................................................................................................. 68 Fig. 5. 2 Simulación del sensor de presión. ....................................................................................................... 69 Fig. 5. 3 Simulación del sensor de temperatura................................................................................................ 69 Fig. 5. 4 Grafica del filtro pasa altas. ................................................................................................................ 70 Fig. 5. 5 Grafica del filtro pasa bajas. ............................................................................................................... 71 Fig. 5. 6 Display LCD en Proteus. ....................................................................................................................... 71 Fig. 5. 7 Caracterización del sensor de presión. ................................................................................................ 72 Fig. 5. 8Caracterización del sensor de temperatura. ........................................................................................ 73 Fig. 5.9. Grafica presión sanguínea y pulsos por minuto, prueba1 .................................................................. 74 Fig. 5.10. Grafica presión sanguínea y pulsos por minuto, prueba 2 ................................................................ 74 Fig. 5.11. Grafica presión sanguínea y pulsos por minuto, prueba 3 ................................................................ 74 Fig. 5.12. Número de pulsos en una medición. ................................................................................................. 75 Fig. 5. 13. Toma de medición con el prototipo. ................................................................................................ 77 Fig. 5. 14. Visualización del proceso de medición. ............................................................................................ 77 Fig. 5. 15. Desplegado de datos en la LCD. ....................................................................................................... 78 Fig. 5.16. Gráfica presión mujer 23 años. ......................................................................................................... 79 Fig. 5.17. Gráfica presión hombre 23 años. ...................................................................................................... 80 Fig. 5. 18. Instrumento patrón. ......................................................................................................................... 82 Fig. 5. 19. Toma de signos vitales. .................................................................................................................... 82 Fig. 5. 20. Visualización de los signos vitales. ................................................................................................... 82


viii

ÍNDICE DE TABLAS. Tabla 2.1. Tabla de la clasificación de la presión arterial en adultos. .............................................................. 21

Tabla 3.1. Sensores de presión. ........................................................................................................................ 34 Tabla 3.2. Sensores de temperatura. ................................................................................................................ 35 Tabla 3.3. Tipos de amplificadores operacionales. ........................................................................................... 37 Tabla 3.4. Tipos de microcontroladores. .......................................................................................................... 41 Tabla 3.5. Tabla comparativa de baterías alcalinas y baterías de Zinc-Carbono. ............................................ 43 Tabla 3.6. Tipos de reguladores. ....................................................................................................................... 44

Tabla 5.1. Valores de corriente en la microbomba. .......................................................................................... 76 Tabla 5.2. Valores de corriente electroválvula. ................................................................................................ 76 Tabla 5. 3 Presión de una mujer de 23 años. .................................................................................................... 79 Tabla 5. 4 Presión de un hombre de 23 años. ................................................................................................... 80 Tabla 5.5. Porcentaje de error de la medición de presión. ............................................................................... 81


1

OBJETIVOS

Objetivo general.

Diseñar y construir un instrumento médico que sea capaz de monitorear la presión

arterial, ritmo cardíaco y temperatura corporal.

Objetivos particulares.

Obtener la presión arterial media por el método oscilométrico, por ser un método

no invasivo.

Obtenerla presión arterial sistólica y diastólica a través de la presión media.

Medir el ritmo cardíaco y la temperatura corporal para mostrarlos en un display de

cristal líquido (LCD).

Diseñar y construir un prototipo con elementos que se encuentran en el mercado

nacional, de bajo costo y de fácil manejo para su uso en todo lugar.


2

INTRODUCCIÓN

La presión sanguínea ha sido medida desde mediados del siglo XIX, donde el

proceso se llevaba a cabo con métodos invasivos, utilizando una cánula y tubos de vidrio,

observando como el nivel de sangre aumentaba con cada latido del corazón [1].

Posteriormente se utilizó la columna de mercurio donde los resultados eran

inexactos y las personas que realizaban dicha medición necesitaban conocimientos de

medicina.

A principios del siglo XX Nikolái Korotkoff descubrió un método no invasivo capaz

de medir la presión arterial mediante la auscultación.

Actualmente existen nuevos métodos para medir la presión usando diferentes tipos

de instrumentos en diferentes puntos del cuerpo, sin embargo, la medición realizada en el

brazo sigue siendo la más exacta.

Los actuales instrumentos de medición suelen ser de uso específico, por tanto se

hace necesaria la compra de varios instrumentos para obtener más mediciones de los

signos vitales de un paciente, elevando el costo total requerido para un diagnostico

amplio. Además, algunos de los instrumentos más usados en el mercado nacional

necesitan de una capacitación previa para su uso.

Por tanto se plantea el diseño y construcción de un instrumento que sea capaz de

medir una amplia gama de los signos vitales más muestreados en un chequeo médico,

como son la presión arterial, el ritmo cardíaco y la temperatura; en un mismo aparato y en

una sola medición. El instrumento se diseña para poder ser utilizado no solamente en un

lugar específico ya sea hospital, clínica o centro de salud, sino que sea un dispositivo

portátil y de uso simple que no requiera de un amplio conocimiento en medicina para su

uso.

Para obtener los valores de presión sanguínea se utiliza el método oscilométrico, este

método ofrece una gran precisión para obtener la presión media, de la cual se pueden

obtener los valores de la presión sistólica y diastólica mediante algoritmos matemáticos.

Una ventaja de usar el modelo oscilométrico es que proporciona la información

necesaria para obtener el ritmo cardíaco a la vez que se obtiene la presión arterial.

La temperatura corporal se mide con un método no invasivo colocando un sensor de

temperatura no invasivo en la zona axilar opuesta al brazo donde se toma la presión

arterial.


3

El diseño fue implementado usando herramientas tecnológicas que aseguran el buen

funcionamiento una vez construido el proyecto, como son: PROTEUS donde se cuenta con

librerías de simulación del lenguaje C++ usados en el PIC18F4550, Orcad Pspice donde se

simula la etapa de amplificación y filtrado del sensor MPX5050DP. Para la construcción

del proyecto de forma física se utilizó la herramienta de diseño en PCB Altium Designer

Winter versión 09, este es un software que facilita el diseño electrónico de tablillas en

circuito impreso (PCB).

El prototipo es armado con elementos disponibles en el mercado nacional, utilizando

dispositivos seleccionados para el óptimo rendimiento de energía asegurando el

aprovechamiento de su fuente de alimentación, dado que es un dispositivo portátil es de

gran importancia que este no requiera un cambio constante de baterías para su

funcionamiento.

Es decir se plantea un instrumento capaz de obtener una gama amplia de signos

vitales muestreados en un chequeo médico, de bajo costo, con disponibilidad de

componentes en el mercado nacional y garantizado para trabajar por periodos

prolongados.

El dispositivo es sometido a pruebas de calidad tal como la caracterización de los

elementos sensores verificando que los valores obtenidos de ellos sean los más precisos

posibles, observando el comportamiento de las formas de onda entregadas a la etapa de

procesamiento mediante un dispositivo de alta fidelidad como es un osciloscopio digital y

realizando pruebas de medición comparadas con un instrumento patrón para asegurar

que el error en la medición sea lo más bajo posible.

CAPÍTULO I. ANTECEDENTES

4

CAPÍTULO I. ANTECEDENTES.

1.1 Estado del arte.

Se observa que el método utilizado en esta tesis es más adecuado en comparación

con la que se utilizaba en siglos anteriores, porque este es un método no invasivo que no

repercute con la salud, además es bueno para indicarnos el estado de salud que tiene el ser

humano.

El sistema es más eficiente que en equipos médicos analógicos por lo que su

programación de inflado del brazalete facilita que el paciente pueda monitorizar sus

signos vitales sin la necesidad de requerir a un médico que lo asesore para posteriormente

mostrarle su registro de datos, y así poder tener la asignación del tratamiento adecuado a

su patología.

Los principales beneficios que se obtienen al usar este prototipo es que el paciente

puede tener la certeza de que el monitor de signos vitales es efectivo, de calidad, y que

puede confiar en él para su chequeo en casa o viaje por su portabilidad, así como su bajo

costo por estar construido con elementos del mercado nacional.

1.2 Sistema circulatorio.

1.2.1. Definición.

El sistema circulatorio unidireccional transporta sangre a todo el cuerpo, este

movimiento de la sangre se le llama “circulación” [2] y está compuesto por los elementos

mostrados en la figura 1.1.

Fig. 1.1. Sistema Circulatorio


5

Las venas transportan sangre pobre de oxígeno al corazón y las arterias transportan

sangre rica en oxígeno del corazón.

Sin embargo, en la circulación pulmonar, la vena pulmonar es la que transporta

sangre rica en oxígeno al corazón y la arteria pulmonar es la que transporta sangre pobre

en oxígeno a los pulmones (ver figura 1.2).

Fig. 1.2. Representación del sistema circulatorio.

1.2.2. El corazón.

El corazón pesa unos g y tiene forma de un cono truncado, su tamaño es del

puño cerrado de un adulto ( de longitud, de anchura máxima y de

espesor)[3].

El corazón se encuentra anatómicamente entre los pulmones en el plano medio,

detrás y levemente a la izquierda del esternón (ver figura 1.3) tiene una membrana de dos

capas, denominada “pericardio” que envuelve el corazón como una bolsa.


6

La capa externa del pericardio rodea el nacimiento de los principales vasos

sanguíneos del corazón, está unida a la espina dorsal, al diafragma y otras partes del

cuerpo por medio de ligamentos. La capa interna del pericardio está unida al músculo

cardíaco. Una capa de líquido separa las dos capas de la membrana, permitiendo que el

corazón se mueva al latir (en promedio 75 veces por minuto) a la vez que permanece

unido al cuerpo [4].

Fig. 1.3. Localización del corazón

El corazón late más de veces diarias para bombear de sangre por día

[3]. La sangre es un tejido líquido, compuesto por agua, sustancias disueltas y células

sanguíneas. Los glóbulos rojos o hematíes se encargan de la distribución del oxígeno; los

glóbulos blancos efectúan trabajos de limpieza (fagocitos) y defensa (linfocitos), mientras

que las plaquetas intervienen en la coagulación de la sangre. Una gota de sangre contiene

unos 5 millones de glóbulos rojos, de 5,000 a 10,000 glóbulos blancos y alrededor de

250,000 plaquetas.

El corazón está formado por dos bombas separadas por una pared muscular

denominada “tabique” (ver figura 1.4). La bomba derecha (formada por una aurícula

derecha y un ventrículo derecho, separados por una válvula) recibe la sangre

desoxigenada y la envía a los pulmones. La bomba izquierda (formada por una aurícula

izquierda y un ventrículo izquierdo, separados por una válvula) recibe la sangre

oxigenada de los pulmones y la envía al cuerpo [4].


7

Fig. 1.4. Las bombas del corazón

Las aurículas son de paredes delgadas, mientras que los ventrículos son

relativamente más gruesos. Es necesaria más fuerza para bombear la sangre del cuerpo a

través de los pulmones, por lo que la cavidad ventricular izquierda es la más grande y

fuerte del corazón. Las paredes del ventrículo izquierdo tienen un grosor de sólo media

pulgada, pero tienen la fuerza suficiente para impulsar la sangre desde la válvula aórtica

hacia el resto del cuerpo [2].


8

1.2.3. Las cuatro válvulas.

Estas válvulas permiten el flujo de la sangre por el corazón con una función

principal cada una [2].

Válvula Tricúspide.

Controla el flujo sanguíneo entre la aurícula derecha y el ventrículo derecho (ver

figura 1.5).

Fig. 1.5. Válvula tricúspide

Válvula Pulmonar.

Controla el flujo sanguíneo del ventrículo derecho a las arterias pulmonares, las

cuales transportan la sangre a los pulmones para oxigenarla (ver figura 1.6).

Fig. 1.6. Válvula pulmonar


9

Válvula Mitral.

Permite que la sangre oxigenada proveniente de los pulmones pase de la aurícula

izquierda al ventrículo izquierdo (ver figura 1.7).

Fig. 1.7. Válvula Mitral

Válvula Aórtica.

Permite que la sangre oxigenada pase del ventrículo izquierdo a la aorta, la cual

transporta la sangre al resto del organismo (ver figura 1.8).

Fig. 1.8. Válvula Aórtica


10

1.3 Antecedentes históricos.

1.3.1. Baumanómetro.

Los médicos egipcios tomaban el pulso mediante palpación de las venas. Sin

embargo, la medición de la presión arterial se comenzó a realizar a mediados del siglo

, siendo el primero el doctor Stephen Hales que realizó los primeros experimentos para

medir la presión sanguínea. Para realizar esta operación canalizó por primera vez la

arteria de una yegua con un tubo de vidrio y observó cómo la columna de sangre ascendía

con cada latido del corazón.

El fisiólogo francés Poiseuille fue el primero en emplear una columna de mercurio

como primera idea del instrumento de medición para la presión arterial, en gana una

medalla en la Academia de Medicina de París por dichas investigaciones. Un año antes

Samuel Siegfried Karl Ritter von Basch inventó el manómetro de columna de agua (ver

figura 1.9). Las ideas de Poiseiulle permiten al doctor e ingeniero Carl Ludwig desarrollar

el kimógrafo en Los métodos desarrollados por estos investigadores eran invasivos

y consistían en la introducción de una cánula directamente en el sistema circulatorio [5].

Hasta no se comenzaron a vislumbrar formas de medición "no invasiva", y uno

de sus precursores fue el fisiólogo alemán Vierordt (con su precursor denominado

esfigmógrafo).

Sus ideas eran buenas pero obtuvo el éxito esperado hasta que Jules Marey en

mejora el instrumental y diseña un esfigmomanómetro portátil y no invasivo. Su

instrumento gana adeptos poco a poco en el mundo médico a finales del siglo . El

avance de las técnicas no invasivas fue determinante con las mejoras realizadas a los

esfigmomanómetros y una de las más relevantes se realiza en por Scipione Riva Rocci

inventando el esfigmomanómetro de columna de mercurio (ver figura 1.9).

En el médico ruso NikoláiKorotkoff descubre un método "no invasivo" capaz

de medir fácilmente la presión arterial mediante auscultación. Comunica su

descubrimiento a la Academia de Ciencias Médicas de San Petersburgo. Y para

William A. Baum inventa el Baumanómetro esfigmomanómetro tal y como se conoce

a comienzos del siglo , su avance permite medir la tensión con un instrumento

portable.


11

En la figura 1.9 se observa cómo han cambiado al paso del tiempo el baumanómetro.

Fig. 1.9. Tipos de baumanómetro.

Definición.

También llamado esfigmomanómetro, tensiómetro o baumanómetro, es un

instrumento médico empleado para la medición indirecta de la presión arterial [6], y se

proporciona en unidades físicas de presión, por regla general en milímetros de mercurio

( ).

Se compone de un sistema de brazalete hinchable, más un manómetro (medidor de

la presión).

El dispositivo con carácter no invasivo que se conoce en la actualidad fue inventado

por Samuel Siegfried Karl Ritter von Basch en el año 1881. El científico Scipione Riva Rocci

introdujo una versión del instrumento más sencilla en 1896. En el año 1901, Harvey

Cushing modernizó el dispositivo y lo popularizó dentro de la comunidad médica. El

médico ruso Korotkov (o Korotkoff) aportó en 1905 el método auscultatorio a la

esfigmomanometría [4].


12

Funcionamiento de un baumanómetro.

En el ciclo de bombeo, el corazón y el sistema circulatorio pasa por un máximo de

presión que coincide con el bombeo de sangre (sístole o contracción), tras este punto de

máxima presión el corazón se relaja y se llena de sangre procedente de las venas,

alcanzando un mínimo de presión (diástole o relajación). Completando de esta forma un

ciclo cardíaco.

El baumanómetro se emplea como instrumento de medida de estos valores extremos

de presión debidos al flujo sanguíneo, es decir de la presión sistólica y de presión

diastólica.

El baumanómetro consiste en un brazalete que se hincha al bombearlo con aire,

hinchando el brazalete hasta que oprime el brazo. La presión de aire dentro del brazalete

se mide mediante un manómetro que es el instrumento de medición que finalmente indica

la presión sanguínea. El manómetro y el brazalete se encuentran unidos por un manguito

de goma. La opresión del brazo se eleva hasta que, por oclusión, cesa el tránsito de sangre

por la arteria braquial (denominada también arteria humeral) en su fosa cubital, esta

oclusión ocurre a unos 250 aproximadamente. La perilla o dispositivo de bombeo,

posee una válvula de purga (o válvula de aeración o en algunos casos válvulas Check) que

permite descender la presión del brazalete de una forma controlada [7].

1.3.2. Pulsómetro.

Desde tiempos del antiguo Egipto se buscaban formas de medir el ritmo cardíaco,

sin embargo los métodos usados no iban más allá de escuchar directamente los latidos del

corazón sin ningún instrumento dedicado para esta acción.

En 1819, el médico René Théophile inventa en Francia un instrumento hueco de

madera que utilizaba para escuchar los sonidos del corazón sin tener contacto directo con

sus pacientes. Escuchando así los problemas que estos presentaban y medir el ritmo de

trabajo del corazón.

No fue hasta 1905 donde el médico Nicolái Korotkoff descubrió un método no

invasivo para medir el ritmo cardíaco usando la auscultación. Donde además de

proporcionar el ritmo cardíaco se podía medir la presión sanguínea del corazón [7].


13

En la figura 1.10 se observan los diferentes instrumentos usados para medir el ritmo

cardíaco.

Fig. 1.10. Tipos de pulsómetro.

Definición.

Un pulsómetro es un instrumento capaz de proporcionar la frecuencia cardíaca de

una persona, generalmente medido en el número de pulsos por minuto (bpm, por sus

siglas en inglés “beats per minute”) [6].

Funcionamiento de un pulsómetro.

El pulsómetro de brazalete funciona al inflar el brazalete a una presión donde el aire

que este contiene ejerce una presión variable en la salida del maguito que está conectado al

sensor, este transforma los niveles de presión en voltajes lo que da razón a una frecuencia

en voltaje que es procesada y mostrada en pulsos por minuto.


14

1.3.3. Termómetro.

El termómetro es un instrumento de medición de temperatura. Inicialmente se

fabricaba aprovechando el fenómeno de dilatación, usado en materiales con elevado

coeficiente de dilatación, de modo que al aumentar la temperatura el material aumentaba

su volumen y este era medido. El metal base utilizado para este tipo de termómetros ha

sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio con escala graduada.

El creador del primer termiscopio fue Galileo Galilei, donde el instrumento consistía

de un tubo de vidrio terminado en una esfera cerrada; el extremo abierto se sumergía

dentro de una mezcla de alcohol y agua, mientras la esfera quedaba en la parte superior.

Al calentar el líquido, éste subía por el tubo. Este invento no tuvo uso médico hasta 1612

donde el médico italiano Santorre Santorio lo incluyo en una de sus obras literarias; y

hasta 1714 el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit inventó el termómetro de mercurio.

Proponiendo además una escala graduada para medir la temperatura ( ).

Los termómetros han ido evolucionando desde su invención hasta ahora donde

gracias a elementos electrónicos usados en sensores de temperatura, se han fabricado

termómetros digítales capaces de dar una lectura más exacta de la temperatura. Además

de la invención de termómetros de banda donde la medición se toma por cambios de color

en el dispositivo, donde el color indica la temperatura medida [7].

En la Figura. 1.11 se observan diferentes tipos de termómetros usados para medir la

temperatura corporal.

Fig. 1.11. Tipos de termómetro.


15

Definición.

Un termómetro es un instrumento capaz de mostrar la temperatura corporal, en

grados Celsius o Fahrenheit [6].

Funcionamiento de un termómetro.

Se fundamenta en la variación que experimentan algunas magnitudes de los cuerpos

(volumen, densidad, resistencia eléctrica, presión de los gases) cuando varía su

temperatura. Donde estas variaciones son comparadas con un patrón preestablecido en

una escala graduada.

CAPÍTULO II. LOS SIGNOS VITALES

16

CAPÍTULO II. LOS SIGNOS VITALES.

Se denominan signos vitales a las reacciones que presenta un ser humano vivo como

son:

El ritmo cardíaco, presión arterial, temperatura, frecuencia respiratoria y reflejo

pupilar.

Los rangos normales de los signos vitales para un adulto (a partir de los 18 años) son [7]:

Presión arterial: 90/60 hasta 120/80

Respiración: 15 a 20 respiraciones por minuto

Pulso: 60 a 80 latidos por minuto

Temperatura: 36.0 – 37.0

La medición de los signos vitales es importantes para llevar a cabo un monitoreo de

forma rutinaria y poder realizar tratamientos óptimos según su diagnóstico de salud del

paciente lo requiera, por ello es necesario tener aparatos confiables para diagnosticar

adecuadamente su patología.

2.1 Presión arterial.

La presión arterial es la presión que produce la sangre al circular por las arterias

sobre la presión atmosférica. La tensión arterial es la forma en que las arterias reaccionan a

esta presión, lo cual se logra a la elasticidad de las paredes (ver figura2.1).

Fig. 2.1. Presión arterial.


17

2.1.1 Métodos directo e indirecto.

La tensión arterial puede determinarse por métodos directos e indirectos.

Los métodos directos se basan en tomar la presión interior de una arteria, por medio

de un catéter. Este método se reserva exclusivamente para investigación clínica y en las

unidades de cuidados intensivos.

Los métodos indirectos se realizan por medio de un esfigmomanómetro, que

permite obtener resultados aproximados, cuando se emplean los aparatos adecuados y la

técnica correcta.

Los métodos indirectos son: el palpitatorio, auscultatorio y oscilométrico.

Los tres están basados en aplicar sobre una arteria una presión externa con el

manguito de un esfigmomanómetro, para neutralizar la presión que la sangre ejerce sobre

las paredes arteriales; para detectar los fenómenos producidos en un punto de la arteria

por debajo de donde se aplicó la fuerza, lo que se consigue por palpación del pulso

arterial, auscultando las vibraciones de la pared arterial o recogiendo sus oscilaciones con

un oscilómetro; y así calcular el valor de la presión intraarterial, que teóricamente es igual

a la presión ejercida con el manguito y que señala un manómetro [7].

Método palpitatorio

El método palpitatorio consiste en identificar el pulso radial (pulso localizado a la

altura de la muñeca cercano al borde correspondiente al dedo pulgar) en el brazo donde se

coloca el brazalete, inflar el brazalete hasta que el pulso desaparezca e ir desinflando hasta

que se vuelva a sentir el pulso (presión sistólica) seguir desinflando hasta que el pulso

vuelva a su normalidad (presión diastólica).El inconveniente del método palpitatorio es

que resulta difícil reconocer la tensión diastólica, pues se requiere de mucha práctica para

apreciar la desaparición del pulso que indica dicha tensión.

Método auscultatorio.

El método auscultatorio o método de Korotkoff fue introducido por sus

experimentos, descubrió los sonidos emitidos cuando la arterial se encuentra parcialmente

ocluida. El predijo que estos sonidos eran indicativos del flujo arterial, y junto con la

oclusión de la arterial se podía determinar la presión arterial. El método usado en nuestros

días utiliza un estetoscopio colocado sobre la arteria en la fosa antecubital. El brazalete es

inflado 30 más de la presión sistólica y se desinfla con una constante de 2 o 3

.


18

El “tapping” inicial hace referencia a la fase I de Korotkoff que denota la presión

sistólica. El nivel de sonido incrementa durante la fase II. La máxima intensidad ocurre en

la fase III donde el sonido es seguido por un murmuro con turbulencia. Finalmente la fase

IV es identificada como un sonido hueco y en la fase V el sonido desaparece

completamente. El sonido IV es generalmente tomado como indicador de la presión

arterial diastólica.

Método oscilométrico.

El método oscilométrico es un método no invasión basado en la observación del

cambio de presión ejercida en un brazalete hinchable por la arteria a medir, estos cambios

de presión se registran para poder deducir la presión sistólica, diastólica y media. Cuando

la presión del manguito supera a la presión sistólica puede observarse unas pequeñas

oscilaciones llamadas supramaximales, que no tienden a aumentar, y que se debe al

choque de la onda del pulso sobre el borde superior del manguito (cuando se emplean los

manguitos con la doble bolsa de goma, estas oscilaciones supramaximales no aparecen o

son mínimas). Cuando la presión del manguito coincide con la tensión arterial sistólica,

aparece una oscilación neta, que va seguida de oscilaciones crecientes, debido a la

transmisión de la distensión de las paredes arteriales al paso de la onda sanguínea [7].

Al disminuir la compresión, aumenta la amplitud de las oscilaciones; a la mayor de

ellas se le denomina índice oscilométrico y corresponde con la tensión arterial media.

Cuando la compresión del manguito sobre la arteria es mínima, disminuye bruscamente el

tamaño de las oscilaciones, y posteriormente tiende a desaparecer casi por completo, como

se observa en la figura 2.2.

Fig. 2.2. Método oscilométrico.

De la figura 2.2 se observa que PAS es el valor de la muestra mínima que hace

referencia a la presión arterial sistólica, PAD es el valor de la presión arterial diastólica y

PAM es el valor de la muestra de la presión media.


19

En la actualidad el método oscilométrico se realiza con un brazalete estándar junto a

un sensor de presión lineal. Dados los requerimientos del sensor, el método es

generalmente no manual sino con un instrumento automático (ver figura 2.3). El registro

de la presión es filtrado aproximadamente a 0.5 Hz para observar las pulsaciones de

oscilación mientras este se desinfla lentamente, el máximo de la oscilación corresponde a

la presión media, la presión sistólica es un porcentaje de la presión media [6]. Dado por la

relación de la ecuación 2.1:

(2. 1

Donde:

= Presión sistólica

= Presión media

Similarmente la presión arterial diastólica puede encontrarse con el valor de la

presión media por medio de la ecuación 2.2:

(2. 2)

Donde:

= Presión diastólica

= Presión media

Fig. 2.3. Muestra de la presión en el manguito y oscilaciones filtradas a 0.5 Hz.


20

2.1.2 Componentes de la presión arterial.

La presión arterial se compone de cuatro presiones arteriales, son la presión arterial

media, sístole, diástole y pulso [7].

a) Presión arterial media: corresponde a la presión donde se encuentra el

valor del pico máximo de todas las presiones registradas durante el ciclo cardíaco.

b) Presión arterial sistólica: corresponde al valor máximo de la tensión arterial

cuando el corazón se contrae (sístole). Se refiere al efecto de presión que ejerce la sangre al

provenir del corazón sobre la pared de los vasos sanguíneos.

c) Presión arterial diastólica: corresponde al valor mínimo de la tensión

arterial cuando el corazón se encuentra entre latidos cardíacos (diástole). Depende

fundamentalmente de la resistencia vascular periférica. Se refiere a la elasticidad de la

pared de las arterias que ejerce la sangre.

Al visualizar la presión arterial se escriben dos números el primero correspondiente

a la presión sistólica y separada de una diagonal la segunda la presión diastólica.

d) Presión del pulso: corresponde a la diferencia entre valor de la presión

sistólica y el valor de la presión diastólica. En la figura 2.4, se observan los componentes

de la presión arterial antes descritos.

Fig. 2.4. Gráfica de los componentes de la presión arterial.


21

2.1.3 Medición de la presión arterial.

Tradicionalmente la medición de la presión se ha llevado a cabo mediante un

esfigmomanómetro. Sin embargo, en nuestros días se utilizan tensiómetros automáticos o

un baumanómetro.

Para realizar su medición se recomienda que el sujeto permanezca relajado, en una

habitación tranquila y con temperatura confortable. El punto habitual de su medida es el

brazo [7].

En la tabla 2.1 se describe la clasificación de la presión arterial en los adultos, estos

valores dependen de la edad (se incrementan con el envejecimiento) y del sexo (son

menores en las mujeres). Es importante señalar que estos valores no son constantes, sino

que presenta una gran variabilidad a lo largo del día. Los valores más bajos se registran

durante el sueño.

Tabla 2.1. Tabla de la clasificación de la presión arterial en adultos.

CATEGORÍA

PRESIÓN ARTERIAL

SISTÓLICA

PRESIÓN ARTERIAL

DIASTÓLICA

Presión arterial normal

Presión arterial elevada normal

Hipertensión fase 1 (leve)

Hipertensión fase 2 (moderada)

Hipertensión fase 3 (grave)

Hipertensión fase 4 (muy grave)


22

2.1.4 Procedimiento para una apropiada medición.

1. Su brazo debe estar descubierto y apoyado, con la parte superior a nivel del

corazón, la espalda apoyada, las piernas sin cruzar y los pies en el suelo.

2. Envuelva el brazalete alrededor de su brazo, quedando el manguito en la parte de

arriba. El borde más bajo del manguito debe estar a una pulgada por encima del doblez

del codo.

3. El manguito se usa como canal para el llenado del brazalete, el cual se infla

rápidamente, pulsando un botón. El paciente sentirá opresión alrededor del brazo y puede

llegar a presentar una leve molestia que es pasajera.

4. Posteriormente, la válvula del brazalete se abre ligeramente, permitiendo que la

presión descienda de manera lenta por el manguito.

5. A medida que la presión baja, se registra la lectura apenas se escucha el sonido de

la sangre pulsando. Ésta es la presión sistólica.

6. A medida que el aire continúa saliendo, los sonidos desaparecen. Se registra el

punto en el cual el sonido desaparece. Ésta es la presión diastólica.

2.1.5 Instrumentos más comunes para la toma de Presión Arterial.

En la actualidad se conocen varios métodos para medir la presión arterial, esta

medición se puede obtener en diferentes partes del cuerpo, algunos ejemplos de

instrumentos usados para este propósito son [6]:

Baumanómetro de columna de mercurio.

En este tipo de baumanómetro (ver figura 2.5) el brazalete se conecta al paciente

donde por medio de una perilla se bombea aire al mismo, la presión del brazalete hacia el

brazo del paciente aumenta al mismo tiempo que el nivel de mercurio en el aparato, al ir

bajando lentamente la presión del brazalete se pueden observar el inicio de los pulsos

(presión sistólica) y cuando ya no se pueden ver dichos pulsos en la columna de mercurio

(presión diastólica).


23

Fig. 2.5. Baumanómetro de columna de mercurio.

Baumanómetro de Brazo.

En este caso se sustituye la columna de mercurio por un indicador de aguja (ver

figura 2.6) donde se observa la presión ejercida sobre el brazo en la aguja en el interior, el

personal que efectúa la medición puede observar la aguja para ver el inicio de variaciones

de la presión (presión sistólica) y observar el momento cuando estos pulsos ya no se vean

(presión diastólica).

Fig. 2.6. Baumanómetro de brazo.

Baumanómetro de muñeca.

Este tipo de baumanómetro se coloca en la muñeca preferiblemente del brazo

izquierdo (ver figura 2.7), consta principalmente de una pantalla donde se muestran los

resultados de la medición, y un pequeño brazalete que se infla al tomar la medición.


24

Fig. 2.7. Baumanómetro de muñeca.

El tipo de baumanómetro a usar en este proyecto es un baumanómetro digital, por

su facilidad de uso, y se escogió que sea con un brazalete porque la medición en el brazo

izquierdo es una de las mediciones más exacta.

2.1.6 Factores que alteran la Presión arterial.

Los niveles de tensión arterial varían a lo largo del día, suele recomendarse que se

tome la presión arterial después de que el paciente descanse durante al menos 5 minutos,

que se tome la medición periódicamente a la misma hora y en el mismo lugar. Cualquier

variación en el entorno afecta la medición, por ejemplo la temperatura de la habitación. Es

ideal que se encuentre en los . En algunas personas el stress emocional eleva los

niveles de tensión cuando se encuentran en hospitales o centros de salud y se denomina

hipertensión de bata blanca [7].

La ingesta previa en un plazo previo no superior a la media hora de cualquier bebida

alcohólica, o excitante como puede ser el café altera las medidas, pudiendo llegar a subir

una decena de .

El tamaño del brazalete y su ubicación en el brazo puede ofrecer dispersión de

medidas realizadas con un mismo aparato, si se ubica lejos de la arteria que debe

comprimir para impedir el paso de la sangre, previamente tiene que comprimir otros

tejidos y esto hace que aumente la cifra de la presión arterial, es por ello que es

recomendable por encima del pliegue del codo a unos dos centímetros aproximadamente

alrededor del brazo y a la altura del corazón es el lugar elegido para poner el brazalete

hinchable.

Suele preferirse el brazo izquierdo que el derecho por la cercanía al corazón; sin

embargo, no suele haber una gran diferencia en las medidas con la precisión que da el

baumanómetro.


25

2.2 Ritmo cardíaco.

El ritmo cardíaco es el período armónico de latidos cardíacos formado por los

sonidos de Korotkoff, son aquellos que el médico escucha durante la determinación de la

presión sanguínea; por lo general puede darse cuenta si el corazón es fuerte y si los vasos

sanguíneos son duros o suaves [5]. El pulso se siente a través de algunos vasos sanguíneos

ubicados en la superficie de la piel como en el brazo, cuello o muñeca (ver figura 2.8).

Fig. 2.8. Ritmo cardíaco.

En otras palabras un pulso o ritmo cardíaco es el número de veces que el corazón

palpita por minuto.

2.2.1 Componentes del ritmo cardíaco.

El corazón late durante la sístole, que es la contracción del corazón para impulsar

sangre (primer sonido de Korotkoff) y durante la diástole cuando se relaja el corazón

permitiendo que se vuelva a llenar de sangre para la sístole (segundo sonido de

Korotkoff).


26

En total son cinco los sonidos Korotkoff (ver figura 2.9), el primero es de rotura,

escuchado primeramente en la presión sistólica (valor máximo de la tensión arterial en la

sístole, cuando el corazón se contrae), el segundo son aquellos murmullos que se escuchan

en la mayor parte del espacio entre las presiones sistólicas y diastólicas; el tercero y el

cuarto se escuchan en presiones dentro de 10 sobre la presión sanguínea diastólica

(el valor mínimo de la tensión arterial, cuando el corazón se encuentra en la diástole o

entre latidos cardíacos, es decir, un golpeteo pesado y otro callado) y el quinto sonido es el

silencio a medida que la presión del brazalete va cediendo, cayendo debajo de la presión

sanguínea diastólica.

Fig. 2.9. Manifestación de los cinco sonidos de Korotkoff.

2.2.2 Instrumentos más comunes para la toma de ritmo cardíaco.

Existen en el mercado diferentes instrumentos diseñados para medir el ritmo

cardíaco de una persona dependiendo de su uso, como puede ser clínico o de registro para

deportistas, los más comunes se explican a continuación [6].

Estetoscopio.

Este instrumento es usado principalmente por personal médico para oír los pulsos

cardíacos en la toma de la presión (ver figura 2.10). Su uso es totalmente analógico y el

registro de pulsos por minuto se hace por medio del conteo de número escuchado de

pulsos en un determinado tiempo (ver figura 2.9).


27

Fig. 2.10. Estetoscopio.

Baumanómetro digital.

Algunos equipos digitales para medir la presión sanguínea también incluyen en sus

desplegados el número de latidos por minuto del paciente, este proceso se hace de forma

simultánea con la toma de la presión (ver figura 2.11).

Fig. 2.11. Baumanómetro digital.

Pulsómetro de muñeca.

Principalmente usado por deportistas para mantener un registro de su ritmo

cardíaco durante sus sesiones de ejercicio, este elemento mide constantemente sus pulsos

por minuto de la persona, así como otras mediciones extras que le llevo hacer su actividad

(ver figura 2.12).

Fig. 2.12. Pulsómetro de muñeca.


28

2.2.3 Factores que alteran un ritmo cardíaco.

Edad. El pulso sufre variaciones en el desarrollo humano, en el nacimiento,

adolescencia, madurez y senectud.

Sexo. Después de la pubertad el pulso es más lento en el hombre que en la mujer.

Ejercicio Físico. La velocidad del pulso aumenta con la actividad física.

Temperatura. Cuanto más calor más altas las pulsaciones y de la misma manera

cuanto más frío más bajas las pulsaciones.

Estado emocional. Las emociones como el miedo, ansiedad, dolor pueden

aumentar la actividad cardíaca.

Posición del cuerpo (acostado, sentado, parado).

Uso de medicamentos. Algunas sustancias pueden alterar las pulsaciones

normales, elevándolas o bajándolas. Normalmente psicodepresores suelen bajar las

pulsaciones como el Benzodiacepina; Al contrario los estimulantes o los llamados

psicoestimulantes como la Anfetamina aumentan el ritmo de los latidos.

2.3 Temperatura corporal.

La temperatura corporal es la medida del grado de calor de un organismo, y

desempeña un importante papel para determinar las condiciones de supervivencia de los

seres vivos. Así, los seres humanos necesitan un rango muy limitado de temperatura

corporal para poder sobrevivir, y tienen que estar protegidos a cambios bruscos de

temperatura [7].

La temperatura normal de los seres humanos varía entre los 36.0 – 37.0 °C.

Hipotermia, cuando la temperatura corporal es inferior a los 36 °C.

Febrícula, cuando la temperatura es de 37.1 – 37.9 °C.

Hipertermia o fiebre, cuando la temperatura es superior a 37.9 °C.


29

2.3.1 Procedimiento para la medición de temperatura.

Colocar el termómetro en el lugar donde se realiza la medición dependiendo del

tipo de termómetro (ver tema 2.3.4).

Esperar de 3 a 4 minutos antes de proceder a leer la medición.

2.3.2 Factores que afectan la temperatura corporal.

La temperatura corporal se puede ver modificada por diferentes factores, los cuales

hay que tener en cuenta a la hora de realizar su medición:

La edad: El recién nacido presenta problemas de regulación de la temperatura

debido a su inmadurez, de tal modo que le afectan mucho los cambios externos. En el

adulto mayor la temperatura corporal suele estar disminuida ( ).

La hora del día: A lo largo del día las variaciones de la temperatura suelen ser

inferiores a . La temperatura máxima del organismo se alcanza entre las y las

horas y la mínima entre las y las horas. Este ritmo es constante y se mantiene incluso

en los pacientes febriles.

El sexo: En la segunda mitad del ciclo, desde la ovulación hasta la menstruación, la

temperatura se puede elevar entre .

El ejercicio físico: La actividad muscular incrementa transitoriamente la

temperatura corporal.

El estrés: Las emociones como el enojo o la ira activan el sistema nervioso,

pudiendo aumentar la temperatura.

Los tratamientos farmacológicos. Ente los cuales se puede hablar principalmente

de los diuréticos y los antiinflamatorios ya que una de sus reacciones principales es

modificar la hidratación del cuerpo.

Las enfermedades. Algunas enfermedades del tipo infecciosas bacterianas

provocan cambios en el hipotálamo, produciendo que el cuerpo produzca más calor

llamado comúnmente como fiebre.

La temperatura ambiente y la ropa que se lleve puesta. Dependiendo de la

temperatura alrededor del cuerpo se logra una disipación de calor mayor en zonas frías y

menor en zonas calientes.


30

La ingesta reciente de alimentos calientes o fríos, el haberse fumado un cigarrillo y

la humedad de la axila o su fricción (por el ejemplo al secarla) pueden afectar el valor de la

temperatura oral, rectal y axilar respectivamente, por lo que se han de esperar unos 15

minutos antes de tomar la medición [7].

2.3.3 Medición de la temperatura corporal.

La temperatura corporal se puede determinar en tres zonas: la axila, la boca y el

recto.

Las dos últimas son las que dan una idea más precisa de la temperatura real del

organismo, ya que el termómetro se aloja en una de sus cavidades (“temperatura interna”,

frente a la “temperatura externa” axilar). En general, la temperatura rectal suele ser

mayor que la oral y, ésta, mayor que la axilar.

Temperatura Rectal > Temperatura Oral > Temperatura Axilar

2.3.4 Instrumentos más comunes para la toma de temperatura corporal.

Termómetro de vidrio de mercurio.

Es un cilindro de vidrio hueco con un depósito de mercurio en el fondo y el extremo

superior cerrado. Tiene una escala graduada que va desde los hasta los . En un

termómetro se distinguen dos partes: el tallo, que comprende la zona de la escala

graduada y el bulbo, que es donde se aloja el mercurio.

Al aumentar la temperatura el mercurio se dilata y asciende por el capilar; una

escala graduada permite leer directamente el valor de la temperatura. Este termómetro es

el más usado, aunque no el más preciso. Existen dos tipos de termómetros de mercurio: el

bucoaxilar y el rectal. La única diferencia entre ambos es la forma del bulbo, que en el

rectal es más redondeado y corto. Como se muestra en la figura 2.13.


31

Fig. 2.13. Termómetro de mercurio.

Termómetro digital.

Es una alternativa segura frente a los termómetros de vidrio con mercurio, ya que no

se debe temer al riesgo de vidrio roto o intoxicación por mercurio. La lectura es muy

sencilla y rápida. Se utiliza de la misma manera que el termómetro de vidrio, pero la

lectura se realiza a través de un dispositivo visual digital. Como se observa en la figura

2.14 es importante comprobar su calibración.

Fig. 2.14. Termómetro digital con visualización en display.

Termómetro de tira plástica.

Las tiras plásticas contienen un cristal líquido sensible al calor, el cual cambia de

color para indicar la temperatura. La tira se debe colocar en la frente y se lee cuando

todavía está en su lugar después de un minuto. Como se muestra en la figura 2.15. Este

método no es muy confiable dado que su porcentaje de error es el más alto de todos los

tipos de termómetro aquí presentados.


32

Fig. 2.15. Termómetro de tira plástica.

Termómetro de oído.

Son termómetros digitales y la lectura se realiza en un display a los pocos segundos

de situado el instrumento en el canal auditivo (ver figura 2.16).

Fig. 2.16. Termómetro digital de oído con presentación de lectura en display.

El termómetro empleado en la tesis es muy parecido al termómetro digital porque se

puede observar la lectura de la temperatura en un display de cristal líquido (LCD) y se

coloca de forma axilar, sin embargo, no se utiliza mercurio sino un sensor de temperatura

compuesto de elementos electrónicos.

CAPÍTULO III. DISEÑO DEL PROTOTIPO

33

CAPÍTULO III. DISEÑO DEL PROTOTIPO.

En este capítulo se muestra el diseño del prototipo, observando sus diferentes

etapas, los elementos mecánicos y electrónicos que lo componen.

3.1 Requisitos del diseño.

3.1.1 Diagrama a bloques.

En la figura 3.1 se observa las diferentes etapas que componen el prototipo, estas

etapas tienen funciones específicas y por tanto se seleccionan los componentes adecuados

para su funcionamiento.

Fig. 3.1. Diagrama de las etapas del Prototipo.

El diagrama a bloques del prototipo tiene seis etapas, consta de una etapa de

sensado, donde se recolectan las mediciones del paciente automáticamente y a partir de

estos datos se calcula la presión sistólica, diastólica, ritmo cardíaco y temperatura corporal

correspondientemente, cabe mencionar que el sensor de presión es necesario pasarlo por la

etapa de acondicionamiento e inflado; para que posteriormente entregue todos los datos a

la etapa de procesamiento digital; el sensor de temperatura es conectado directamente a la

etapa de procesamiento digital para su posterior desplegado en una pantalla de LCD, para

el funcionamiento de las etapas se requiere que estén conectadas a la etapa de

alimentación.


34

3.2 Elementos del diseño.

Estos elementos de diseño son los componentes físicos utilizados en el prototipo en

sus diferentes etapas.

3.2.1 Etapa de sensado.

Esta etapa se encarga de recolectar los valores provenientes del paciente para

posteriormente pasarlos a la etapa de acondicionamiento o a la etapa de procesamiento

digital según el sensor. Está dividida en dos partes (ver figura 3.2):

Fig. 3. 2. Sensores del prototipo A) de presión, B) de temperatura.

Sensor de Presión.

Un sensor de presión transforma una presión a voltaje, algunos ejemplos de sensores

de presión se muestran en la tabla 3.1.

Tabla 3.1. Sensores de presión.

Sensor

Voltaje

alimentación

(V)

Corriente de

consumo

(mA)

Rango de

presión

(mmHg)

Costo

Tipo

Acondicionamiento

para el

microcontrolador

ASCX05DN 5.0 - 0 - 258 $ 1575.28 Diferencial No

MPX10DP 6.0 6.0 0 - 75 $ 132.24 Diferencial No

MPX4115A 5.1 7.0 112 - 862 $ 283.04 Simple No

MPX5050DP 5.0 7.0 0 - 375 $ 307.40 Diferencial Si

Por cuestiones de diseño se selecciona el sensor de presión MPX5050DP,el cual es un

transductor piezoresistivo de la familia MPXx5050xx diseñado para utilizarlo en varias

aplicaciones, particularmente empleando un microcontrolador o un microprocesador

como entrada en un convertidor analógico – digital (A/D).


35

Este transductor principalmente combina avanzadas técnicas de micro máquinas y

procesos bipolares, bajo un nivel de señal analógica de salida que es proporcional a la

aplicación de la presión, además de cubrir el rango de presión que se requiere (ver

apéndice B).

Características:

Presión de a .

Voltaje de salida de a .

Error máximo de entre los a los .

Ideal para manipularlo en sistemas basados con microprocesadores o

microcontroladores.

Temperatura de trabajo entre los a los .

Sensor de Temperatura.

Un sensor de temperatura es un transductor que transforma una temperatura a un

voltaje en la salida del transductor (ver apéndice B).

Algunos tipos de sensores y sus características se muestran en la tabla 3.2.

Tabla 3.2. Sensores de temperatura.

Sensor Voltaje de

alimentación

(V)

Corriente

de

consumo

Relación

voltaje -

temperatura

Rango de

temperatura

( )

Costo Acondicionamiento

para el

microcontrolador

LM335 2.98 400 µA –

5 mA 10 mV / 1 - 200 $ 11.00 No

LM35 4 – 30 10 mA 10 mV / -55 150 $ 22.00 Si

LT1025CN 4 – 36 80 µA 60.9 µV / -55 125 $ 99.00 No

AD590 4 – 30 298.2 µA 1 µA / -55 - 150 $ 221.00 Si

El sensor de temperatura LM35 es un circuito integrado de precisión para la

medición de temperatura, cuyo voltaje de salida es linealmente proporcional a la

temperatura en grados Centígrados. El sensor LM35 no requiere ninguna calibración

externa para proveer medidas en , posee rango de operación de a .

El sensor LM35 por sus características de funcionamiento como son su velocidad de

respuesta rápida, voltaje de entrada de 5 V, bajo consumo en corriente y resistencia al

ruido por frecuencia (ver apéndice B). Es adecuado para su uso en el sistema, dando datos

fiables de la temperatura corporal al microcontrolador para su procesamiento y

desplegado.


36

3.2.2 Etapa de acondicionamiento.

El sensor MPX5050DP presenta una salida lineal en respecto a la presión

diferencial que en este se ejerce, dado que el voltaje es mucho menor al recibido por el

microcontrolador en sus entradas analógicas es necesario un acondicionamiento en

amplitud, y un acotamiento en las frecuencias recibidas.

La etapa de acondicionamiento comprende de un filtro pasabanda que es el encargado

de acotar las frecuencias que recibe el microcontrolador en su convertidor analógico

digital, y una etapa de amplificación de la señal del sensor. Estas dos etapas se realizan en

un mismo circuito electrónico para disminuir el ruido presente en las líneas de conexión

entre etapas.

Filtro pasabanda con amplificación.

Un filtro es un circuito pasivo o activo que permite el paso de una determinada banda

de frecuencias, mientras atenúan las señales que no estén comprendidas dentro de esta

banda. Los filtros pasivos sólo tienen resistencias, inductores y capacitores. En los filtros

activos, se utilizan transistores o amplificadores operacionales además de resistencias,

capacitores e inductores.

Existen cuatro tipos de filtros: pasa bajas, pasa altas, pasabanda y de rechaza banda.

En la figura 3.3 se pueden observar las gráficas de la respuesta a la frecuencia de estos

cuatro tipos de filtros.

Fig. 3.3. Respuesta a la frecuencia de cuatro tipos de filtros.


37

El filtro pasabanda es un circuito diseñado para pasar señales sólo en cierta banda de

frecuencias en tanto que rechaza todas las señales fuera de esta banda. Este tipo de filtro

tiene un voltaje máximo de salida o una ganancia máxima, a una frecuencia de

resonancia. Si la frecuencia varia respecto a la resonancia, el voltaje de salida disminuye.

Las frecuencias de corte de este tipo de filtro se obtienen a la caída de voltaje de 70.70 %

del .

En los filtros activos se necesita de un amplificador operacional, existen en el mercado

diferentes tipos de amplificadores operaciones como se muestra en la tabla 3.3. De los

cuales fue seleccionado el amplificador operacional LM833 dado que sus características

cumplen los requisitos de diseño del prototipo, además de ser económico respecto a los

demás amplificadores operacionales.

Tabla 3.3. Tipos de amplificadores operacionales.

Amplificador

operacional

Voltaje de

alimentación

(V)

Corriente de

consumo

(mA)

Ancho de

banda

Slewrate

(V/µs)

Ruido en

voltaje

( )

Costo

LM741 ± 22 1.7 0 Hz – 1.5 7 - $ 5.00

TL082 ± 18 3.6 0 Hz – 4 13.0 25 $ 6.00

LM833 ± 30 5.0 0 Hz – 15 7 4.5 $ 6.00

INA114AP ± 18 3.0 0 Hz – 1 0.6 15 $ 158.00

El amplificador operacional utilizado para el filtro pasabanda es el LM833 el cual es

un amplificador operacional dual de bajo ruido, por lo que presenta las siguientes

características (ver apéndice B):

Bajo ruido en voltaje

Ancho de banda:

Alto Slew Rate:

Baja distorción:

Rango de trabajo en temperatura: a

Se alimenta con una fuente regulada de voltaje de 5V positiva, con un consumo de

corriente aproximado de


38

3.2.3 Etapa de inflado.

Consta de tres procesos:

Brazalete.

El brazalete empleado está diseñado para medir la presión sanguínea, su costo no es

muy alto y se consigue fácilmente en empresas de material médico. Se eligió un brazalete

tamaño estándar para adulto tomando en cuenta que si el brazalete es muy estrecho los

valores obtenidos son falsamente elevados, si el brazalete es muy amplio los valores

obtenidos son bajos erróneamente. Este brazalete (ver figura.3.4) cuenta con velcro que es

una tela adherible y ajustable para el brazo, asegurando que la medición sea fiable, al

poder ajustar el tamaño en un rango amplio.

Fig. 3.4. Brazalete estándar con velcro.

Las medidas del brazalete son:

Largo:

Ancho:

Las medidas del manguito son:

Longitud:

Diámetro


39

Microbomba.

Una bomba es un dispositivo mecánico que sirve para hacer que el agua u otro fluido,

en este caso aire, fluyan de forma controlada. Para este proyecto se hace uso de una

microbomba (ver figura. 3.5) para inflar el brazalete de manera automática, manteniendo

un flujo constante de entrada de aire. La microbomba consta de un motor de corriente

directa conectado a un pistón de caucho.

Fig. 3.5. Microbomba de aire.

Las especificaciones de la microbomba a usar son:

Consumo de voltaje:

Consumo mínimo de corriente:

Presión:

Peso:

Electroválvula.

Una electroválvula es un dispositivo diseñado para controlar el flujo de un fluido a

través de uno o varios conductos como puede ser una tubería. Consta de dos partes

fundamentales: el solenoide y la válvula. El solenoide convierte energía eléctrica en

energía mecánica para activar la válvula.

En este caso la electroválvula se emplea para el desinflado del brazalete de forma

controlada, la electroválvula está diseñada para manejar fluidos como el aire, agua, aceite,

gases y líquidos.


40

La electroválvula usada en este proyecto (ver figura 3.6) consta de las siguientes

cualidades:

Electroválvula destinada para parar el caudal del fluido del aire mediante tubo

flexible.

Funcionamiento silencioso en el cerrado de la válvula.

Pleno paso de circulación del caudal.

Peso:

Cabe señalar que depende del tipo de bobina del dispositivo puede variar el tiempo

mínimo de espera entre cada puesta bajo tensión.

Fig. 3.6. Electroválvula del prototipo.

La electroválvula funciona de forma discreta con pulsos de voltaje de . Al

momento de producirse el cambio de estado entre abierto y cerrado tiene un consumo de

corriente menor a

3.2.4 Etapa de procesamiento digital.

Esta etapa consta de un microcontrolador que es un dispositivo electrónico formado

principalmente por un microprocesador, bancos de memoria, interfaces de entrada y

salida.

El microcontrolador es el encargado de procesar las señales provenientes de los

sensores, y mandar la instrucción de desplegarlos de manera gráfica en el display LCD.

Existen en el mercado diferentes tipos de microcontroladores, en la tabla 3.4 se

muestran las especificaciones de algunos existentes en el mercado.


41

Tabla 3.4. Tipos de microcontroladores.

Microcontrolador. Voltaje de

alimentación.

(V)

Corriente

de

trabajo.

(mA)

Puertos

de

entrada

y salida

Timers Convertidor

analógico

digital

(bits)

Costo

Existencia

mercado

nacional

PIC16F84A 2 – 5.5 <2 13 1 - $ 64.96 Si

PIC18F4550 2 – 5.5 < 2 35 3 10 $ 89.32 Si

ATMEGA328P 1.8 – 5.5 0.2. 23 1 6 $113.68 Si

MCF51JM32 2.7 – 5.5 - 33 4 8 $ 61.82 No

El microcontrolador utilizado en el proyecto es el PIC18F4550 (ver figura 3.6) de la

familia de los PIC18FXXXX fabricado por la compañía Microchip, es un circuito integrado

de nano tecnología, con tecnología Flash y con las siguientes características:

Consumo de corriente:

Alimentación:

Memoria RAM de

Numero de instrucciones:

Entradas/Salidas:

Convertidor analógico digital de

Frecuencia de trabajo hasta

pines configurables como entradas y/o salidas digitales o analógicas

El microcontrolador es una parte fundamental del proyecto ya que se encarga de

manejar el proceso de medición, desde el inflado y desinflado del brazalete, la obtención

de datos de los sensores, el procesamiento de datos para convertir los voltajes de entrada

en el microcontrolador a valores de presión, temperatura y pulsos por minuto, para poder

mostrarlos de manera gráfica en la LCD.

Fig. 3.7. Microcontrolador PIC18F4550.


42

3.2.5 Etapa de visualización.

Para la visualización de los datos obtenidos del paciente se necesita un dispositivo

gráfico, el cual debe tener compatibilidad con el microcontrolador para su manejo directo.

En este caso se elige un display LCD en él se pueden mostrar todos los datos al mismo

tiempo al ser de tipo alfanumérico.

Display de cristal líquido (LCD)

Se utiliza una LCD de 16X2, es decir, de 16 caracteres y 2 líneas, por sus medidas

estándar de 6.5 x 2.0 cm.

Fig. 3.8. Display de cristal líquido.

Este display tiene las siguientes características:

Voltaje de alimentación:

Consumo reducido, en el orden de

Programación en paralelo

Ajuste de luminosidad

3.2.6 Etapa de alimentación.

La etapa de alimentación comprende dos puntos a tomar en cuenta, la batería que

suministrara la energía necesaria para el sistema y una etapa de regulación de voltaje

donde esta se encarga de que el voltaje recibido a los componentes sea el correcto para su

funcionamiento.


43

Batería.

Existen en el mercado diferentes tipos de baterías. Las diferencias entre baterías

alcalinas y baterías salinas se observan en la siguiente tabla 3.5 [11]:

Tabla 3.5. Tabla comparativa de baterías alcalinas y baterías de Zinc-Carbono.

Tipo de Batería Batería Alcalina Batería Salinas

(Zinc – Carbono)

Electrolito Alcalino de hidróxido de

potasio

Cloruro de amonio en

medio ácido cloruro de zinc

Ánodo ( - ) Polvo de zinc(mayor

velocidad de reacción)

Cátodo ( + ) Dióxido de manganeso

(más puro y denso)

Tensión Disminuye dependiendo

de la carga o potencia

consumida por el dispositivo.

Disminuye constante

durante su uso.

Temperatura Hasta –

Fugas Con el tiempo, se

produce hidróxido de

potasio.

Más propensa a sulfatarse

(corroe el porta pilas)

Costo 3 veces más caras Más baratas

Durabilidad 3 a 10 veces más durable Menos durable

Mejores marcas (ver

apéndice B [12])

Duracell, Energizer,

Varta

Samsung, Panasonic

De acuerdo a la tabla 3.5, las baterías alcalinas duran entre tres y diez veces más que

las salinas, por lo cual se planea el uso de baterías alcalinas alargando así el tiempo de uso

que se le puede dar al sistema antes de necesitar el cambio de batería. Las baterías

alcalinas son baterías desechables dado que no se pueden recargar, están formadas por

varias celdas electrolíticas en serie para generar energía eléctrica a partir de energía

química [12].

En este prototipo se emplea una batería de 9 V alcalina de dióxido de manganeso

marca “Duracell MN1604 6LR61” [12]; cuyas características son (ver apéndice B):

Tensión nominal:

Tensión de operación: a

Capacidad:


44

Peso:

Temperatura de operación: a .

Conector: PP3

Volumen:

Dimensiones estándar:

Forma: Prisma rectangular.

Regulador de voltaje

La alimentación del baumanómetro se realizó por medio de una batería de 9 V para

así asegurar su portabilidad, dado que los elementos del baumanómetro requieren una

alimentación de 5 V, es por ello que se usa un regulador de voltaje que se encarga de

entregar a los elementos analógicos y digitales una señal continua.

Un regulador de voltaje es un elemento que se encarga de aumentar o disminuir el

voltaje a su salida respecto a la entrada, además de asegurar que el voltaje proporcionado

sea fijo en un rango de corriente.

Algunos ejemplos de reguladores existentes en el mercado nacional se muestran en la

tabla 3.6.

Tabla 3.6. Tipos de reguladores.

Dispositivo Voltaje de

entrada (V).

Voltaje de salida

(V).

Corriente

máxima (A)

Ruido en el

voltaje de salida

Costo

ZA05-24-5D 18 - 75 5 0.5 <0.5% Vout + 50

m

$ 264.48

L4940 6.5 - 30 5 1.5 - $ 30.98

LM7805 7 - 35 5 1 42 µV/Vo $ 8.12

LM340 7.5 - 20 5 1 40 µV/Vo $ 55.68

El dispositivo seleccionado para el prototipo es el LM7805, las razones de esta

selección son porque presenta un bajo ruido en el voltaje de salida y ayuda a que el límite

superior del convertidor analógico digital sea estable, además de ser un dispositivo de

bajo costo en comparación con otros dispositivos de semejantes características (ver

apéndice B).

CAPÍTULO IV. CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO

45

CAPÍTULO IV. CONSTRUCCIÓN DEL

PROTOTIPO.

En este capítulo se realiza la construcción del prototipo, de cada una de sus partes

que lo componen físicamente como su construcción del circuito eléctrico, del circuito

impreso y de la construcción del chasis.

4.1 Construcción del circuito eléctrico.

El sistema comprende diferentes etapas con funciones específicas, estas están

constituidas por elementos electrónicos, mecánicos y de programación; a continuación se

detallan los elementos que las integran dando a conocer sus requerimientos, funciones y

estructuras para un óptimo desempeño dentro del prototipo.

4.1.1 Diseño y construcción de la etapa de sensado.

La etapa de sensado comprende a los sensores MPX5050DP para la presión media y

ritmo cardíaco y LM35 para la temperatura como se muestra en la figura 4.1.

Fig. 4.1. Etapa de sensado.


46

Sensor MPX5050DP.

Este sensor requiere de un sistema mínimo para su correcto funcionamiento (ver

figura 4.2), consta de tres capacitores utilizados para filtrar la señal proporcionada por el

sensor y su alimentación.

Fig. 4.2. Conexión del sensor de presión.

Este sensor de presión se encarga de dos instrumentos médicos: el baumanómetro y

el pulsómetro; para ambos es necesario medir la presión sanguínea como se muestra en la

figura. 4.3, donde la entrada de la medición es el brazalete el cual se conecta al paciente, la

electroválvula que se encarga de retener la presión de aire necesaria para la medición, el

sensor MPX5050DPregistra los cambios de presión enviados por el brazalete, enviando la

información al microcontrolador y este manipula los datos en voltaje para ser presentados

en la LCD.

Fig. 4.3. Esquema de la medición de la presión y del ritmo cardíaco.


47

Sensor LM35.

El sensor LM35 está constituido para trabajar en un rango amplio de temperatura

(ver apéndice B), donde la escala requerida para la medición es cubierta en su totalidad;

por tanto no son necesarios elementos externos para su funcionamiento. La conexión al

convertidor analógico digitales directa (pin RA2 del microcontrolador), necesitando

únicamente una fuente de alimentación (ver figura 4.4).

Fig. 4.4. Identificación de terminales del sensor de temperatura.

La medición de la temperatura corporal es directa como se muestra en la figura 4.5 dada

por tres fases: la medición de la temperatura del paciente, el procesamiento de los datos en

el microcontrolador y el desplegado de la información en el display.

Fig. 4.5. Diagrama de la medición de temperatura.

Los datos recolectados por el sensor LM35 son enviados a un convertidor analógico

digital de 10 bits, anclados a un rango de voltaje de 0 V a 5 V.


48

Por tanto la resolución que se obtiene en el convertidor analógico digital está dada por

la ecuación 4.1 [Apéndice B]:

(4. 1)

Dado que la resolución del convertidor analógico digital, es mayor que la del sensor

LM35, el microcontrolador es capaz de obtener datos fiables sin pérdida de información.

Esta información es procesada por el microcontrolador PIC18F4550 para poder mostrarla

en forma visual en la LCD.

4.1.2 Diseño y construcción de la etapa de acondicionamiento

La etapa de acondicionamiento es referida a otras etapas para transmitir los datos

obtenidos por el sensor de presión al convertidor analógico digital integrado en el

microcontrolador PIC18F4550, estos elementos son: un filtro pasabanda, un amplificador

de voltaje y un acondicionador de nivel de voltaje como se muestra en la figura 4.6.

Fig. 4.6. Etapa de acondicionamiento del sensor MPX5050DP.

Amplificación del sensor MPX5050DP

El sensor MPX5050DP entrega una salida en voltaje de , dado que esta

relación de voltaje es muy baja respecto a la sensibilidad del convertidor analógico digital

del microcontrolador es necesaria una amplificación, además de que la señal proveniente

del sensor es cercana a para presiones bajas, por lo que la señal es montada a una

señal de voltaje continuo.


49

La amplificación se realiza con el amplificador operacional LM833, las ecuaciones 4.2

a la 4.6 describen el comportamiento de la amplificación.

(4. 2)

Donde: Ganancia en voltaje

Dado que:

1 mV =

(4. 3)

(4. 4)

Se obtiene una relación de voltaje a presión ( ).

(4. 5)

Este voltaje es entregado por el sensor MPX5050DP y al ser amplificado da como

resultado una relación de voltaje respecto a la presión de:

(4. 6)

Dado que las medidas máximas de presión son aproximadamente de el

voltaje máximo es de , lo que es permisible en el convertidor analógico digital ya

que su rango dinámico de voltaje va de a .

Esta señal amplificada es montada sobre un voltaje continuo de ; obtenido de

una diferencia de voltaje (circuito atenuador) del amplificador operacional LM833 (ver

figura 4.7).

Fig. 4.7. Divisor de voltaje.


50

Filtrado del sensor MPX5050DP

La señal proveniente del sensor de presión es filtrada para omitir frecuencias que

pudieran afectar la correcta medición de la presión y ritmo cardíaco.

Para esto se diseña un filtro pasa banda dividido en un filtro pasa altas a una

frecuencia de y un filtro pasa bajas a una frecuencia de Esta banda de

frecuencia contiene la información relevante para poder obtener las presiones y el ritmo

cardíaco [5].

Filtro pasa altas:

El sensor proporciona dos señales, la señal de oscilación ( ) y una señal

inherente al desinflado del brazalete ( ), se diseña un filtro de dos polos pasa alto

para bloquear la señal de la presión del brazalete antes de amplificar la señal de oscilación.

Si la señal del brazalete no se atenúa adecuadamente, la señal de oscilación no es constante

y la amplitud no tiene la misma referencia de comparación.

El filtro consiste en dos redes RC (ver figura 4.8) conectadas en cascada que

determinan dos cortes de frecuencia; estos dos polos se escogen para asegurar que el signo

de la oscilación no se pierda.

El primer polo se calcula con un filtro RC para la atenuación de la señal del brazalete.

La ecuación 4.7 representa la frecuencia de corte:

(4. 7)

Donde:

Resistencia

Capacitor


51

Fig. 4. 8. Etapa de filtro pasa altas de dos polos.

Sustituyendo los valores de las resistencias 4.8 y 4.9, se obtienen los cortes de

frecuencia que son mostrados en las ecuaciones 4.10 a 4.13, donde se definen como es la

frecuencia del primer polo y es la frecuencia del segundo polo:

Se proponen los valores de las resistencias de las ecuaciones 4.8 y 4.9:

(4. 8)

(4. 9)

(4. 10)

(4. 11)

(4. 12)

(4. 13)

Estas dos frecuencias (ver ecuaciones 4.10 y 4.13) garantizan que la señal de

oscilación proveniente del sensor MPX5050DP es filtrada para solo obtener las variaciones

obtenidas por la presión cardíaca y no por el movimiento inherente del brazalete, además

de que al ser la frecuencia de corte mayor a 0.01 Hz se elimina la señal de DC que se

pudiera contener.


52

Filtro pasa bajas:

El circuito de un filtro pasa bajas con caída de 40 dB se muestra en la figura 4.9 [8]:

Fig. 4. 9. Filtro pasa bajas con atenuación de -40 dB.

Para el diseño, se propone el siguiente procedimiento:

Se elige un valor de capacitor comprendido entre 100 pF y 0.1 µF.

Se definen las ecuaciones 4.14 a 4.19 como:

(4. 14)

Se define

(4. 15)

Se calcula el valor de R como:

(4. 16)

Donde:

(4. 17)

Frecuencia [

Frecuencia de corte

Proponiendo los valores de los capacitores:

(4. 18)

(4. 19)


53

Se obtiene por medio de la ecuación 4.16:

(4. 20)

Dado que el sistema cuenta con una amplificación previa no es necesaria la inclusión

de una resistencia de referencia ( ), por lo cual se sustituye por un corto circuito.

Se diseña un filtro pasa bajas para eliminar el ruido externo del circuito que pueda

afectar la medición del baumanómetro y del pulsómetro (ver figura 4.10).

Fig. 4.10. Filtro pasa bajas con caída de 40 dB.

Como se aprecia en el diagrama de la figura. 4.11 se utilizan resistencias, capacitores

de los valores anteriormente calculados y cuatro amplificadores operacionales de bajo

ruido LM833 de los cuales el filtro pasa altas se compone de los primeros dos

amplificadores operacionales de la parte superior derecha del circuito ( y ), seguido a

este el filtro pasa bajas ( ) y el circuito atenuador ) en la parte inferior.

Fig. 4.11. Circuito filtro pasabanda y amplificación.


54

4.1.3 Diseño y construcción de la etapa de inflado

La etapa de inflado está formada por los elementos que controlan el flujo de aire

necesario para medir la presión arterial y ritmo cardíaco; estos componentes son

conectados al microcontrolador por medio de un sistema que asegura su funcionamiento

por medio de pulsos digitales (ver figura 4.12), este sistema está integrado principalmente

por transistores de propósito general que se utilizaran como switch electrónico entre la

etapa de acondicionamiento digital (microcontrolador) y los elementos electromecánicos

descritos anteriormente.

Fig. 4.12. Etapa de inflado.

Como se muestra en la figura 4.12 el transistor a usar es el 2N3904, este transistor

posee las características siguientes (ver apéndice B):

Voltaje colector – emisor máximo:

Corriente de colector pico máxima:

Tiempo de retardo:

Entre las terminales de la microbomba, así como de las terminales de la

electroválvula se conecta un diodo 1N4001, de forma inversa al voltaje de alimentación

donde sus características se muestran a continuación (ver apéndice B).


55

Voltaje de inversa pico:

Corriente promedio:

Este elemento ayuda a controlar las corrientes en inversa que se pueden producir en

los embobinados de la electroválvula y la microbomba al ser encendidos, que afectan el

correcto funcionamiento del transistor.

Microbomba.

La microbomba se activa por medio de una señal enviada por el PIC18F4550, cuando

se inicia el inflado del brazalete se lleva a cabo paralelamente la medición hasta que la

presión ejercida por el este al paciente sea la correcta para obtener los datos de la presión

sanguínea, su identificación de terminales se muestran en la figura 4.13:

Fig. 4.13. Identificación de terminales de la microbomba usada en el prototipo.

CAFÉ.- Al colector del transistor 2N3904 y al cátodo del diodo 1N4001.

ROJO.- Conectado a la fuente de 5 V y al ánodo del diodo 1N4001.

Electroválvula.

La electroválvula se encarga de mantener un flujo constante de salida de aire para

un descenso de en el tiempo que se mide la presión y ritmo cardíaco, al

terminar estás, la electroválvula se libera para permitir el desinflado completo del

brazalete, la identificación de sus terminales de la electroválvula se muestran en la figura

4.14.


56

Fig. 4.14. Identificación de terminales de la electroválvula del prototipo.

NAR.- (naranja) GND (tierra)

AMA.- (amarillo) Abre la electroválvula.

VER.- (verde) Cierra la electroválvula.

4.1.4 Diseño y construcción de la etapa de procesamiento digital

El procesamiento digital se lleva a cabo en el microcontrolador PIC18F4550, este es el

encargado de controlar las diferentes etapas en una medición, el muestreo de datos

entregados de los sensores al convertidor analógico digital, el control de presión de aire en

el brazalete, la interpretación de los voltajes y la visualización de los datos en la LCD.

Su sistema mínimo se muestra en la figura 4.15.

Fig. 4.15. Sistema mínimo del PIC18F4550.


57

Para su aplicación al prototipo es requerido añadir elementos que permitan el control

de inicio de la medición, la visualización del correcto funcionamiento del

microcontrolador y su conexión a las otras etapas del sistema como se observa en la figura

4.16.

El control del sistema se lleva a cabo por medio de un programa incluido en el

microcontrolador (ver apéndice A), este programa secuencial se encarga de llevar a cabo la

medición, desde el inflado del brazalete, la toma de muestras de voltaje de los sensores, el

procesamiento de la información obtenida en el convertidor analógico digital y despliegue

de la información en la LCD.

Fig. 4.16. Etapa de procesamiento de digital del circuito.

4.1.5 Diseño y construcción de la etapa de visualización

Para la visualización de la presión sistólica, diastólica, media, ritmo cardíaco y

temperatura se requiere de un elemento gráfico, en este caso un display de cristal líquido

alfanumérico (ver figura 4.17).


58

Fig. 4.17. Identificación de terminales del display de cristal líquido.

El display cuenta con un ajuste de contraste en su terminal 12, donde al ser

conectado a tierra (0 V) se obtiene su mayor contraste, las terminales 13 y 14 proveen la

energía necesaria para su funcionamiento, las terminales 1, 2, 3, 4, 9, 10 y 11 son

conectadas al microcontrolador para la transferencia de información que se muestra en la

pantalla.

4.1.6 Diseño y construcción de la etapa de alimentación

La alimentación se divide en diferentes procesos debido a que es necesario separar la

alimentación de los elementos digitales y de bajo consumo de corriente de los analógicos

de alto consumo de corriente como son la electroválvula y microbomba.

La alimentación general del circuito se logra a partir de una pila alcalina de 9 V,

dado que los elementos electrónicos requieren un voltaje de 5 V, se utiliza un regulador de

voltaje positivo (figura 4.18 y Apéndice B).

Fig. 4.18. Identificación de las terminales del Regulador de voltaje positivo.

El circuito de la figura 4.19 muestra el diagrama de la etapa de alimentación:


59

Fig. 4.19.Diagrama etapa de alimentación.

El circuito de la figura 4.18 muestra la conexión básica para poder emplear el circuito

integrado LM7805, como la alimentación se divide en una parte analógica de potencia y

una digital de bajo consumo de corriente (ver figura 4.19) es necesario emplear dos

reguladores para cada alimentación como se muestra en la figura 4.20.

Fig. 4.20. Etapa de alimentación del prototipo.

El circuito completo del sistema integrado por todas sus etapas se muestra en la figura

4.21 donde se observa la etapa de sensado, la etapa de acondicionamiento para el sensor

de presión, la etapa de procesamiento digital, la etapa de inflado y la etapa de

visualización, así como la etapa de alimentación que es la encargada de dar la energía

suficiente al sistema para su correcto funcionamiento.


60

Fig. 4.21. Diseño completo del circuito electrónico.


61

4.2 Construcción del circuito impreso.

El diseño mostrado en la figura 4.21 se transfiere a un modelo de impresión como se

muestra en la figura 4.22. Donde se aprecia la cara superior e inferior del circuito impreso

del tipo de doble cara; colocados de tal forma que el área de soldado sea la óptima posible

donde los elementos, se mantienen lo más cercanos posibles entre sí para disminuir el

ruido en pistas.

Fig. 4.22. Circuito impreso de las caras superior e inferior.

En las figuras 4.23 A) y B) se muestra el circuito impreso de la cara superior e

inferior, respectivamente, procurando que el diseño contemple el suficiente espacio para

despreciar el ruido térmico que se pudiera producir en los elementos; para protección de

ruidos externos que se puedan producir durante la toma de mediciones se utiliza una

máscara que recubre a las líneas de conexión ligado a la tierra del circuito.


62

A) B)

Fig. 4.23. A) Cara superior y B) Cara inferior del diseño de la placa de fibra de vidrio.

El método que se utiliza en la elaboración del circuito impreso es planchado. Sin

embargo, al ser una placa de doble cara, en la cara superior del circuito impreso se montan

los elementos a soldar y en la cara inferior del circuito impreso, se procede a soldar la

mayoría de los elementos; en la figura 4.24 se observa la cara inferior previamente

soldados los componentes, en las figuras 4.25, 4.26 y 4.27 se encuentran los componentes

físicamente correspondientes a la cara superior.

Fig. 4.24. Cara inferior (Cara de soldadura).


63

Fig. 4.25. Cara superior (vista 1).




64

4.3 Construcción del chasis.

Se utiliza una caja de polimetilmetacrilato (acrílico) que tiene como propiedades [14]:

Transparencia

Resistencia eléctrica

Densidad 1.195

Constante dieléctrica a de

Sus medidas son:

Largo: 18 cm.

Ancho: 15 cm.

Alto: 5cm.

Dichas medidas son para que la placa y sus circuitos electrónicos y mecánicos tengan

una distribución que no afecte la parte eléctrica con la mecánica.

Se perforaron ocho orificios necesarios para sacar los componentes del prototipo (ver

figura 4.28).

Fig. 4.28. Construcción del chasis (caja perforada).


65

Los orificios que se necesitan son para el botón principal (de encendido y apagado),

de reinicio, de inicio, led de encendido, salida del manguito, de aire y del sensor de

temperatura, así como el orificio para sujetar la microbomba.

En la figura 4.29 se observa el proyecto con sus etiquetas correspondientes para

señalar sus componentes, indicando la posición de cada una de las partes relevantes del

sistema; observando que los elementos electromecánicos se encuentran separados de los

elementos analógicos y digitales para disminuir el ruido electromagnético que se produce

al accionarlos.

El sensor de temperatura y el brazalete inflable se encuentran en una posición

semejante del chasis para así poder conectarlos al paciente de manera cómoda, sin la

necesidad de mover el aparato en cada conexión.

Fig. 4.29. Prototipo (señalando componentes).

En las figuras 4.30 y 4.31 se observa el prototipo terminado para su uso, indicando por

medio de etiquetas los botones de reinicio y encendido, así como el nombre de la tesis y

sus elaboradores.


66

Fig. 4. 30. Chasis del prototipo.

Fig. 4. 31. Prototipo terminado.

CAPÍTULO V. PRUEBAS Y RESULTADOS

67

CAPÍTULO V. PRUEBAS Y RESULTADOS.

En este capítulo se muestran las pruebas realizadas y los resultados obtenidos del

sistema para comprobar su fiabilidad, respecto a los parámetros requeridos y su correcto

funcionamiento.

Se inicia haciendo pruebas simuladas desde la etapa de sensado, acondicionamiento,

inflado, procesamiento digital y visualización, con la finalidad de observar su

comportamiento ideal del circuito eléctrico. El programa de simulación de circuitos

programables PROTEUS, facilita observar sus gráficas y/o simular el funcionamiento del

prototipo.

Anteriormente a realizar las pruebas físicas, se construyen los circuitos previamente

diseñados y se realizan pruebas simuladas, para poder obtener su calibración de la etapa

de sensado, rectificar la amplificación y verificar que las frecuencias de corte del filtro

pasabanda sean las que satisfacen los requerimientos del prototipo. Sin embargo, cabe

señalar que para estas pruebas es necesario elaborar un programa encargado de procesar

los datos obtenidos por la etapa de sensado, y este se elabora en el compilador MPLab IDE

versión 8.3 de Microchip con las librerías pertinentes MCC18 versión students. Este

sistema es organizado llamando funciones encargadas de realizar tareas específicas del

proyecto en el programa principal como lo hace la programación POO (Programación

Orientada a Objetos), es programado en lenguaje C++ (ver apéndice A) para

posteriormente llevarlo a la etapa de visualización.

5.1 Pruebas simuladas.

Las pruebas realizadas al proyecto se dividen en etapas, donde cada una de estas

cumple con su función, observando el comportamiento real de los dispositivos empleados

en el prototipo.

Los elementos seleccionados anteriormente se someten a una simulación digital (ver

figura 5.1) donde se puede verificar su comportamiento ideal bajo parámetros regulados

de trabajo.


68

El software de diseño electrónico desarrollado por Labcenter Electronics, Proteus

(ver figura 5.1) es utilizado para realizar una simulación en el tiempo, mientras que para

obtener el comportamiento del sistema en la frecuencia se utiliza el software OrCAD

(Oregon CAD), con estos dos programas de simulación es posible verificar los datos

obtenidos anteriormente en el capítulo 4, ya que son viables para la aplicación designada

en el prototipo.

Fig. 5. 1 Simulación del prototipo en Proteus.

5.1.1 Etapa de sensado

La etapa de sensado incluye la toma de presión, ritmo cardíaco y temperatura, cada

una con su respectivo sensor y acondicionamiento, si así lo requiere.


69

Este circuito (ver figura 5.2) simula la salida del sensor de presión MPX5050DP

(RV2) conectado a la salida del filtro pasabanda (RV4), para su simulación es necesario ir

variando manualmente las dos resistencias que se encuentran conectadas al circuito.

Al ser la variación de forma manual es innecesario incluir al circuito elementos que

pudieran simular a la microbomba y electroválvula dado por los cambios que estos

elementos producen en el prototipo, estos valores son ajustados por medio de las

resistencias variables RV2 y RV4.

Fig. 5. 2 Simulación del sensor de presión.

El circuito de la figura 5.3 corresponde al sensor de temperatura LM35, en el

simulador PROTEUS es posible variar la temperatura grado por grado, dando un voltaje

de salida proporcional a , este sensor se conecta directamente al PIC18F4550

dado que no requiere pasar por la etapa de acondicionamiento.

Fig. 5. 3 Simulación del sensor de temperatura.


70

5.1.2 Etapa de acondicionamiento.

El circuito propuesto en el capítulo anterior (figura 4.6) para el acondicionamiento

de la señal proveniente del sensor MPX5050DP es simulado en el software OrCAD Pspice

para visualizar el comportamiento de la amplificación de la señal y los cortes en frecuencia

del filtro pasabanda.

La etapa de acondicionamiento consta de un filtro pasa altas con una frecuencia de

corte en , al cual se le ha integrado un amplificador de voltaje y un filtro pasa bajas

con una frecuencia de corte en . Para su simulación se propone a la entrada un

voltaje de , dado que la amplificación es de se obtiene a la salida del sistema un

voltaje máximo de .

Como se observa en la figura 5.4 el filtro pasa altas, tiene una amplitud máxima de

(cursor A1) a , y a una frecuencia de la señal cae un de su

valor máximo (cursor A2) siendo esta .

Fig. 5. 4 Gráfica del filtro pasa altas.

En la figura 5.5 se muestra el comportamiento del filtro pasa bajas, donde se observa

que a una frecuencia de (cursor A1) se tiene una amplitud máxima de y a la

frecuencia de (cursor A2) la señal decae un de su valor dando un

voltaje de


71

Fig. 5. 5 Gráfica del filtro pasa bajas.

Con la simulación del filtro pasa banda se observan las frecuencias de corte que tiene

el circuito, siendo estas de (ver figura 5.4, cursor A2) y (ver figura 5.5,

cursor A2), con lo cual se aprecia que son muy cercanos a los valores propuestos en el

capítulo anterior ( y ), y que estos valores son aceptables para el correcto

funcionamiento del prototipo en la obtención del ritmo cardíaco y presión arterial.

5.1.3 Etapa de visualización

Dentro de las librerías del software Proteus se puede localizar un elemento que simula

el funcionamiento de una LCD de 16x2 (ver figura 5.6) como la que se utiliza en el

prototipo.

Fig. 5. 6 Display LCD en Proteus.


72

5.2 Pruebas físicas

Posteriormente a la simulación de las etapas del sistema se procede a observar el

comportamiento real de los elementos físicos usados en el prototipo, verificando los datos

obtenidos de sus hojas de especificaciones y simulaciones por medio de software.

5.2.1 Caracterización de los sensores

Para poder comprobar el correcto funcionamiento del sensor de presión MPX5050DP

y del sensor de temperatura LM35, se observa su comportamiento a diferentes puntos de

trabajo y se comparan con patrones preestablecidos por el fabricante o con otro dispositivo

de referencia.

Caracterización del sensor MPX5050DP.

El sensor MPX5050DP es de tipo diferencial con respuesta lineal de voltaje respecto a

la presión diferencial ejercida sobre sus dos terminales, en la figura. 5.7 se observa la

gráfica de los valores reales comparados con los valores mostrados en su hoja de

especificaciones proporcionada por el fabricante (ver apéndice B).

Fig. 5. 7 Caracterización del sensor de presión.

Los valores de presión medidos en la caracterización son similares a los datos

proporcionados por el fabricante, lo que asegura un correcto funcionamiento del sensor en

los rangos de presión requeridos para el proyecto.

0

50

100

150

200

250

Pre

sió

n (

mm

Hg)

Voltaje (V)

Caracterización MPX5050DP

Presión Medida

Presión Referencia


73

Caracterización del sensor LM35.

En la caracterización del LM35 se comparan los valores obtenidos del sensor, con los

valores referencia de un termómetro de mercurio (ver figura. 5.8), estos valores se

registraron desde una temperatura de a más de . Con un lapso entre medidas

aproximado de ; se verifico que los valores de temperatura son similares, con los que

se obtiene un sensor viable para usarse en la obtención de la temperatura corporal.

Fig. 5. 8Caracterización del sensor de temperatura.

5.2.2 Visualización de la etapa de acondicionamiento

Posteriormente a la fabricación de la etapa de amplificación, se realiza un número de

mediciones donde el sensor MPX5050DP y la salida de la etapa de acondicionamiento son

conectados a un osciloscopio (Tektronix TDS 210) con el fin de ver de manera visual el

funcionamiento de estos dos elementos y poder corroborar que funcionan de manera

correcta.

En las figuras 5.9, 5.10 y 5.11 se observan las gráficas obtenidas por diferentes tomas

de medición, realizadas con el prototipo corroborando el funcionamiento del sensor de

presión y la etapa de acondicionamiento.

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

0.3

5

0.3

61

0.3

65

0.3

69

0.3

75

0.3

81

0.3

84

0.3

91

5

0.3

95

0.4

02

0.4

08

7

0.4

21

5

0.4

31

0.4

38

9

0.4

5

Tem

pe

ratu

ra (

°C)

Voltaje (V)

Caracterización LM35

Temperatura Referencia

Temperatura Medida


74

Fig. 5.9. Gráfica presión sanguínea y pulsos por minuto, prueba 1.




75

Las figuras 5.9, 5.10 y 5.11 muestran la salida del sensor MPX5050DP y la salida del

filtro pasa banda amplificada. Como se observa, la salida del sensor es una línea recta

decreciente, esta representa el momento de desinflado del brazalete. Por otra parte se

puede ver que los pulsos forman una curva creciente hasta la presión media y de este

punto hasta el final de la medición es decreciente.

Los pulsos por minuto se toman en cada pico de los pulsos, contando en un intervalo

de tiempo, se puede obtener la medición estándar de los pulsos por minuto.

En la figura 5.13 se muestra que cada cuadro representa un intervalo de 2.5

segundos, y que en un intervalo de 6 cuadros existen 18 pulsos, con estos datos se puede

calcular el número de pulsos por minuto de acuerdo a la ecuación 5.1.

(5. 1)

Fig. 5.12. Número de pulsos en una medición.

5.2.3 Mediciones en la etapa de inflado

La etapa de inflado consiste en el control del flujo de aire del brazalete, en esta etapa

es necesario medir la corriente consumida por los elementos de potencia, estos son la

microbomba y la electroválvula.


76

La microbomba al ser integrada principalmente por un motor presenta una corriente

pico al encendido, una corriente mínima para el inicio del inflado del brazalete donde este

no presenta resistencia al inflado, y una corriente máxima que se da al llegar al punto

máximo de inflado del brazalete ( ).

Estas corrientes dan como resultado los siguientes valores mostrados en la tabla 5.1

Tabla 5.1. Valores de corriente en la microbomba.

Etapa Valor de corriente Medición de corriente

Encendido Corriente pico (transitorio) 280 mA

Inicio del inflado Corriente mínima (inicial) 180 mA

Fin del inflado Corriente máxima (final) 240 mA

La electroválvula se encarga de mantener un flujo constante de salida de aire en el

brazalete, para lo cual se mantiene cerrada, al llegar al mínimo medible de presión del

sistema ( ) esta se abre con un impulso de voltaje entre sus terminales.

La electroválvula al ser de doble polo solo es necesario controlarla de forma discreta

con un único pulso de de duración para cerrarla o abrirla.

Estos pulsos generan una corriente en su embobinado, de valores medibles que se

muestran a continuación en la tabla 5.2

Tabla 5.2. Valores de corriente electroválvula.

Etapa Proceso Medición de corriente

Inicio de inflado del

brazalete Cierre de la electroválvula 100 mA

Fin de la medición de

presión y ritmo cardiaco

Abertura de la

electroválvula 100 mA

5.2.4 Pruebas con el prototipo terminado.

Al finalizar las pruebas parciales al prototipo se procede a realizar mediciones

completas a los pacientes. Con lo cual se observan los pasos que conlleva dicha medición

(ver figura 5.13).


77

Fig. 5. 13. Toma de medición con el prototipo.

La medición que se observa en la figura 5.13 conlleva pasos ilustrados en el display

digital los cuales se muestran en la figura 5.14.

Fig. 5. 14. Visualización del proceso de medición.

Al concluir con la toma de datos por medio de los sensores de presión y

temperatura, es desplegada la información de presión, ritmo cardíaco y temperatura en la

LCD (ver figura 5.15).


78

Fig. 5. 15. Desplegado de datos en la LCD.

Donde:

P: Presión sistólica/ diastólica [ ]

PM: Presión media [ ]

BPM: Ritmo cardíaco [ ]

T: Temperatura [ ]

5.3 Resultados.

En la tabla 5.3 se muestran los datos y en la figura 5.16 la gráfica de la presión sístole

y diástole tomada a las .por un periodo de 9 días, de una mujer de 23 años, se

observan cuatro parámetros de presión, de los cuales dos de ellos son medidos por un

especialista médico para corroborar el funcionamiento del prototipo.

Donde:

PS= Presión sístole.

PD= Presión diástole.


79

Tabla 5. 3 Presión de una mujer de 23 años.

No. de Día PS Referencia PD Referencia PS Medida PD Medida

1 110 70 109 70

2 110 90 109 91

3 100 70 100 68

4 110 90 110 92

5 115 90 116 92

6 110 90 109 93

7 110 70 109 71

8 120 90 116 90

9 110 90 110 92

Por otro lado se observa que el margen de error (ver ecuación 5.1) entre los días no es

muy alto, por lo tanto se constata que el equipo funciona correctamente con un margen de

error descrito en la tabla 5.5.

(5.1)

Donde:

Error [%]

= Presión de referencia

Presión medida por el prototipo

Fig. 5.16. Gráfica presión mujer 23 años.

0

20

40

60

80

100

120

140

Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 Día 6 Día 7 Día 8 Día 9

Presión de una mujer de 23 años

PS REFERENCIA

PD REFERENCIA

PS MEDIDA

PD MEDIDA


80

En la tabla 5.4, se observa la respuesta de la presión de un hombre de 23 años; en la

figura 5.17 muestra los resultados obtenidos en forma gráfica de las presiones sístole y

diástole, monitoreadas en un lapso de 9 días y comparadas con mediciones de un

especialista médico. Tabla 5. 4 Presión de un hombre de 23 años.

No. de Día PS Referencia PD Referencia PS Medida PD Medida

1 125 90 126 95

2 127 95 127 96

3 127 93 128 94

4 124 90 125 90

5 125 100 126 98

6 126 90 126 93

7 125 90 125 92

8 125 100 126 98

9 127 95 124 97

Fig. 5.17. Gráfica presión hombre 23 años.

La tabla 5.5 se refiere al porcentaje de error que existe en el aparato médico realizado

en este prototipo, los errores son obtenidos según el día de la medición y a su vez el error

qué tiene por completo el sistema de monitoreo de signos vitales que es de 1.3463%.

0

20

40

60

80

100

120

140

Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 Día 6 Día 7 Día 8 Día 9

Presión de un hombre de 23 años

PS REFERENCIA

PD REFERENCIA

PS MEDIDA

PD MEDIDA


81

Tabla 5.5. Porcentaje de error de la medición de presión.

Error en PS Mujer

(%)

Error en PD Mujer

(%)

Error en PS Hombre

(%)

Error en PD Hombre

(%)

Porcentaje de error (%)

Día 1 0.917431193 0 0.793650794 5.263157895

Día 2 0.917431193 1.098901099 0 1.041666667

Día 3 0 2.941176471 0.78125 1.063829787

Día 4 0 2.173913043 0.8 0

Día 5 0.862068966 2.173913043 0.793650794 2.040816327

Día 6 0.917431193 3.225806452 0 3.225806452

Día 7 0.917431193 1.408450704 0 2.173913043

Día 8 3.448275862 0 0.793650794 2.040816327

Día 9 0 2.173913043 2.419354839 2.06185567

ERROR PROMEDIO

0.8866744 1.688452651 0.709061913 2.101318019 1.346376746

Aparato médico (mediciones de referencia)

Baumanómetro aneroide (ver figura 5.18).

Modelo: HC-1000

Marca: Home Care

Especificaciones:

Brazalete 100% algodón ajustable. Manómetro con maquinaria tipo japonés y seriada

Cámaras y mangueras de látex de alta calidad. Perilla de látex color negro. Válvula y filtro

metálicos. Escala del manómetro: 0 a . Color: Azul [17].

Lugar de medición: D.F.

Hora

Temperatura:

Húmeda relativa:

Presión atmosférica:


82

Fig. 5. 18. Instrumento patrón.

En la figura 5.19 se puede observar una toma de signos vitales visualizando en la

LCD los pasos que el sistema realiza, la conexión al paciente, la toma de muestras y el

procesamiento de los datos obtenidos.

Fig. 5. 19. Toma de signos vitales.

Al terminar el procesamiento de los datos, el sistema procede a mostrar la presión

sistólica, diastólica, media, ritmo cardiaco y temperatura en el display.

Fig. 5. 20. Visualización de los signos vitales.

CONCLUSIONES

83

CONCLUSIONES.

El proyecto se enfoca en la obtención de un diagnóstico fiable de algunos de los

signos vitales muestreados en un chequeo médico, estos son la presión sanguínea, ritmo

cardíaco y temperatura corporal. Se incluye como punto relevante la obtención de la

presión media, dada la importancia en algunas ramas de la medicina por proporcionar

datos que ayudan a detectar problemas de salud graves como por ejemplo la insuficiencia

renal, esta medición se obtiene utilizando el método oscilométrico, este entrega de forma

precisa el valor, por tanto es un dato confiable, y por medio de procesamiento digital de

datos es posible obtener la presión sistólica, diastólica y ritmo cardíaco, que son datos

importantes para conocer el estado físico de un paciente.

El prototipo se somete a pruebas de calidad, como es la caracterización de los

sensores, donde se aprecia que las mediciones entregadas por estos son similares a los

instrumentos patrón, dando un porcentaje de error para el caso del sensor de presión de

y para el sensor de temperatura de , indicando que son confiables a la

hora de medir los signos vitales del paciente.

El sistema se construye de forma tal que los elementos a usar son de un consumo no

mayor a el que puede proveer la fuente de alimentación, por ser un equipo portátil la

fuente es una batería alcalina de , Duracell MN1604 6LR61 la cual es capaz de entregar

hasta , siendo reajustada en voltaje hacia dos fuentes encargadas de alimentar la

parte analógica de potencia y la parte digital del sistema. Donde el consumo máximo de

corriente es de , y dado que este consumo es menor al suministrado se visualiza

que la vida útil de la batería puede ofrecer un aproximado de mediciones antes de

requerir un cambio.

El prototipo es fabricado con elementos de fácil adquisición en el mercado nacional

lo que asegura su reproducción y refacciones si así se requirieren.

De acuerdo a los resultados obtenidos en el capítulo 5 se cumple con los requisitos

de uso para la toma de signos vitales, ya que el margen de error mostrado en las diferentes

mediciones y pruebas realizadas es de y de acuerdo a la norma oficial

mexicana NOM-009-SCFI-1993 (ver apéndice D) sobre los instrumentos de medición

esfigmomanómetros para medir la presión sanguínea del cuerpo humano el error máximo

no debe exceder por lo que este dispositivo cumple con dicha norma.

CONCLUSIONES

84

Por lo tanto el proyecto cubre los objetivos de este trabajo cumpliendo con cada

punto específico, entregando un dispositivo capaz de ser usado en el ámbito clínico de

forma segura y confiable (ver apéndice E).

BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

85

BIBLIOGRAFÍA.

[1] Simel D.L. “Approach to the patient: History and physical examination”. Gollman’s

Cecil Medicine.24a. edición. Philadelfia, U.S.A., 2011.

[2] Drake Richard L., Wayne Vogl y W.M. Adam Mitchell. “GRAY Anatomía para

estudiantes”. 1a Edición. Elseiver España, S. A., 2007.

[3] Tortora Gerard J. y Anagnostakos Nicholas P. “Principios de Anatomía y fisiología”.

Harla. 5a edición. México, D.F., 1989.

[4] O’Rourke, Robert, Walsh Richard and Fuster Valentin. “Hurt´s the heart” Handbook of

cardiology. Mc Graw Hill. 12a edición. U.S.A. 2009.

[5] Guyton, Arthur C. y Hall John E. “Tratado de la fisiología médica”. Interamericana. Mc

Graw Hill. 11a edición. México, 1992.

[6] Bronzino, Joseph D. “The biomedical engineering handbook, medical devices and

system”CRC Press. 3ra edición. U.S.A, 2006.

[7]Aguirre A, Corpas A, Limona A. “Enciclopedia de la Enfermería”. Océano. Barcelona,

1998.

[8] Coughlin Robert F. y Driscoll Frederick F. “Amplificadores Operacionales y Circuitos

Integrados lineales“. Pearson Prentice Hall. 5a edición. México, 1999.

[9] www.nlm.nih.gov/

Investigaciones científicas de los problemas que causan la presión arterial por el Instituto

Nacional del Corazón, los pulmones y la sangre (11/07/13)

[10] www.fac.org.ar/1/publicaciones/libros/index.php

Se consulto para leer en línea libros y artículos sobre cardiología y presión arterial

(12/07/13)

[11] www.afinidadelectrica.com.ar/articulo.php?IdArticulo=205

Conocer las características y diserción de una batería de 9 V (25/08/13)

[12] www.revista.consumer.es/web/es/200302…

Se obtienen las tablas comparativas después de una estadística de baterías (pilas 9 V).

(25/08/13)

[13] www.datasheetcatalog.com

Se consulta para las especificaciones de los componentes a usar en el prototipo.

[14] www.plasticosferplast.com

Nombre especifico del acrílico (26/10/13)

[15] www.homecare.com

Especificaciones del instrumento médico patrón modelo HC-1000 (29/10/13)

[16] www.smn.cna.gob.mx

Servicio meteorológico para la presión atmosférica y humedad (30/10/13)

APÉNDICE A

86

APÉNDICE A. PROGRAMA PARA EL MICROCONTROLADOR. //Librerias.

#include<p18f4550.h>

#include<delays.h>

#include<lcd_puertod.h>

#pragma config WDT = OFF

#pragma config LVP = OFF

#pragmaconfig FOSC = XT_XT

En esta parte se realiza la declaración de las librerías a

usar.

Así como la programación básica del funcionamiento del

PIC18F4550.

//Funciones

voidConf_IRB (void);

void ISR_H (void);

voidConf_ADC (void);

voidConf_P (void);

void M_LCD (char *);

void Conf_T1 (void);

void Resultados (void);

Las funciones se encargan de:

Mantener de forma lógica el programa en el menú

principal. Inicializar las funciones básicas del sistema.

Configurar el PIC18F4550 para su funcionamiento como

procesador de datos y controlador del proceso de

medición de presión, temperatura y ritmo cardíaco.

#define sensor1 0x00



Declaración de registros de entrada de los convertidores

analógico digital.

unsigned long total,siss = 0,siss1 = 0,

diaa = 0,diaa1 = 0,presion[],pulso[],pulso1[],

pulsomedia,pulso2 = 0,pulso3 = 0,

presion1= 0,presion2= 0,temperatura = 0,

temp1 = 0,valores[],pulsom = 0,npulso = 0,

pulsom1 = 0;

Declaración de variables del tipo no signados de 32 bits.

unsigned inti=0,j=0,k=0,im=0,j1=0,k1=0,

j2=0,ime=0,im1,im2,j3=0,jp = 0,jp1 = 0,jp2 = 0,

j11 = 0, j22 = 0,jpulso = 0,x = 0,z = 0,y = 0,

w = 0,tiempop = 0,tiempop1 = 0,

tiempop2 = 0,pulsomin = 0,contp = 0,

contp1 = 0,contador = 0;

Declaración de variables del tipo no signado de 16 bits.

int cont = 0,punto = 0,apre = 0,

csensor = 0,csen = 0;

Declaración de variables tipo entero de soporte del

programa, inicializados en 0.

char cuenta = 0,

resultado [] = "000000",

syd[] = "P:",

pmm[] = "PM:",

pul[] = "BPM:",

tem[] = "T:",

puntoz[] = ".",

diagonal[]="/",

msj1[]="INFLANDO",

msj2[]="TOMANDO",

msj3[]="MEDIDAS",

msj4[]="PROCESANDO DATOS",

msj5[]=".....", *p;

Declaración de variables del tipo carácter que serán

visualizados en el desplegado en LCD.

APÉNDICE A

87

#pragmacodehigh_vector_section = 0x08

voidhigh_vector (void)

_asm

goto ISR_H

_endasm

#pragmacode

#pragmainterruptISR_H

Reservación de memoria para las interrupciones de alta

prioridad del PIC18F4550 en la locación de memoria 0x08

void main (void)

Conf_P();

Conf_ADC();

Conf_IRB();

Conf_T1();

Inicializa_LCD();

Comando_LCD(BLINK_ON&CURSOR_ON);

RCONbits.IPEN=1;

INTCONbits.GIEH=1;

INTCONbits.GIEL=1;

while(1)

Programa principal donde se inicializa el PIC18F4550

como microcontrolador del proyecto.

Cuyas funciones son llamadas de forma cronológica.

voidConf_P (void)

TRISBbits.TRISB7 = 1; //Boton Inicio

TRISBbits.TRISB0 = 0;




TRISEbits.TRISE0 = 0;

PORTBbits.RB0 = 0;

PORTBbits.RB1 = 0;

PORTBbits.RB2 = 0;

PORTBbits.RB6 = 0;

PORTEbits.RE0 = 0;

Configuración de los puertos B y E como entradas y

salidas digitales, inicializando las salidas en 0.

voidConf_IRB (void)

INTCONbits.RBIF=0;

INTCONbits.RBIE=1;

INTCON2bits.RBIP=1;

Configuración las interrupciones por cambio de nivel en

el puerto B.

voidConf_ADC (void)

ADCON0 = 0x00;

ADCON1 = 0x0D; //0x0C

ADCON2 = 0x94;

Configuración del convertidor analógico digital.

void M_LCD (char *Let)

while (*Let)

Dato_LCD (*Let);

Let++;

Función encargada de mandar los caracteres del puerto D

a la LCD.

APÉNDICE A

88

void Conf_T1 (void)

TMR1H = 0x80;

TMR1L = 0x00;

T1CON = 0xCD; //1100 1101

Función de la configuración del TIMER1 a una frecuencia

de .

void ISR_H (void)

// BotonInicio

if (INTCONbits.RBIF)

INTCONbits.RBIF = 0;

if (PORTBbits.RB7 == 0)

Comando_LCD (CLEAR);

PORTBbits.RB0 = 1;

Delay1KTCYx (100);

PORTBbits.RB0 = 0;

Delay1KTCYx (50);

p = &msj1 [0];

Comando_LCD (DDRAM_L1 +4 );

M_LCD (p);

Delay1KTCYx (250);

Delay1KTCYx (250);

PORTBbits.RB2 = 1; //Acciona Bomba

PIE1bits.TMR1IE = 1;

IPR1bits.TMR1IP = 1;

PIR1bits.TMR1IF = 0;

Función de las interrupciones de alta prioridad del

microcontrolador, en esta parte del programa se lleva a

cabo el control así como el procesamiento de datos del

baumanómetro.

// ConvertidorAnalogico Digital

if(PIR1bits.ADIF)

PIR1bits.ADIF = 0;

total = ADRESH;

total = (total <<8)+ ADRESL;

total = total*488;

Los datos recibidos por el convertidor analógico digital se

manipulan de tal forma que los datos se pueden

visualizar como una representación del voltaje enviado

por los sensores.

// Interrupciónpor Timer if(PIR1bits.TMR1IF==1)

PIR1bits.TMR1IF = 0;

TMR1H = 0x9C;

TMR1L = 0x40;

ADCON0bits.ADON = 0;

PIR1bits.ADIF = 0;

IPR1bits.ADIP = 0;

PIE1bits.ADIE = 0;

El timer es configurado a un tiempo determinado de

acción para poder generar la frecuencia de trabajo del

microcontrolador: 20 Hz.

APÉNDICE A

89

// Sensor de Presion

if (csen == 1)

contador++;

if(total >= 192000) // 224000

if (punto == 0)

PORTBbits.RB2 = 0; // Pararbomba

punto = 1;


p = &msj2 [0];

Comando_LCD( DDRAM_L1 +4 );

M_LCD (p);

p = &msj3 [0];


M_LCD (p);

if (punto ==1 )

if (total <= 186000) //219600

presion [i] = total;

i++;

apre = 1;

if (total <= 60000 ) // 80000

T1CONbits.TMR1ON = 0;


PORTBbits.RB1 = 1; // Liberar válvula

Delay1KTCYx (100);

PORTBbits.RB1 = 0;

Resultados ();

if (csen == 2)

if (apre == 1)

pulso [j] = total;

pulso1[j]=pulso[j];

if (pulso[j] >= pulsom)

pulsom = pulso[j];

pulsom1 = pulsom;

pulsomedia=pulsom;

im = i-1;

presion1 = presion[im];

npulso = pulso [j];

if (npulso< 150000) w = 1;

if (npulso> 150000) x = 1;

if (w == 1 && x == 1)

contp ++;

w = 0;

x = 0;

j++;

tiempop++;

if (csen ==3)

PORTBbits.RB6 =~ PORTBbits.RB6;

temperatura = total;

k++;

Esta parte del programa se encarga de la distribución de

tiempos en el microcontrolador cambiando entre los

valores de presión y ritmo cardíaco; además de procesar

los datos obtenidos para poder determinar la presión

media, y el número de pulsaciones por minuto.

// Cambiar de sensor

if (csensor == 0)

ADCON0 = sensor1;

csen = 1;

if (csensor == 1)

ADCON0 = sensor2;

csen = 2;

if (csensor == 2)

ADCON0 = sensor3;

csen = 3;

csensor ++;

if (csensor>= 3) csensor = 0;


PIR1bits.ADIF = 0;

IPR1bits.ADIP = 1;

PIE1bits.ADIE = 1;

ADCON0bits.GO = 1;

Por cada cambio de bandera del timer se selecciona una

entrada del convertidor analógico digital para poder

obtener información de los tres sensores de forma

continua durante la medición.

APÉNDICE A

90

void Resultados (void)


p = &msj4 [0];

Comando_LCD( DDRAM_L1 +0 );

M_LCD (p);

Delay1KTCYx (200);

Delay1KTCYx (200);

Delay1KTCYx (200);

Delay1KTCYx (200);

Delay1KTCYx (200);


Esta función es llamada al final de la toma de muestras

del paciente, para llevar a cabo el procesamiento de los

datos y así determinar la presión sístole, diástole, el

número de pulsos por minuto y temperatura corporal.

// Imprime pulsos por minuto

p = &pul [0];


M_LCD (p);

contp1 = contp / 2;

tiempop1 = tiempop * 80;

tiempop2 = 60000 / tiempop1;

pulsomin = contp1 * tiempop2;

while (cuenta <6)

resultado [cuenta] = ((pulsomin)%10)+0x30;

pulsomin /= 10;

cuenta++;

cuenta = 0;

Comando_LCD (DDRAM_L2 +4);

Dato_LCD(resultado[2]);





Los datos obtenidos por el pulsómetro del

microcontrolador son mandados a la LCD para su

visualización.

// Desplegapresion media

p = &pmm [0];


M_LCD (p);

presion2 = presion1/12;

while (cuenta <6)

resultado [cuenta] = ((presion2)%10)+0x30;

presion2 /= 10;

cuenta++;

cuenta = 0;







Es esta parte de la función los datos de la presión media

son mandados a la LCD para su visualización.

APÉNDICE A

91

// Desplega La Temperatura

p = &tem [0];


M_LCD (p);

temp1 = temperatura;

p = &puntoz [0];


M_LCD (p);

while (cuenta <6)

resultado [cuenta] = ((temp1)%10)+0x30;

temp1 /= 10;

cuenta++;

cuenta = 0;







Se despliega el valor de la temperatura del paciente en la

LCD.

//Despliega presiones

p = &syd [0];


M_LCD (p);

p = &diagonal [0];


M_LCD (p);

im1 = im-60;

im2 = im+38;

siss = presion[im1];

siss1 = siss/12;

diaa = presion[im2];

diaa1 = diaa/12;

while (cuenta <6)

resultado [cuenta] = ((siss1)%10)+0x30;

siss1 /= 10;

cuenta++;

cuenta = 0;







while (cuenta <6)

resultado [cuenta] = ((diaa1)%10)+0x30;

diaa1 /= 10;

cuenta++;

cuenta = 0;







Los datos obtenidos de presión media son procesados

para poder obtener a partir de ella los valores de presión

sístole y diástole, para enviar estos datos a la LCD.

APÉNDICE B

92

APÉNDICE B.HOJA DE ESPECÍFICACIONES.

DATASHEET MPX5050DP.

APÉNDICE B

93

APÉNDICE B

94

APÉNDICE B

95

DATASHEET LM35.

APÉNDICE B

96

APÉNDICE B

97

APÉNDICE B

98

APÉNDICE B

99

DATASHEET LM833.

APÉNDICE B

100

APÉNDICE B

101

DATASHEET 1N4001.

APÉNDICE B

102

DATASHEET 2N3904.

APÉNDICE B

103

APÉNDICE B

104

DATASHEET PIC18F4550.

APÉNDICE B

105

APÉNDICE B

106

DATASHEET LM7805MC.

APÉNDICE B

107

APÉNDICE B

108

DATASHEET BATERÍA.

APÉNDICE B

109

APÉNDICE B

110

BATERÍAS ALCALINAS.

Marca VARTA CEGASA ENERGIZER DURACELL

Designación LR6 alcalina LR6 alcalina LR6 alcalina LR6 alcalina

Precio (euros) 0,80 0,79 1,06 1,02

Información y protección al consumidor

Compliancia electromagnética Conforme Conforme Conforme Conforme

Instrucciones de uso y mantenimiento Conforme Conforme Conforme Conforme

Información de seguridad Conforme Conforme Conforme Conforme

Garantía No indica No indica No indica No indica

Características técnicas

Peso (g) 22,85 23,51 24,40 23,99

Dimensiones (longitud x diámetro cm) 50x14 50,3x14 50,2x14 50,1x14

Tensión nominal (V) 1,5 1,5 1,5 1,5

Tensión en vacío (V) 1,611 1,604 1,591 1,591

Aspecto exterior y acabado Bien Bien Muy bien Muy bien

Aptitud a la función

Duración continua

- Resistencia 75 © (radios) (horas:min) 165:08 171:03 165:59 162:39

- Resistencia 10 © (walkmans) (horas:min) 18:02 18:49 19:05 17:13

- Resistencia 3,9© (juguete a radiocontrol) (horas:min) 5:48 6:10 6:51 4:48

- Resistencia 1© (flash cámara) (horas:min) 0:51:27 0:44:55 0:54:40 0:48:10

Calentamiento Mal Muy Mal Mal Mal

Funcionamiento continuo Muy bien Muy bien Muy bien Muy bien

Funcionamiento discontinuo Muy bien Bien Muy bien Normal

Valoración global 3,8 3,5 3,4 3,8

Calidad global Muy bien Bien Bien Normal

APÉNDICE B

111

BATERÍAS SALINAS.

Marca SAMSUNG CEGASA VARTA PANASONIC

Designación R6 salina R6 salina R6 salina R6 salina

Precio (euros) 0,25 0,25 0,46 0,15

Información y protección al consumidor

Compliancia

electromagnética

Conforme Conforme Conforme Conforme

Instrucciones de uso y

mantenimiento

Conforme Conforme Conforme Conforme

Información de seguridad Conforme Conforme Conforme Conforme

Garantía No indica No indica No indica No indica

Características técnicas

Peso (g) 17,79 15,65 17,77 17,98

Dimensiones (longitud x

diámetro cm)

50x14 50x13,5 49,5x14 50,2x13,9

Tensión nominal (V) 1,5 1,5 1,5 1,5

Tensión en vacío (V) 1,651 1,615 1,677 1,587

Aspecto exterior y acabado Bien Normal Normal Muy bien

Aptitud a la función

Duración continua

- Resistencia 75 © (radios)

(horas:min)

50:41 66:27 65:05 60:51

- Resistencia 10 © (walkmans)

(horas:min)

6:00 6:22 5:59 4:55

- Resistencia 3,9© (juguete a

radiocontrol) (horas:min)

1:46 1:29 1:21 1:20

- Resistencia 1© (flash cámara)

(horas:min)

0:9:12 0:3:11 0:4:29 0:3:19

Calentamiento Normal Bien Bien Muy bien

Funcionamiento continuo Bien Muy bien Muy bien Mal

Funcionamiento discontinuo Muy bien Muy bien Bien Normal

Valoración global 3,9 4,0 3,5 3,4

Calidad global Muy bien Bien Bien Normal

APÉNDICE C

112

APÉNDICE C. LISTA DE COMPONENTES (COSTOS).

Etapas No

.

Valores de los

componentes

Descripción Costo

unitario

Costo

ETAPA DE SENSADO

1 LM35 Sensor de temperatura. $23.00 $ 23.00

1 MPX5050DP Sensor de presión. $ 308.00 $ 308.00

1 470 pF Capacitor cerámico. $ 1.00 $ 1.00

1 0.1 uF Capacitor cerámico. $ 1.00 $ 1.00


ETAPA DE

ACONDICIONAMIENTO

1 680 Ω Resistencia de precisión 1% a 1/4 W. $ 2.00 $ 2.00

1 115 KΩ Resistencia de precisión 1% a 1/4 W. $ 2.00 $ 2.00


1 100 uF Resistencia de precisión 1% a 1/4 W. $ 2.00 $ 2.00

2 2.2 uF Capacitor electrolítico a 25 V. $ 1.00 $ 2.00





1 47 nF Capacitor cerámico. $ 1.00 $ 1.00

4 LM833 Doble amplificador operacional. $ 5.00 $ 20.00

ETAPA DE INFLADO

1 Brazalete Brazalete estándar 44 cm (largo) X 14 cm

(ancho).

$ 40.00 $ 40.00

3 330 Ω Resistencia de precisión 1% a 1/4 W. $ 2.00 $ 6.00

3 1N4001 Diodo a 1 A. $ 1.00 $ 3.00

3 2N3904 Transistor de propósito general NPN. $ 2.00 $ 6.00

1 Microbomba $ 35.50 $ 35.50

1 Electroválvula $ 65.00 $ 65.00

ETAPA DE

PROCESAMIENTO DIGITAL

1 Microcontrolador PIC18F4550. $ 90.00 $ 90.00

ETAPA DE VISUALIZACIÓN

1 LCD Pantalla de cristal líquido (LCD) 16 X 2. $ 40.00 $ 40.00

ETAPA DE ALIMENTACIÓN

2 LM7805 Regulador de voltaje de 5 V a 1 A. $ 8.00 $ 16.00



APÉNDICE C

113

OTROS

1 Placa Placa fenólica de fibra de vidrio, doble cara

de Cobre, 10X10.

$ 15.00 $ 15.00

1 Cable 1 m. de cable. $ 2.50 $ 2.50

1 Cable 1 m. de cable plano de 16 hilos. $ 4.50 $ 4.50

8 Postes Postes de plástico. $ 2.00 $ 16.00

2 Switch Switch push botton. $ 1.00 $ 2.00

1 Switch Switch un polo. $ 5.00 $ 5.00

1 Led Micro led 6 mm de color rojo. $ 1.00 $ 1.00



Subtotal $ 735.49

Mano de obra $ 3134.70

TOTAL $ 3870.19

Mano de obra

Actividad Horas Costo por persona Costo total

Programación 5 $ 182.25 $ 364.50

Investigación 30 $ 1093.50 $ 2187.00

Construcción 4 $ 145.80 $ 291.60

Pruebas 4 $ 145.80 $ 291.60

Total $ 3134.70

Salario de $ 36.45 pesos la hora cotizado en Noviembre de 2013.

APÉNDICE D

114

APÉNDICE D. NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-009-SCFI-1993.

APÉNDICE D

115

APÉNDICE D

116

APÉNDICE D

117

APÉNDICE E

118

APÉNDICE E. INFORMACIÓN TÉCNICA DEL PROTOTIPO.

Pantalla: Pantalla digital LCD 16X2

Método de medición: Método oscilométrico

Rango de medición: Presión –

Pulsos: a latidos por minuto

Temperatura:

Precisión: Presión: ( )

Pulsos:

Temperatura:

Inflado: Inflado automático por microbomba

Desinflado: Desinflado automático rápido

Fuente de alimentación: Una pila alcalina 6LR61 de

Consumo:

Peso:

Dimensiones:

Circunferencia del brazalete: Adulto,

Material del brazalete: Nylon y poliéster

diseño y construccion de un sistema de monitoreo de signos vitales

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