medidor digita d presiÓel n arterial y ritmo cardiaco · venosa del ventrículo derecho a los...
TRANSCRIPT
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
TESIS DE GRADO
"MEDIDOR DIGITAL DE PRESIÓN
ARTERIAL Y RITMO CARDIACO"
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN
DEL TITULO DE INGENIERO EN
ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
CARLOS ANTONIO VAYAS VALDIVIESO
DICIEMBRE, 1981
Certifico que el presente trabajo
ha sido elaborado en su totalidad
por el Señor Carlos Antonio Vayas
Valdivieso.
ING. LUIS E^yBARAJAS S.
Director de Tesis
Í N D I C E
"MEDIDOR DIGITAL DE PRESIÓN ARTERIAL Y RITMO CARDIACO"
INTRODUCCIÓN
PAG,
11
PRUEBAS EN EL CONSULTORIO MEDICO DE LA
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL „ e ..... B . 3
CAPITULO'1 : GENERALIDADES SOBRE LA PRESIÓN ARTERIAL
Y EL RITMO CARDIACO.
1.1. Definición. ...» ....,«, „ 6
1.2. Estructura y funcionamiento del sistema cardio-
vascular. * 7
1.3. Presión sanguínea Sistólica y Diastólica ...... 10
1.4. Formas de medir la presión sanguínea ^
1.5*- Método Electrónico .... * 19
1. 6. ' Diagrama de bloques 20
CAPITULO 2 : DISEÑO ELECTRÓNICO DEL TENSIOMETRO DIGITAL.
2.1, Explicación del flujo de señales eléctricas de
presión y sonido . . . 23
PAG«
2.2, Diseño y construcción de cada bloque del
Q. 1 a g r ain O. B * e e « e « > e B e . c . . 0 < ) e . i } < i e « c e o . « c c i . ( < o o e . « . e
2.2.1. Transductor y linealizador de presión ......... 25
2.2.2. Conversor Análogo Digital ..............<,. 32
2.2.3. Control digital de señales .................... ^2
2.2.4 * Memorias y-display numérico ................... 48
2.2.5. Amplificadores y filtros para los sonidos de
2.2 e 6 0 Indicador de ritmo cardiaco .................... 61
CAPITULO 3 : PRUEBAS Y CONCLUSIONES.
3.1. Mediciones y Comentarios ^9
3.2. Rangos de operación 71
CAPITULO 4 : POSIBLES APLICACIONES DEL PROYECTO»
4.1. Exposición ce nuevas formas de medición » "73
4.2. Otros tipos de transductores de presión que
pueden usarse . . . . . 75
4.3. Ampliaciones posibles para la medición y
análisis del ritmo cardíaco 79
APÉNDICES:
Al. Forma de manejar el equipo. ....,«.. 83
PAG.
A2. Calibración y mantenimiento del equipo «... 86
A3 * Diagramas ....... ................................ 90
BIBLIOGRAFÍA.
INTRODUCCIÓN
La presión arterial es una medida biológica que nos
indica la calidad en que se encuentran las arterias y además
el funcionamiento del sistema cardiovascular.
El conocimiento de este parámetro es de gran impor-
tancia ya que gracias a esto se pueden detectar graves enfer_
medades provocadas principalmente por la civilización y que
muchas veces causan la muerte.
Existen varios métodos para la medición de la pre-
sión arterial,- en este trabajo se presenta un método indire£
to basado en el tensiómetro de brazalete o esfignomanometro.
Las ventajas que presenta este medidor electrónico
son:
- Mayor exactitud y precisión en la medidaF ya que no
se tiene mercurio o aguja en movimiento que pueden
producir errores de apreciación, sino se usa un dis-
play numérico.
- Facilidad en la medición ya que no se necesita un es-
tetoscopio como se lo hace tradicionalmente.
- Puede ser usado en dispensarios médicos por personas
que no tienen mayores conocimientos de medicina.
La diferencia con los medidores tradicionales estri
ba en que la señal de presión y la de sonido reciben un tra
tamiento electrónico, de modo que se pueden escuchar en un
parlante los sonidos de Korotkoff y .visualizar en un display
numérico los valores de la presión diastólica y sistólica.
Debido a que los pulsos producidos son sincrónicos
con los latidos del corazón, también se implementa un medidor
del ritmo cardiaco que puede seleccionarse externamente.
El diseño incluirá circuitos analógicos y digitales
de moderna tecnología como son los convertidores Analógico/
Digital.
PRUEBAS EN EL CONSULTORIO MEDICO DE LA
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
En el consultorio médico de la Escuela Politécnica
Nacional y con la gentil colaboración del Dr . José Alarcón,
médico de esta Institución f se realizaron pruebas del equipo
en varias personas „ Una vez hechas las mediciones, a las mis_
mas personas, el Doctor procedió a tomar la presión arterial
con el tensiómetro de mercurio y el ritmo cardiaco con el es-
tetoscopio para comparar los resultados. Luego de esto, el
Doctor Alarcón anoto:
"Los valores comparativos entre el tensiómetro de
mercurio y el electrónico fueron de gran similitud. Se regi_s_
traron variaciones de 2 a 3 mmHg en más o en menos 0
El tiempo en tomar los datos con el tensiómetro _
tronico fue infinitamente menor que con el de mercurio. Ade-
más la frecuencia cardiaca es un dato complementario que da
el tensiómetro electrónico, dándole a éste una ventaja sustan
cial .
En general el tensiómetro electrónico se presenta cc_
mo una gran solución para el uso general en medicina y prefe-
4 .-
rentemente para médicos especialistas en cardiología, se sim •
plifican las mediciones ya que no se usa estetoscopio sino
un micrófono tremendamente sensible, por esta razón, este a
parato puede ser usado incluso por médicos que han perdido
el oído.
Su uso es delicado y debe ser manipulado con mucho
cuidado por la gran sensibilidad del registro de los movimien_
tos vasculares en la arteria radial".
Además el Doctor agrego lo siguiente:
—"El Servicio Médico de la Escuela Politécnica Nacio-
nal felicita la feliz iniciativa de la realización de esta te
sis que tiene una inmediata utilidad en el campo médico ecua-
toriano" .
Médico de laEscuela Politécnica Nacional
C A P I T U L O P R I M E R O
GENERALIDADES SOBRE LA PRESIÓN ARTERIAL
Y EL RITMO CARDIACO
"l.l Definición.
1.2 Estructura y funcionamiento del sistema
cardiovascular.
1.3 Presión sanguínea sistólica y diastólica,
1.4 Formas de medir la presión sanguínea.
1.5 Método Electrónico.
1.6 Diagrama de Bloques»
GENERALIDADES SOBRE LA PRESIÓN ARTERIAL Y
RITMO CARDIACO.
1.1, DEFINICIÓN
La presión arterial es aquella que la sangre ejerce
sobre las paredes arteriales. La resistencia que éstas ofre
cen a esa presión es la denominada tensión arterial cuyo va
lor es el mismo que la presión aunque en sentido contrario.
Vectorialinente tenemos:
Arteria
Flujo de la sangre
nsion arterialesion arterial
FIG. 1.1Tensiones en una Antena
Presión arterial
Tensión arterial
Flujo de sangre
FIG; 1.2Forma Vectorial
7 -
• 1.2. ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA CAR-
DIOVASCULAR.
Para entender mejor el concepto anterior, es necesa_
rio, conocer el funcionamiento del sistema cardiovascular,
que es el que produce propiamente la presión arterial.
Los sistemas cardiovascular y circulatorio tienen,
básicamente, una función de transporte. A través de este me_
dio, se transportan a los tejidos y órganos las sustancias
nutritivas y el oxígeno; simultáneamente, se recogen los re_
siduos desaprovechables y el gas carbónico. Por otra parte,
el sistema conduce los glóbulos blancos y los anticuerpos en_
cargados de la defensa del organismo.
Para que la sangre llegue a todo el cuerpo el siste_
ma de conductos forma una perfecta red de distribución y re_
colección.
0 El sistema circulatorio sanguíneo tiene, en lineas
generales, la siguiente estructura: un órgano central encar_
gado de impeler la sangre: el corazón; de él salen tubos o
vasos cuyo diámetro va disminuyendo a medida que se ramifi-
can: son las arterias. Ellas se encargan de transportar la
sangre que contiene oxígeno y alimento. Las últimas ramifi-
caciones están constituidas por tubos muy delgados que son:
'los capilare-s. A través de sus paredes se producen los in-•
tercambios rtietabólicos entre la sangre y los tejidos, para
que estos intercambios sean normalese es necesario que la
presión existente en el flujo sanguíneo sea lo suficientemen
te adecuada. Los capilares se van uniendo gradualmente y
llevan su contenido hacia los vasos mayores: 'las venas. Es
tos casos conducen la sangre de nuevo al corazón para reanu-
dar el ciclo.
La circulación del cuerpo 'humano puede dividirse en
dos partes: pequeña circulación y gran circulación, o circu-
lación sistemática. La pequeña circulación se realiza entre
el corazón y los pulmones; se denomina también circuito P" l_
monar. Comienza en la arteria pulmonar, que lleva la sangre
venosa del ventrículo derecho a los pulmones y termina en
las venas pulmonares, derramando el líquido -ya oxigenado-
en el atrio izquierdo del corazón. La circulación distribu-
ye la sangre por todo el cuerpo y la trae de vuelta al cora_
zón. Se inicia en el ventrículo izquierdor con la arteria
aorta y termina en el atrio derecho donde las venas cavas
(superior e inferior) derraman la sangre recogida en la peri_
feria del cuerpo y en los órganos.
Al volver al corazón la sangre está llena de impure_
zas; muchas ya fueron dejadas en los riñones y eliminadas por
la orina, mientras que el gas carbónico retirado en los teji
— 9 —
dos sól'o es eliminado en los pulmones, el intercambio de ga-
ses se realiza en las paredes pulmonares.
El oxígeno de los alveolos pulmonares pasa a la . he_
ruoglobina, que cede gas carbónico expulsando al exterior por
la respiración.
La sangre así. oxigenada -sangre arterial- vuelve al
corazón donde es enviada nuevamente a todo el cuerpo. Por
tantoe el corazón puede considerarse como una bomba de dos e
tapasp dispuestas físicamente en paralelo pero con el torren
te sanguíneo atravesándolas en serie. La mitad derecha del
corazón, conocida como corazón derecho, es la bomba que sumi
nistra sangre a los pulmones para que se oxigene, mientras
que el corazón izquierdo suministra sangre al resto del sis_
tema.
Sin-embargo, el movimiento del líquido sanguíneo no
se debe sólo al trabajo cardíaco. Cuando se secciona una ar_
teria gruesa, se observa que la sangre corre con violencia.
Esto muestra que el vaso tiene, en el interior, una presión
superior a la atmosférica. Por otra parte, si se corta la
vena yugular, ocurre un fenómeno inverso: hay una succión de
aire, pues, en el interior de las venas la presión es menor
que en el exterior.
La presión que es mayor en las grandes arterias va
10
disminuyendo gradualmente, a medida.que se ramifican, hasta
llegar a los pequeños vasos arteriales (arteriolas), anterio
res a los capilares. La presión disminuye aún más en las ve
ñas y alcanza su valor menor en las proximidades del corazón,
donde están las venas mayores.
Esta graduación de presión entre la aorta y las ve-
nas cavas es uno de los factores determinantes de la circula^
ción de la sangre, que, naturalmente, va del punto de mayor'
presión al de menor.
En la figura 1.3 se ilustra el sistema fisiológico
del corazón y la circulación, y en la figura 1.4 se muestra
su equivalente en ingeniería, mediante un diagrama de conduc_
tos (1). . .
1.3. PRESIÓN SANGUÍNEA SISTOLICA Y DIASTOLICA.
La sangre es ayudada también en su movimiento por
válvulas existentes en las venas, éstas se hallan dispuestas
de manera que la sangre puede moverse en una sola dirección.
Cualquier movimiento que se realice, especialmente en una
contracción muscular, comprime las venas y empuja la sangre,
a travás de las válvulas, de una sección de la vena a la si_
guíente.
11
Pulmón
'""Ventrículo izquierdo
FIG. 1.3
Sistema Cardiovascular Fisiológico
Las grandes arterias parecen tener en toda su exten_
sión la misma presión. En conjunto forman, por así. decir,
un recipiente que la actividad cardíaca mantiene bajo pre-
sión. La cantidad de sangre que los tejidos retiran de este
recipiente está regulada por la resistencia de las arterio-
las. Cada movimiento cardíaco hace variar la presión dentro
de este recipiente.
Al contraerse el corazón manda sangre a las arterias
12
Oxigeno
Ven
a ca
va
supe
rior
J
— — Cabezii
1 1
j |
~* Brazos
1 1
•t
COxigeno
/ ^^~~~^
2 Arteria pulmonar
—
t
!/ „,.
-
derecha
f
. 1 Válvula
f1 , tricúspide
\oSeno \o
coronario \a
\r
|
'c—<o
u
c
\y
i
1
¡jquicrda
Válvulamitral
roCo
_E
o.
c
~>
coronarias-"-£1
Ventrículo / iizquierdo
Válvulaaórtica
\s
/í
-Aorta
t
1-»- Órganos
—Piernas
J1
L-
\. 1.4
Circulación Cardiovascular
empujando las paredes elásticas y dilatando los vasos. El re
sultado es, entonces un aumento de presión. La contracción
del corazón se denomina sístole y esta presión es la máxima
en las arterias y toma el nombre de presión sistólica.
13
Cuando el corazón se relaja, en las arterias no en-
tra sangre pero algo de ella sale por las arteriolas " y la
presión tiende a decaer. La relajación del corazón se deno
mina diástole y la presión es mínima en este momento y se la
conoce como presión diastólica (2),
VALORES -DE LA PRESIÓN ARTERIAL Y RITMO CARDIACO..
Para el diseño de los conversores Analógico/Digital
es necesario un conocimiento previo de las magnitudes que
van a medirse.
En el sano, la presión sanguínea es bastante cons-
tante, la presión sistólica es de 120 mm Hg entre los 15 y
20 años, de 125 entre 20 y 30 años, de 130 entre 30 y 40 a-
ños.
La tensión arterial diastólica es normal, de 60 a
80 mm Hg.
Entre la tensión sistólica y diastólica, media un
intervalo que se denomina amplitud de la presión sanguínea
(presión de pulso) normalmente es un valor entre unos 50 y
60 mm Hg.
Empíricamente se han dado fórmulas para determinar
los valores máximos de la presión arterial en personas norma-
les:
14
Ps = Edad + 100 (máximo 160 mm Eg)
10 (máximo 90'mm Hg)
donde: PS ~ presión sistólica en milímetros de mercurio.
Pd = presión diastólica en mm Eg.
Edad en años.
En el siguiente caadro se muestran los valores de
la tensión arterial normal con sus limites máximos y mínimos
normales hasta los 50 años. (3).
Presión|mmHg|
!(. 11- W -H
Límite normal superior dela Tensión Sistolica.
Variación normal de laTensión Sistolica
Límite normal superior dela Tensión Diastolica
Variación normal de laTensión Diastólica
EDAD
FIG» 1.5
Valores de la Tensión arterial, .con sus limites
máximos y mínimos normales hasta los 50 años.
15
Para el ritmo cardiaco es necesario saber el núme-
ro de palpitaciones por minuto; se conoce que el corazón la_
te a un ritmo medio de 75 latidos por minuto en una persona
adulta normalf aunque este valor puede variar considerable-
mente. El ritmo cardiaco aumenta cuando una persona está de
pie y disminuye cuando está sentada variando el número de
pulsaciones entre 60 y 85 aproximadamente, el ritmo cardiaco
es más alto en las mujeres y suele decrecer con la edad. En
un niño puede ser incluso de 140 latidos por minuto en condi
ciones normales. El ritmo cardiaco aumenta también con el
calor y otros factores fisiológicos y sicológicos.
.üsualmente el ritmo cardiaco se mide colocando el
estetoscopio en el pecho de la persona o por palpaciones del
pulso y realizando la cuenta en un intervalo de tiempo dado
que suele ser un minuto.
1.4. FORMAS DE MEDIR LA PRESIÓN SANGUÍNEA.
La presión sanguínea se suele medir utilizando doso
métodos muy distintos:
- Uno directo en el que se miden las presiones directa-
mente en el vaso sanguíneo, para lo cual es necesario
perforarlo, se suele hacer bien en el transcurso de u
na operación quirúrgica o bien durante una explora-
ción a fondo del sistema circulatorio en la que se re
16
quiera conocer presiones en determinados puntos inac-
cesibles .
- Métodos indirectos para-medir sin necesidad de inci-
dir dentro del organismo.
El método para medir la presión no ha cambiado esen
cialmente desde su creación por el Dr. Riva Rocci (1896) y
el Dr. Korotkoff (1905). Este método indirecto se basa en
la utilización de un equipo denominado esfignomanometro.
Funciona de la siguiente manera: (4)
EstetoscopioBrazalete inflable
Arteria
Pera de goma Manómetro
FIG. 1.6
Medición con esfinomanometro y estetoscopio
17
Se envuelve el brazoF por encima del codo con un
brazalete inflable conectado a un manómetrof por otro lado
se coloca un estetoscopio sobre el pliegue del codo, es de-
cir, sobre la arteria antecubital, como en la figura 1.5.
Entonces se eleva la presión del brazalete llenándolo de a_i
re por medio de la pera de goma hasta un valor superior al
de presión considerada normal, cuando la presión en el braza_
lete es mayor que la presión máxima de la sangre, la arteria
permanece ocluida y no permite el paso de la sangre, por tan
to no se oye nada en el estetoscopio, al ir bajando lentamen_
te la presión por medio de la válvula, llega un momento en
que la máxima presión arterial es mayor que la presión del
brazalete y la sangre es impulsada a través de la oclusión.
El valor de presión en el brazalete en este punto es igual a
la presión sistólica, es decir, la que se desarrolla en el
sistema durante la contracción cardiaca, este paso a golpes
de la sangre cuando la arteria empieza a reestablecer su cir_
culación produce remolinos que se transforman en sonidos ca_
racterísticos, denominados de Korotkoff, que son detectados
mediante el estetoscopio, estos sonidos son, naturalmente,
sincrónicos con los latidos del corazón. Al seguir desinflar^
do el brazalete, la sangre atraviesa la arteria semiocluida
a golpes, hasta que la oclusión prácticamente desaparece, en
cuyo momento el flujo se hace uniforme y en consecuencia de_
jan de escucharse los sonidos de Korotkoff en el estetosco-
pio, este punto es el que da la presión diastólica, es decir
la presión del sistema cuando el músculo cardiaco está reía-
3.3 -
Gráficamente tenemos
PresiónmmKg
14C
80
Sonidos deKorotkoff
Presión Sistolica
PresiónDiastolica
Presión en la Arteria
FIG. 1.7Sonidos de .Korotkoff durante la medición.
Una variación del caso anterior consiste en usar una
columna de mercurio en lugar del manómetro de Bourdon
para la lectura de la presión, los otros elementos son
exactamente iguales.
- Una nueva técnica últimamente desarrollada para medir
en forma indirecta la presión arterial instantánea se
basa en la descarga vascular en el dedo humano, se u-
sa un sistema de servocontrol hidráulico diseñado pa_
ra mantener el volumen vascular en el estado de des-
carga, además se usan sensores fotoeléctricos que cons_
tan de un conjunto de leds y fototransistores coloca_
dos en forma diametralmente opuesta y dependiendo de
la cantidad de luz que reciba el fototransistor, se
puede realizar la medición de las presiones sistólica
y diastólica, pues la luz que pasa es función inversa
- 19 -
•del volumen de sangre contenido en el dedo. (5).
Analizando estos métodos descritos anteriormente y
tomando de ellos las ideas fundamentales se ha desarrollado
un método electrónico que será expuesto a lo largo de la pre
senté tesis*
1.5. MÉTODO ELECTRÓNICO,
El método electrónico se basa en el mismo principio
del esfignomanómetro con la diferencia de que las señales de
presión y de sonido reciben un procesamiento electrónico.
Es asi como en lugar de usar un estetoscopio para
oír los sonidos de Korotkofff se usa un micrófono y por me-
dio de filtros y amplificadores se pueden escuchar dichos sp_
nidos en un altoparlante.
Por otro lado la señal de presión debe ser transfor_
mada a señal eléctrica factible de medirse, por métodos elec_
trónicos y digitales.
La señal de presión es guardada en un conjunto de
memorias cuya adquisición de datos es controlada por la se-
ñal de sonido. Con esto se puede verificar que no es necesa_
rio el estetoscopio y por tanto se elimina la apreciación
personal que pueda existir.
'*<
Presión
V
Control
jl¿
/Sam
"^Va^ro'Vc/o^
dor
dor
jo]_
Control
Contra^
pie
d d
.
Sample
„ .
..
_Generador
c
Multiplexe::
136 CA
^Hoíd
^^álogo
~
Pre
Filtro de
Filtro
Amplifica-
""
_, ~ n
^ Activo
"¿0¿
Señales
i
A
Sonido de
Korotkoff
. .
\ \
Control
\l/Conversor
Ana logo -
Digital
DigiJtali-
zador
Oscila
dor
(pito)
Amplifica-
dor de
Potencia
* 1 \'
Control
*j Memoria 1
Control
\ Memoria 2
Control
I Memoria 3
.
Circuito
de
Control ^]
— )
w} Selector
n=J
Hu
Q"-
"S
| Decodifi-
cador
2 td O O a-.
- td ÜJ
n r~ n
i_i
L_
L_
•
o
- 21
• Para entender el funcionamiento global del sistema
se ha realizado el diagrama de bloques donde se puede seguir
el flujo de las señales de presión y sonido hasta la visuali^
zación en el display y la audición en el parlante. También
se puede observar la parte correspondiente al contador de
ritmo cardíaco que usa como datos los sonidos de Korotkoff y
la generación de una rampa "c/t" para obtener el dato de la
frecuencia en latidos por minuto.
22
C A P I T U L O S E G U N D O
DISEÑO ELECTRÓNICO DEL TENSIOMETRO DIGITAL
2.1 Explicación del flujo de señales eléctricas de
- presión y sonido.
2.2 Diseño y construcción de cada bloque del dia-
grama .
2.2.1 Transductor y Linealizador de presión.
2.2.2 Conversor Análogo - Digital. '
2.2.3 Control Digital de Señales.
2.2.4 Memorias y Display Numérico.
2.2.5 Amplificadores y filtros para los sonidos
de Korotkoff.
2.2.6 Indicador de ritmo cardiaco.
23 -
DISEÑO ELECTRÓNICO DEL TENSIOMETRO DIGITAL.
2«le EXPLICACIÓN DEL FLUJO DE SEÑALES ELÉCTRICAS DE
PRESIÓN Y SONIDO-
Basándonos en el diagrama de. bloques figura 1.8, se
tiene:
a) Señal de Presión.- La señal de presión del brazalete
es transformada a movimiento mecánico y este a volta
je por medio de un fototransistor, el cual no tiene una rela_
ción lineal con la presión; por esto es necesario el uso de
un linealizador que nos permita obtener un voltaje proporcio
nal a.la presión. Para acoplar estos niveles de señal a los
necesarios en el conversor análogo-digital nos servimos de
un amplificador cuya salida está conectada- a un circuito
"Sample and Hold" que se 'encarga de tomar una muestra de la
presión con cada sonido de Korotkoff y de retener este datoQ
en todo el período correspondiente tal que no existan varia_
ciones en el tiempo de conversión análoga-digital.
b) Señal de Sonido.- Los sonidos de Korotkoff son capta_
dos por medio de un micrófono sensible a bajas fre-
cuencias, y para recortar ruidos de baja amplitud usamos un
circuito que presenta una zona muerta de -f- 0.6 V.
24
• Para escuchar los sonidos de Korotkoff en un parlan_
te nos servimos de un amplificador de potencia»
Puesto que la señal de sonido es la que debe reali-
zar el control del circuito es necesario el uso de un digita_
lizador que de a su salida niveles'lógicos compatibles con
la lógica TTLf este circuito de control provee a los demás e_
lementos de señales para el funcionamiento correcto tanto com
binacional como secuencial,
Los sonidos de Korotkoff son sincrónicos con los la_
tidos del corazón y para obtener el ritmo cardíaco en pulsos
por minuto es necesario generar una función inversa al perío_
do, es decir, proporcional a la frecuencia, ver figura 2.1.
Esta señal de igual manera que la anterior, va a un circuito
"Sample and Hold". .
Ritmomáximo
tRitmomínimo
FIG. 2.1
Función v(t) = K/t usada para medirel ritmo cardíaco.
c)' Señales Digitales.- Una vez procesadas las señales
de presión y ritmo cardiaco van a un rnultiplexer ana
logo que permite pasar una de las dos para la respectiva con
versiónc
Los tres datos digitales obtenidosf que son: presión
máxima, mínima y ritmo cardíaco,, se guardan en los bloques de
memoria lf 2 y 3 respectivamente, ver diagrama de bloques f_i
gura 1.8; por medio de multiplexers digitales se puede selec
cionar externamente cualquiera de los tres datos para que se
a mostrado a través de los dígitos del display numérico.
2.2. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CADA BLOQUE DEL DIA-
GRAMA.
2.2.1. TRANSDUCTOR Y LINEALIZADOR DE PRESIÓN.
En vista de la dificultad de conseguir un transduc-
tor de bajas presiones en el mercado, se ha procedido a su
construcción. Para ésto se ha usado el indicador de aguja
de un esf ignomanoiuetro, el cual transforma la señal de pre-
sión en movimiento mecánico rotacional (6). Este desplaza-
miento es el que se utiliza en el presente sistema. Ver figu
ra 2.2 e
'*"'• •''••'*'\ • • ^"''-'\ - . • \ \l transductor se lo construye usand'o un f ototra'n-; .¡)
26
Entradade aire
Engranajes
Diafragma metálico
Led
Fototransistor
Palanca
FIG; 2.2Sistema de Transductor de presión*
sistor y un led emisor de luz infrarroja, se basa en que el
fototransistor conducirá más o menos corriente eléctrica se-
gún la juntura fotoconductora esté más o menos iluminada. La
cantidad de luz que incide sobre el fototransistor se puede
variar al alejar al led del fototransistor, esto se lo consi
gue con el movimiento de los engranajes del manómetro usado
por los médicos, de manera que cuando exista mayor . presión,
se separen los fotoelementos y cuando haya menos presión, se
unan entre si.
Se usa un fototransistor y un led de luz infrarroja
(RED) f para que no influya la luz normal, la longitud de on_
da de mayor respuesta de estos fotoelementos es: X = 915 nm.
(7), El circuito usado es el siguiente:
27 -
RED
Vr
Pototransistor
FIG. 2.3
Elementos electrónicos del transductor
de presión.
Con este circuito se hicieron varios intentos para
• conseguir curvas del voltaje de salida V0 en función de la
presión variando diversos parámetros del sistema, hasta que
se obtuvieron curvas que a pesar de no ser linealesf no pre-
sentan problemas de histerisis ni saturación.
Cambiando experimentalmente se opto por los siguieri
tes valores de R: y R2:
= 620 íí R2 = 47000
Asi se obtiene la curva Presión-voltaje • de la figu
ra 2.4.
28 -
V0 v
20 40 60 80 100 '120 140 160 180 200 220 240 260 280 PresiónimnKg
FIG. 2.4. -
Voltaje en: función de la presión del
transductor.
Como se observa esta gráfica no presenta caracterís_
ticas de linealidad y para optimizar esta función usaremos
un circuito que tenga una función de transferencia no lineal,
es decir, un amplificador que varíe la ganancia de acuerdo al
voltaje de entrada.
uno de los circuitos que cumple esta característica
es el que se muestra a continuación en la figura 2.5, y es
el implementado (8).
La curva característica de este circuito, es la que
29
R>
vi
KaíR3 <;AAAv Y V v
R2>A A A AvyVVRIAí \AA/-^ V\ |VVV
' II Rg
A A A AVVVVv
-S> •<
VP
-.^1 N D3; l/l
N D2i/1
N DlW
. -\f\AA/vV
vr
FIG. 2.5
Circuito Linealizador\'
se muestra en la figura 2.6, donde las ganancias del amplifi
cador operacional son diferentes para cada tramo de la señal,
G3=2..
= 1.09
lVioni ¡Vion2ivion3•"
2
i
4
r
6
•i —
8r —
10
j , __„
12
(V)
' FIG. 2.6
Gráfico de la función de transferenciadel linealizador
30 -
Analizando las ganancias del linealizador tenemos
o —
vi
Consideremos ahora que el voltaje sigue aumentando
hasta llegar a vion en el cual empezará a conducir DI y por
tanto la amplificación en este rango será:
V0 Rf Rf Rf
R0
Para analizar el punto en el cual se produce el cam-
bio, es decir, el valor de V¿ consideremos el voltaje eni
el punto P (Vp),
+-vr Donde Vr = Voltaje de referencia negati-vo.
V ~
de donde:
VP =vi Ra + vr Ri
El momento que se produce la conducción del diodo DÍ
es cuendo Vp = VD, Si consideramos al diodo ideal, es decir,
31
que VD •= Of se tiene que:
Con un análisis similar se puede deducir que para
voltajes mayores los puntos en los cuales se inicia la conduc^
ción son:
V- - - _ vVion2 v
Rb
R
Vion3 ='
Partiendo de las figuras 2.4 y 2.6 para la obtención
de las ganancias, es posible despejar y calcular los valores
de Rx, R2 y R3 según las siguientes formulas:
Rf
R2 =
R3 =
G2 R R, - Rf R, - R
Rf
G, RQ R, R2 - Rf RI R2 - Rf RQ R2 - Rf
32 -
Reemplazando datos en estas formulas se obtuvieron
los siguientes valores:
RESISTENCIA
RO
*iR2
R,3
Ra
*bRc
VALOR TEÓRICO [KÍÍ]
64\
169.
170.
33e
418
285,
49.0
VALOR APLICADO (Kfi)
68.0
150.
150o
30.
380.
270.
47.
La función linealizada con este método se muestra en
la figura 2.40
'2.2.2. CONVERSOR ANÁLOGO - DIGITAL.
Para convertir la señal analógica en digital, usamoso
el conversor de la Motorola MC 14433 (9) que sirve para dar
hasta 3 /2 dígitos, es de baja potencia, ya que usa circuitos
CMOS lineales y digitales. El sistema que usa es el de con-
versión analógica/digital de doble rampa.
Las salidas de este conversor pueden manejar una car_
ga "Low Power Schottky" por lo que a sus salidas usaremos com
33 -
puertas' LS para manejar el-resto del circuito que es TTL.
Las especificaciones de este conversor son:
- Exactitud: +_ 0.05% de lectura +_ una cuenta.
- Dos rangos de voltaje: 1.999 V y 199.9. mV,
- Hasta 25 conversiones/segundo. .
~ Zin > 1000 Mfi (impedancia de entrada alta)
- Auto polaridad y Auto cero.
- Un solo voltaje positivo de referencia.
- Salidas CMOS standard que pueden manejar una carga
Low Power Schottky.
- Usa un reloj incluido en el chip o un reloj externo.
- Bajo consumo de potencia: 8.0 mW Típicos a j 5 V.
- Amplio rango para las fuentes: 4.5 V a j 8 V.
- Señales de Overrange y Underrange.
OPERACIÓN.
- Tierra Análoga.- (vag' p -n •
En este pin se coloca la tierra análoga.que sirve como
nivel de referencia para el voltaje desconocido (Vx) y para
el voltaje de referencia (vre-p) - Este pin tiene alta impedaii
cía de entrada.
~~ Voltaje de referencia. (Vref, Pin 2) .
- Voltaje desconocido. (Vx, Pin 3) .
- 34 -
-Este conversor realiza una conversión analógica/digi-
tal radiométrica; esto es, el voltaje desconocido, VXf es me
dido como una -relación con el voltaje de referencia, Vref ;
Así, para tener una escala completa de 1.999 V se requiere
un Voltaje de referencia de 2 V.
Tanto el pin de voltaje de referencia como el pin de
Vx son con entradas de alta impedancia. El pin 2, además de
realizar la función de Vre^ sirve como un reset para el con
versor A/D. Cuando el pin 2 es conectado a VEE por lo menos
5 ciclos de reloj el sistema se resetea para estar nuevamen-
te listo a empezar un nuevo ciclo del relo j e
* Componentes externos » (R1 , E.1/C1 , Cx; Pins 4,5,6).
Estos pins son para componentes externos para la inte_
tj-ración usada en la conversión A/D de doble rampa.
Los valores típicos son: para el capacitor 0 . 1 yF mien_
tiras que para la resistencia debe ser 470 Kfi para operar con
2 V de escala completa como en nuestro caso,
X/as ecuaciones que son usadas para los cálculos de los
de los componentes del integrador son:
vx,(rnax) ~ ;
15 -
T = 4000 x —
fclk
Donde: Rx es un
VDD es el voltaje en 'el pin 2, 4 referido a VAG,
Vx es el voltaje al pin 3 referido a VAG
k es - a frecuencia ¿el reloj en el pin 10.
En nuestro caso los datos serán
Asi: Cl = 0.1 yF
VDD =5.0 Volts.
= 25° KHz
Para VX(max) = 2*°
4000 * —±R = 2 V x 250 KHz
0.1 yF 5V - 2V - 0.5
Rj s; 128 Kí (usaremos) Rx = 150 KÍ7
Debe anotarse que para la peor condición, el mínimo
valor permitible para R, es una función de C: mln, VDD mín.y
fclk máx r
La peor condición no permite que V + Vx exceda a VDD
el factor de O.5 V en la ecuación anterior de AV es por un
margen de seguridad.
36
Capacitor.de offset.-(COI, C02? pin 7,8).
Estos pins son usados para conectar el capacitor de
corrección de offset, el valor recomendado es de 0.1 yF.
Entrada de actualización de display.-
Si en esta entrada se recibe un pulso positivo antes
del ciclo de la bajada de la rampa, un nuevo dato será coloca_
do en los latches de salida durante ese ciclo de conversión.
Cuando este pin es directamente conectado a EOC (End of con-
vertion). (pin 14), cada conversión será mostrada. Cuando es_
te pin es manejado por una fuente externa el voltaje debe ser
referido a Vss.
. Reloj.- .(CLK1, CLKO, Pins 10, 11).
El conversor MC14433 tiene su propio reloj oscilador
Un simple resistor conectado en los pins .10 y 11 ponen al
oscilador a determinada frecuencia. Si se desea mayor estabi^
lidad estos pins pueden ser conectados a un cristal o a un
circuito LC. La entrada de reloj, Pin 10, puede ser manejada
por un reloj externo. Se usará una resistencia de 100 KQ y
con esto se obtiene una frecuencia de alrededor de 250 KHz.
Fuente de Voltaje Negativa^ ÍVEE' Í>ÍTL 12)-
Esta es la conexión para la fuente más negativa, la
corriente típica es .8 mA. Hay que tomar en cuenta que la cp_
37
rriente- para manejar el circuito de salida no vuelve a través
de este pin, sino a través del pin 13.
Esta fuente la podemos obtener con un diodo Zener co
nectado entre tierra y -15 V:
EE
-15 V
FIG. 2.7
Polarización de VEE
Asumimos que circularán 8 mA para lo cual:
_ _ 1 5 V - 5 . 1 V.R. —8 mA
R = 1.238 K (Usaremos R = 1.2 Kíi ) . . .
Fuente negativa para los circuitos de salida (Vss;
Pin 13).-
Este es el nivel bajo de voltaje para los pins de SEL
lida del MC 14433 (BCD, Digit Selects, EOC, OR)„ En este ca-
so conectamos a la tierra análoga de manera que el voltaje de
salida es desde VAg hasta VDD, de esta forma se puede traba-
jar con compuertas Schottky a la salida.
* >fo¿"of' Conversión.-1 (EOC, Pin '14) .' • -, " '
La salida EOC produce nn pulso de fin del ciclo de con
versión. El ancho de este pulso es equivalente a Hedió perla
do del sistema de reloj, (pin 11).
- Overrange (OR Pin 15) .
El pin OR se pone en bajo cuando Vx excede el voltaje
ce referencia. Normalmente es alto.
' - Selector de dígitos. (DS4, DS3, DS2, DS1; Pins 16, 17,
18, 19).
La_salida de selección de dígitos se pone en alto cuan
do el respectivo dígito es seleccionado.
El dígito más significativo ( /2 dígito) se pone en ON
inmediatamente después del pulso EOC seguido por los siguien-
tes dígitos, secuencialmente desde el MSD (Most Significant
Digit) hasta el LSD (Lower-Significant Digiti) . Está 'incluido
un espacio en blanco entre los dígitos para asegurar que el
dato BCD ha sido colocado.
La frecuencia del multiplexado es igual a la frecuen-
cia del reloj dividida por 80. Así es que, con una frecuen-
cia del reloj de 250 KHz, la frecuencia del multiplexado es
de 3.13 KHz. La selección de dígitos a la salida, y la señal
de EOC se muestran en el siguiente diagrama de tiempos.
39 -
1/2 Ciclo de P,eloj
EOC
DS1(MSD)
DS2
DS3
DS4(LSD)
18 Ciclos de Reloj
~ 16400Ciclos deReloj .
FIG. 2.8
Diagrama de tiempos para la selección de dígitos.
- BCD. Salida de datos. ( Q 0 , Q , , Q 2 , Q 3 , ?ins 20, 21, 22
23 ) .
Los datos en BCD están multiplexados, de manera que
contienen 3 dígitos completos de información durante DS2f DS3 ,
DS4, mientras que durante esta presente DS1, el l/2 dígito,
overrange, underrange y polaridad están disponibles.
OPERACIÓN DEL CIRCUITO
El MC 14433 CMOS en conjunto con los componentes ex-
ternos, forma un convertidor modificado de doble rampa. El
circuito integrado contiene lógica digital CMOS con contado-
res, latches y multiplexers, también circuitos analógicos
CMOS como amplificadores operacionales y comparadores requeri
cus para- implemeritar: un. chip completo -cíe conversión A/D .
Durante cada conversión, los voltajes offset de los
amplificadores y comparadores son compensados por el sistema
de operación autocero. También cada conversión"F,adiométrica-
mente" mide el valor desconocido del voltaje de entrada. En
otras palabras, la lectura de la salida' es la razón de un vo^
taje desconocido con respecto al voltaje de referencia con u-
•na rasón igual a 1 a la cuenta máxima 199. El ciclo entero
de conversión requiere un poco más que 16000 períodos de re-
loj y puede ser dividido en 6 diferentes segmentos. La forma
de onda mostrando el ciclo de conversión con una entrada posi
tiva y una negativa se muestra en la siguiente figura. Los
seis segmentos de esta forma de onda se describen en la figu-
ra 2.9.
Fin
FIG. 2.9
Formas de onda en el Integrador (Pin 6)
Segmento 1.- El capacitor de offset (Co) , el cual compen
&a los voltajes de offset a la entrada del
buffer y los amplificadores de integración, es cargado duran-
te este periodo. También, el capacitor integrador es cortocir_
cuitado, este segmento requiere 4000 periodos de reloj.
Segmento 2.- La salida del integrador decrementa al vol-
taje threshold del comparador. En este mo-
mento un número de cuentas equivalente al voltaje offset de
la entrada del comparador es guardado en los latches de off-
set para usarlo más tarde en el proceso de autocero. El tiem
po de este segmento es variable y menor que 800 periodos de
reloj.
Segmento 3.- Este segmento del ciclo de conversión es el
mismo que el segmento 1.
Segmento 4.- El segmento 4 es una rampa de subida con el
vjltaje (Vx) de entrada al integrador. La
siguiente figura muestra la configuración equivalente de lae
sección analógica del MC 14433. La verdadera configuración
de la sección análoga es dependiente de la polaridad del vol-
taje de entrada durante el ciclo previo a la conversión.
Segmento 5.- Este segmento es una rampa de bajada con el
voltaje de referencia como la entrada del
integrador. Este segmento del ciclo de la conversión tiene
•un tiempo igual1 al-número de cuentas., guardado. en- latches- -du-
rante el segmento 2. Como un resultado el sistema 'se encere
c.utomáticaiTiente.
BufferIntegrador
Comparador
FIG, 2.10
Circuito equivalente de la sección analógica
durante el segmento 4,
Segmento 6.- Este es una extensión del segmento 5. El
período de tiempo para esta porción es 4000
periodos de reloj. El "resultado de la (extensión al segmento
5) Conversión A/D está determinado en esta porción del ciclo
de Conversión.
2.2.3. CONTROL DIGITAL DE SEDALES.
Para la realización de todo el control digital de se_
nales partimos teniendo como datos los pulsos de Korotkoff y
la señal de fin de conversión del conversor análogo-digital.
El diagrama de tiempo cuya explicación se encuentra a conti-
EOC (Fin de Conversión)
1 *
-
, 1
1
(H)
Hab
ilit
ació
n
de
Mem
ori
a 2
(I)
Hab
ilit
ació
n
de
Hei
no
ri»
3
FIG
. 2
.11
-
Dia
gra
ma
-de
Tie
mp
os
de
los
Cir
cu
ito
e
de
Co
ntr
ol.
o H- Ox
Pulsos de Korotkoff
(A) Entrada Lógico al S/H
(B) Inicializacion de
Condensadores
ÍC) Reloj del 7473
(D) Habilitación de EOC
(E) E - D . EOC
(F)
Hab
ilit
ació
n
del
SW
An
álo
go
para
P
resió
n
(G)
Hab
ilit
ació
n
de
Mem
ori
a 1
tu.
Conver-
Conversión
sión da
de Ritmo
nJL
O D1
en (D H hh H-
K)
1 • N,
A la llegada de un pulso de Aorotkoff es necesario
que se muestren las señales de ritmo cardíaco y presión san-
guínea para ser retenidas durante todo el período, esta se-
ñal que sirve de entrada lógica a los circuitos "Sample and
hold" se la obtiene con un monoestable 74121 de 10 segundos
de ancho de pulso, (tto) „ -
tu) = 1,1 R.C.
Asumiendo C = 4.7 yF
Obtenemos R = 3. KÍ3
La señal así obtenida (A) hace que se realice el
muestreo mientras está en 1 y que se retenga el valor análo-
go en OL .
La señal (B)también es la salida de un monoestable y
se la usa para inicializar los condensadores que generan la
función c/t, el ancho del pulso es de 300 ras, usando la fórmu
la anterior se tiene:
Asumiendo C = 47 yF
Obtenemos R = 6.8 K
La señal (D) es obtenida de manera que tenga un ancho
lo suficientemente grande para permitir el paso de dos pulsos
de fin de conversión, de manera que el flip flop tipo J-K furi
cionando como biestable con valores de IL en sus entradas po-
ne su salida en alto cuando aparece-un sonido de Korotkoff y
vuelva a cero lógico después del sagundo pulso EOC (fin de
conversión)'. . ". ' . . . .
La señal (E) es el AND entre (I)) y.EOC.y es la que sir
ve para disparar el flip-flop B que está en conexión de bies-
tables de manera que con el primer pulso sube a uno lógico y
con el segundo baja a cero lógico obteniéndose .así. justamente
un pulso del ancho de una conversión del convertidor análogo
digital (F). Durante este intervalo de tiempo se produce la
conversión de la señal de presión por esta razón el switch a-
nálogo en este intervalo de tiempo deja pasar al conversor es
ta señal.
Las señales (G) , (H) , (I) sirven para cargar los blp_
gues de memoria. Con la señal (G) se habilita la'memoria que
guarda la presión máxima o sistólica de manera que sólo con
el primer pulso se activará y debe mantenerse en OL para todo
el resto del proceso, se usa un flip-flop J-K (SN7476).
La Tabla de verdad del flip-flop J-K es:
J
0
0
11
K
• 0
1
0
1
Sn+i
Qn '
0
1
Qn"
donde: ' Qn - Salida antes de la transición-
Qn+1 - Salida después de la transición
Según esta tabla podemos hacer la de transiciones de
•estados--.
Qn
0
0
1
1
->- Qn+i
0
1 .
'o
1
J -
0
1JL.
X
X
K
X
V
1
0
.donde: X = estado "no importa".
En el primer pulso de Korotkoff necesitamos la tran
sición de 1L a 0 para lo cual: J = X; X = 1. Con los si-
guientes pulsos de Korotkoff se quiere que la salida permanez_
ca en 0L a pesar de las transiciones del relojf es decir, OL
a OL para lo cual según la tabla: J = 0; K - X. Además en es_
te circuito es necesario tener IL a la salida antes de que se
produzca los pulsos, para esto usaremos la entrada del "Pre-
set".
Con estas condiciones el diseño se cumple correcta-
mente si hacemos: J = 0; K = 1..
Con la señal (H) se habilitará el bloque de memoria
que guarda ia presión mínima o diastólica y es necesario que
este dato-se guarde siempre que haya un pulso de Korotkoff,
de manera que con el último pulso se guarda la presión míni-
ma para obtener esta señal podemos aprovechar' de" (F) que eum
pie exactamente con•estas características.
Con la señal (I) se habilitará el bloque de memoria
que guarda el ritmo cardíaco en pulsos por minuto, por tanto
es posible hacerla coincidir con la habilitación del switch
análogo que permite pasar la señal de ritmo al conversor, es
ta señal debe ser del añono de una'conversión y estar situa-
da después de la conversión de presión. Su obtención también
la hacemos con un flip-flop J-K y para el disparo usamos la
señal (H)en el reloj, para que baje a cero lógico se utiliza
la entrada de clear.
Mapa para la obtención del Clear
EOC
Reset
Clear = EOC . Reset.
Este clear se lo implementa con circuitos combinacio_
nales / ver diagrama del Apéndice 3.
2.2.4. MEMORIAS Y DISPLAY NUMÉRICO.
a,- Memorias'. . •
Como elementos de memoria -se usan circuitos integra-
dos 7475 (11) que son latch de 4 bits. Estos circuitos pue-
den guardar temporalmente 4 bits de información.
Los bits de información a ser guardados de aplican a
las entradas D. Si la entrada de reloj está en 1 lógico, la
salida Q seguirá a la información aplicada a la correspondiera
te entrada D. Cuando el reloj está en cero lógico, cualquie-
ra que sea el estado binario presente en las entradas D, al
tiempo de esta transición, este dato será guardado en la sali_
da Q.
Existen dos entradas de reloj separadas para cada
circuito integrado,a las cuales es necesario unirlas para que
se guarden al mismo tiempo los 4 bits.
o
Debido a que. se necesitan las habilitaciones G, la
Tabla de verdad es como se muestra a continuación.
Es necesario guardar la información de nueve números
decimales, cada uno de 4 bits, entonces se necesitan 9 inte-
grados 7475 (latch).
?abla de verdad, para el 7475
INPUTS
Datos HabilitaciónD "" G
0
1
ir•A.
1
1
0
OUTPüTS
Q-
0
1
Qo
•Q -
1
0
QO~
Qo = aato al momento de la transición a cero del
reloj.
Las habilitaciones de los 3 integrados diseñadas pa-
ra guardar la presión sistólica se conectan de manera que es-
tos se habiliten secuencialmente y en forma sincrónica a ia
salida de los datos del conversor Analógico/Digital pues su
salida es multiplexada, y dicha carga debe ser solamente en
el primer sonido de Korotkoff, por esto se hace el AND entre
la señal G y los "data strobe" del conversor análogo digital,
de esta manera se logra demultiplexar la señal.
Los 3 latches encargados de guardar la presión míni-
ma o diastólica se habilitan haciendo el AND entre la señal
H y los "data strobe" del conversor de manera que se guarda
la presión-en cada sonido de Korotkoff y se mantiene esta in-
formación hasta el próximo pulso de manera que al producirse
el último -pulso, la información queda guardada indefinidamen-
- 50 -
le en el segundo grupo de latches.
.Los últimos 3 latches. que guardan -el dato correspon-
diente al ritmo cardíaco se habilitan con el AND entre la se
nal I y los "data strobe" de manera que con cada pulso de Ko-
rotkoff se guarda el valor"digital de la medición del ritmo
en latidos del corazón por minuto.
Debido a que estos tres conjuntos de datos solo uno
de ellos debe pasar al display, se usan multiplexers digita-
les SN74157 que son de dos entradas y una salida que es con-
trolada mediante un selector. En total se tien.en 36 bits de
datos de los cuales debemos seleccionar 12, esta selección se
la hace en 2 etapas, cada una de las cuales requiere 3 circui
tos integrados SN74157/ ya que cada chip tiene 4 multiplexers
cuya tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad de los multiplexers
ENABLE
E"
H
L
L
L
L
SELECTINPUT
S
X
H
H
L
_L
INPUTS
lo Ii
X X
X I,
X H
L X
H X
OUTPUT
17¿J
L
L
H
L .
H
- 51 -
donde: -K = High voltage = 1L
L = Low voltage = 0L
X -= No importa • •
La primera 'etapa de estos irvultipléxers selecciona en_
tre la presión máxima y la presión mínima, en tanto que la se_
gunda etapa realiza la selección entre el dato de presión pre_
viamente escogido y el dato de ritmo cardiaco. Por esta ra-
zón son necesarios dos switches externos conectados a las en-
tradas de selección, el uno permite escoger entre presión y
ritmo y el otro permite escoger entre presión máxima y mínima.
b.- Display numérico.
Debido a que hasta aquí la información ha sido proce
sada, y está guardada en código BCD, es necesario decodificar
estos datos para que sean presentados en el display, usaremos
decodificadores - drivers BCD- a 7 segmentos 7447 en cuyas en
tradas ABCD ponemos las salidas de los multiplexers con los
valores BCD, una vez decodificados los datos pasan al displayQ
numérico que está formado por tres números, cada uno de los
cuales es un arreglo de 7 leds dispuestos de la siguiente ma_
ñera:
a>
FIG. 2.12. Display Numérico.
Ge usan displays 276-056 que pueden- ser observados
claramente hasta una distancia de 25 pies.
Tanto el decodificador como el display están diseña-
dos para trabajar en la- conexión con ánodo común, de manera
gue el conjunto de di'bdos tienen interconectados entre sí los
ánodos, y estos a su vez a la polarización de +5 V.
Para gue se encienda uno de los leds es necesario un
cero lógico en la salida,del driver y entonces existirá 'dife
rencia de potencial entre los extremos del led de manera gue
circulará corriente y por tanto se encenderá, por otro lado
con uno lógico no existirá diferencia de potencial entre los
terminales de los leds y por tanto permanecerán apagados.
Tabla de verdad para el decodificador
Numeroo
Función
" O
1
2
3 •
. 4
5
6
LT
' H
H
H
H
H
H
H
INPÜTS
KBI
H
X
X
X
X
X
X
D C B A
L L L L
L L L H
L L H L
L L H H
L H L L
L H L H
L H H L
BI/ 4-
PBO
H
H
H
H
H
H
H
OUTPUTS
a b e d e f g
ON ON ON ON ON ON OFF
OFF ON ON OFF OFF OFF OFF
ON ON OFF W ON OFF ON
ON ON ON ON OFF GFF ON
OFF ON ON OFF OFF ON ON
ON OFF ON ON OFF ON ON
OFF OFF ON ON ON ON ON
Note
1
— 53 —
Ndmeroo
Función
. 7
8
9
BI
KBI
LT
i,
LT
R
H
H
X
H
L
INPUTS
RBI
X .
X
X
X
L
X
D C B A
. L H . H E
H L L L
H L L H
X X X X
L L L L
X X X X
BI + -'PEO.
. K . . .
'H
H
L
L
H
OUTPUTS
a b e d e f g
CN ON _ . ON." GFF OFF OFF GFF
CN- ON -ON ON ON ON ON
OFF ON ON OFF OFF ON- ON
OFF OFF 'OFF OFF OFF OFF GFF
OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF
ON ON ON ON ON ON ON
Note
1
2
3
4'
donde: H = High level = nivel alto
L = Low level = nivel bajo
X = No importa
Notas: 1) La entrada de Blanqueo • (BI) debe estar en. IT, cuando
deseamos una salida del O al 9, y RBI debe estar en
un nivel alto o abierto si no se desea blanqueo o cero deci-
mal.
2) Cuando un OL es. aplicado a BI, todos los segmentos
son conectados sin importar el estado de las otras
entradas.
3) Cuando RBI y las entradas ABC y D están en cero ló-
gico con lamp test en alto, todas las salidas se a-
pagan y en RBO se tiene un cero lógico (condición de respues-
ta) .
Í4 -
4} Cuando BI/RBO está abierto o en un estado alto, y un
nivel bajo es aplicado al lamp test, todos los seg-
mentos se encienden.
.+ BI/RBO usa Wire - AND sirviendo como entrada de
Blanqueo (BI) y/o salida REO..
Resistencias de Protección.
Los Leas de los displays'tienen un valor de máxima
corriente DC por cada segmento o punto decimal a una tempera-
tura de: TA = 25°C, en base a esta corriente se hacen los
cálculos.
JmaxDC = 30 TA = 25°c
Para no sobrecargar tomamos un valor de: I =. 16 mA.
El circuito equivalente para cada segmento será el siguiente:
5 V
FIG. 2.13
Circuito equivalente del Display
- 55
T son l'os transistores de salida de las compuertas TTL'7447
cuando están en 0L.
VCC " VCE VLed
R . = 200 Símin
2.2.5. AMPLIFICADORES Y FILTROS PARA LOS SONIDOS DE
KOROTKOFF.
Los sonidos de Korotkoff son captados en la arteria
antecubital por un micrófono sensible a bajas frecuencias, se
usa el UM5300 que es un micrófono de condensador y .con un fet
a la salida para presentar una baja impedancia.
Las señales del micrófono son pequeñas y reciben una
preamplificacion con una- ganancia de 2, este- se hace con un
operacional 741.
Los sonidos preamplificados pasan a un multiplexer
analógico 4053 que permite el paso de datos después que se ha
aplicado la señal de reset, en caso contrario pasa una señal
continua de 2.5 V.
Seguidamente tenemos un amplificador cuya función es
56 -
dar una' ganancia tal a la señal, de manera que los ruidos del
micrófono tengan una amplitud menor.que 0.45 Vp, asi se logra
que estas señales no puedan pasar a través de los transisto-
res complementarios cuyo voltaje de inicio de conducción en
la juntura base emisor es de 0.45 Vp
La función de transferencia que presentan estos tran
sistores en configuración push-pull es la siguiente:
EIG. 2,14
Función de transferencia del eliminador de
señales bajas
La señal asi obtenida todavía contiene ruidos de fre_
cuencias altas, por esta razón pasamos a un filtro activo, el
mismo que tiene una respuesta pasa bajo; la forma general de
un filtro Buttervrorth (12) de este tipo es la siguiente:
A-r
W(S)Bn(s)
- 57 -
áonde: 'Bn(s) = Polinomio de Butterworth
haciendo S = jw
A,
1 +ü)
i ton,
de estas ecuaciones se deduce que:
|Bn(iú) = \Ü>0
tomamos n = 2 para tener una atenuación teórica de 40 —
Si normalizamos la frecuencia haciendo ÜID = 1 radsg
2 X
donde: wo = 2 ir f0 es la frecuencia de -3 db.
Consideremos el siguiente circuito:(figura 2.15'
V0 Rl
Asumiendo que las resistencias R son del mismo valor
- 58 -
Vin
FIG. 2.15
Circuito de filtro activo,
entre sí, al igual que los condensadores C, la función de
transferencia ss:
Av(s) = A. YRQ•vo
RC
1RC,
Comparando con la ecuación anterior-se tiene;
RC
y 2K = 3 -'AVo => AVQ = 3 - 2K
El polinomio de Butterv/orth aconsejado para un poli-
ce, _
nomio de segundo orden es:
n = 2 => S2 -*- 1.414 S + 1
V. 1 12K S + 1 ' S¿ -f- 1.4'14S
= 3 - 2K = 3 - 1.414 = 1.581
RI +1.58.1 =
R,
Asumimos:^ Rx = 15000 fí
Obtenemos: R| = 10 KQ
Asumimos: C = 0.001 yF
Obtenemos: R = 1 Mñ
Para que esta señal sea audible usamos un amplifica-
dor de potencia LM2002 (13) que puede dar hasta 8 watts de sa
lida,, para lo cual es necesario el uso de un disipador.
La ganancia de este amplificador es:
G - i + ñl = 1 + £20
Ri 2
Puesto que las frecuencias que deseamos escuchar son
- 60 •
muy bajas usamos un parlante de fuelle que es especial para
este rango de frecuencias.
Para desacoplar este amplificador de potencia del
resto del circuito, ya que consume una cantidad de -corriente
considerable especialmente al momento de los pulsos de Korot-
koff,- fue necesario tomar el voltaje de. polarización antes
del regulador, es decir se polarizó con 20 V continuos pero
no regulados.
En el parlante también es posible escuchar un pito
que se lo puede seleccionar por medio de un switch externo,
los sonidos son producidos con un oscilador construido con un
timer 555 y son'sincrónicos•con cada pulso de Korotkoff, la
frecuencia de oscilación es de 986 Hz. (19)
La señal que sale del filtro activo también es toma-
da para ser transformada en dato digital, esto se lo hace por
medio de un comparador cuya salida está conectada a una resis
tenéia y a un diodo zener de 5.1 V. Éstos pulsos invertidos
pasan a disparar un timer 555 que funciona como monoestable ,
teniendo además externamente un transistor que redispara al
circuito descargando el condensador con cada pulso negativo.
El tiempo que se mantiene en alto el monoestable es de 2.7 se_
gundos, "la salida de este timer va a un circuito secuencial
que baja su salida cuando detecta que no hay más pulsos de Ko
61 -
rotkoff y aunque vengan nuevos ruido.s en un tiempo superior
a 2.7 segundos, no se afecta su salida, por medio de circui-
tos lógicos con compuertas AND se logra a la salida tener so-
lamente los pulsos de Korotkoff sin ruidos después de la medi
ción, esto se puede observar en el diagrama de tiempos del
filtro para pulsos erráticos, ver Fig. 2.16, esta señal así
filtrada pasa a un Schmitt trigger para disparar toda la lógi
ca del circuito de control digital.
2.2.6. INDICADOR DE RITMO CARDIACO.
La frecuencia del ritmo cardíaco es realmente baja,
pues está" en el rango desde 0.8 pulsof hasta 3.3 pulsof '^ segundo . segundo
lo cual significa que debido al escaso número de sonidos de
Korotkoff que se producen no se puede realizar la cuenta con.
contadores sino que partiendo del intervalo de tiempo entre
pulsos se pueda obtener la frecuencia en latidos por minuto.
Esto se ha logrado generando una función inversa al
tiempo esto es proporcional a la frecuencia y que sería:
v(t) = c/t (14)
Para la' generación de esta función se usa el siguieri
te circuito: (figura 2.17).
Se observa que el amplificador operacional actúa co-
;1)Pulsos de
Korotkoff
, Ruido
(2) Salida
555
(3) Salida
—Secuencial
CT-.
ro
(4) =
(2
).<3
>-
(5) = (1).(3)
FIG, 2.16
Diagrama de tiempo del filtro de pulsos erráticos
después de la medición
- 63 -
V,, = 5.1 V
v(t)
FIG. 2.17
Circuito que genera c/t«
mo sumador de 3 señales, 2 de las cuales son el resultado de
descargas de condensadores (Vl y V2) y una tercera (V3), que
es un valor constante, al realizar la suma de estas 3 señales
es posible obtener la aproximación de la curva c/t.
Para el diseño de los valores de resistencias y cono
densadores es necesario escribir la ecuación resultante por
la descarga de condensadores y es:
v(t) = A e at + B + C
Para encontrar los valores de los parámetros nos ser_
vimos de programas y además de cálculos iterativos, hasta en-
- 64 -
centrar una buena aproximación de "c/t".
Luego de varios intentos y probando para diversos va
lores de Vi, V2 y V3 se obtuvo la siguiente tabla:
Haciendo:
a = 7.6; 0 = 1.8; A = 1.45; B = 2.87; C = 1.35.
PERIODO
AT (seg)
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.Í
1.2
1.3
1.4
1.5
TT f-f- "i — -*-• 5 /T-M• vo l t
VALOR DESEADO
5.00
3.75
3.00
2.50
2,14
1.88
1.67
1.50
1.36
1,25
1.15
1.07
1.00
v.0(t) . (v)
VALOR OBTENIDO
5.00
3.76
3.00
2.50
2.15
1.88
1.67
1.50
1.36
1.25
1.16
1.08
1.01
ERROR (%)
0.0
0.27
0.0
0.0
0.47
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.87 -
0.93
1.00
.". La ecuación de voltaje es:
- 65 -
— "7 Ft- — 1 fíf-v(t) = 1.45 e -f 2.87 e + 1.35
Puesto que el voltaje en un condensador al descargar
se está regido por la ecuación:
Vr = V e
t"RC
donde: Vc = Voltaje en el condensador.
V = Voltaje inicial
RC = Constante de tiempo
t = Tiempo.
Asumiendo el valor de Rf = 150 Kft. Se tiene:
KQ =>
1.45 V
5 V •
150 Kfí
2.87 V
5 V
150 Kfl „. t> - i u— => R3 = 1.111.35 V
5 V .
Según los valores de las constantes de tiempo:
- 66 -
-7.6 = - => = .255 yF
R2C2=> C2 = 2.13 yF
Los switches SV7i y SW2 corresponden al DG308 (15)
que es "SPST CMOS Analog Switch" que se cierra para producir
la carga de los condensadores a un valor de -5 V. dados por
-el diodo zener, luego de 300 ms se abren los -switches análo- -
gos y se produce la descarga de los condensadores para así te
ner una aproximación de 1.5/t a la salida del amplificador o-
peracional 355 que es de alta impedancia de entrada.
La función así obtenida se muestra en la Fig. 2.18.
1.0 1.2 1.4 1.6 1
60 46.1
FIG. 2.18
Curva obtenida con la generación de
K/t (K = .1.5).
- 67 -
Con cada pulso de Korotkoff se toma una muestra del
valor de la frecuencia en un intervalo de tiempo de l'O ms. y
se la retiene todo el tiempo restante hasta el aparecimiento
de un nuevo pulso, este trabajo hace el circuito "Sample and.
hold" LF398 para lo cual escogemos el capacitor de retención
(Hold capacitor) haciendo un compromiso entre' el "output drop
rate". ya. que necesitamos que se retenga la señal por tiempos
semejantes a un segundo o más y además el "Acquisitlon time",
según los gráficos dados en el manual y los parámetros antes
citados se escoge: C^ = 0.01 yF. (Con el mismo criterio se es
coge el circuito sample and hold para la señal de Presión).
Una vez retenida la señal de ritmo cardiaco es selec
cionada a su debido tiempo por el multiplexer análogo para pa_
sar al conversor análogo-digital y luego del tratamiento 'digi_
tal ya explicado se tiene en el display el número de latidos
por minuto del corazón en forma instantánea, es decir, sin
realizar la cuenta en un largo intervalo de tiempo.
Con el circuito diseñado como se explica en este ca-
pitulo y basándonos en estos criterios se han implementado
los circuitos como se muestran en los diagramas totales del
Apéndice 3.
- 68 -
C A P I T U L O T E R C E R O
PRUEBAS Y CONCLUSIONES,
3.1 Mediciones y comentarios,
3.2 Rangos de Operación.
- 69 -
PRUEBAS Y CONCLUSIONES.
3.1. MEDICIONES Y COMENTARIOS '.
Las comprobaciones prácticas del equipo funcionaron
de acuerdo a lo esperado y dentro de los rangos de error que
se exponen a continuación.
Para rangos de trabajo normal se hicieron las medi-
ciones directamente en el brazo humano y el equipo demostró
su efectividad. En tanto que para mediciones de valores ex
tremos como son presiones muy altas o demasiado bajas fue ne_
cesario simular los pulsos de Korotkoff mediante un oscilador
igualmente se obtuvieron buenos resultados.
a) MEDICIONES DE PRESIÓN.
PRESIÓN REAL *
[ mm Hg J
20
40
60
80
PRESIÓN MEDIDA
f mm Hg J
19
38
62
80
ERROR
' 0)
- 5.00
- 5.00
3.33
0.00
- 70 -
PRESIÓN REAL *
f mm Hg J
100
120
140
160
180
200.
220
240
260
280
300
PRESIÓN 'MEDIDA
[ mm Hg J
102
125
144
168
187
205 .. ..
223
237
255
273
290
ERROR
[*]
2.00
4.17
2.86
5.00
3.89
2,50 . "..
1.36
1.25
1.92
- 2.50
- 3.33
* El valor real ha sido medido con un manómetro de aguja cuya
lectura fue comparada con otro manómetro calibrado de Inge-
niería Química.
b) MEDICIONES DE RITMO,
VALOR REAL *
[latidosminuto
40
60
VALOR MEDIDO
f latidos "11 minuto J
43
62
ERROR
eo7,50
3.33
- 71 -
VALOR REAL *
latidos 1minuto^ >
80
100
120
140
160
180
VALOR. MEDIDO
Latidosminuto
^ X1
82
. 98
118
136
153
173
ERROR
N2.50
- 2.00
- 1.67
- '2.86
- 4.38
- 3.89
* El valor real fue medido con un osciloscopio de pantalla re
tentiva.
Se-observó además que los datos de: presión máxima y
mínima se guardaban satisfactoriamente en las memorias con el
primero y último ruido de Korotkoff respectivamente en tanto
que el ritmo cardíaco se guarda con cada pulso.
3.2. RANGOS DE OPERACIÓN.
Para la presión el rango de operación está comprendí^
do entre 20 y 300 mmHg, teniendo errores menores que el+5% en
la medición. En tanto que para el ritmo cardíaco el rango es_
tá entre 40 y 180 latidos del corazón por minuto teniendo un
error máximo del 7.5 % para 40 latidos por minuto.
- 72 -
r / \ p T T i j ! n r u A D. T no H r i i - u L. U u u n K i U
POSIBLES APLICACIONES DEL PROYECTO
4.1 Exposición de nuevas formas de medición.
4.2 Otros tipos de transductores de presión
que pueden usarse.
4.3 Ampliaciones posibles para la medición
y el análisis del ritmo cardiaco.
- 73 -
POSIBLES APLICACIONES DEL PPvOYECTO.
4.1. EXPOSICIÓN DE NUEVAS POEMAS DE MEDICIÓN.
En Marzo de 1980 tres ingenieros japoneses (5) desa-
rrollaron un método experimental para la medida indirecta de
la presión arterial en el dedo humano por medio de la descar-
ga vascular.
La figura 4.1 muestra el diagrama de bloques del ins_
truniento,-que .puede ser dividido en dos partes: Sistema sen-
sor mecánico y servo sistema.
Vibrador-
Cámara
Led
Amplificador
Salida
Amplificador/ de potencia Compensador
Fototransistores
^ Amplificadordiferencial
• FIG. 4.1
Diagrama de bloques del Sistema de
Servo control.
El sistema mecánico que se muestra en la figura 4.2
consiste de una cámara de compresión llenada con agua y un
- 74 -
diafragma colocado a un vibrador electromagnético.
DiafragmaLed
Vibrador
Al transductor depresión
Embololato retenedor
FIG. 4.2
Sistema Mecánico.
El plato retenedor que está firmemente unido al dia-
fragma y además por medio de un émbolo al vibrador.
La posición del émbolo es captada por un transductor
de desplazamiento lineal.
La cámara se conecta a un transductor de presión y a
una abertura para eliminar las burbujas de aire.
La transmisión fotoeléctrica es usada para detectar
el cambio de volumen vascular en el dedo, como fuente de luz
se usan leds conectados en serie, mientras que fototransisto-
res conectados en paralelo sirven como fotodetectores, éstos
se conectan directamente en la piel en el lado opuesto a la
fuente de luz. El sistema de servocontrol consiste en un am-
plificador diferencial, un compensador de fase y un amplifica
- 75 -
dor de 'potencia, el mismo que actúa .sobre el vibrador.
El dedo es colocado en la cámara a través de una a-
bertura y comprimido o decomprimido por la presión hidráuli-
ca. Según el paso de luz por el dedo se puede hacer el con
trol del sistema. Con este método .los valores reales de pre
sión en el dedo están en el orden de 8 a 13 mmHg menos que
en la medición de la arteria braquial, y se han conseguido
buenos resultados tanto en animales como en el hombre.
4.2. OTROS TIPOS DE TRANSDUCTORES DE PRESIÓN QUE
- PUEDEN USARSE.
Esencialmente el transductor de presión es el apara-
to encargado de transformar la señal de presión en señal de
voltaje, es decir:
Entrad-:
Transductor
Salida
Presión Voltaje
FIG. 4.3
Diagrama de bloque de un transductor.
Electrónicamente se puede obtener este efecto de va-
rias formas, para lo cual se han estudiado y analizado cada
na de ellas. Las maneras de realización más prácticas son
u
- 75 -
las siguientes:
a) Inductancia Variable.- Este transductor de presión
consiste en un diafragma flexible que se mueve según
la presión del brazalete, dicho diafragma está unido al nú-
cleo de ferrita de una bobina, la cual cambia su inductancia
L al variar la penetración del núcleo en el. interior de la bp_
bina.
/Presión del brazalete* 1
ZZZZZZZDiafragma ilexible
Núcleo de Perrita
Bobina Fija
— Cables al oscilador
FIG. 4.4
Transductor de inductancia variable
La bobina forma parte de un oscilador con una fre-
cuencia de oscilación f0, la variación de la inductancia de
la bobina altera la frecuencia de oscilación, la cual nos da
una réplica de la presión.
El circuito oscilador debe tener en su realimenta-
ción la inductancia variable (16), un circuito oscilador po-
sible es:
VCG
FIG. 4,5
Oscilador con transistor tipo Colpits.
La señal obtenida de esta manera es de frecuencia,
por tanto serla necesario usar un transformador a voltaje que
se puede conseguir en un solo chip por ejemplo el 9400.
b) Método del Manómetro.- La medida de la presión del
brazalete se puede realizar mediante un manómetro de
tubo de Bourdon. Para convertir la señal de presión en eléc_
trica y procesarla se puede hacer con varios métodos: Una so-
lución sería situar galgas extensometricas en puente, en el
tubo de Bourdon siendo la salida proporcional a la deforma-
ción y, en consecuencia a la presión del brazalete. Otra for_
ma sería situar un potenciómetro en el extremo del tubo de
Bourdon como se-muestra en la siguiente figura:
- 78 -
Palanca
Potenciómetro lineal
.Presión del brazalete
FIG. 4.6
Transductor de Manómetro.
El problema con este transductor es que se necesita
una fuerza relativamente grande para mover el potenciómetro y
las presiones solamente están en el rango de los pocos cien-
tos de mmHg.
c) Usando un manómetro de mercurio,.- Dentro del tubo
con el mercurio, sería necesario introducir una re-
sistencia y entonces el un terminal de la salida estaría en
el mercurio (terminal 2), en tanto que el otro (terminal 1),
en el extremo libre de la resistencia. -Siendo esto alimenta-
do por una fuente de corriente se puede obtener una tensión
inversamente proporcional a la presión. (figura 4.7).
El problema es introducir dentro del tubo de vacío
la resistencia.
- 79 -
Presión -delBrazalete1
Tenninal 1
Resistencia
Terminal 2
FIG. 4.7
Transductor con manómetro de mercurio.
d) En la actualidad la firma National Semiconductor ha
desarrollado transductores de presión de tamaño poco
mayor que un chip normal y presentan buenas características
de lineaiidad, tal es el caso del LX1701GN que responde a pre_
siones bajas dentro del rango necesario para el presente caso
(17), aunque su costo es relativamente alto, pero su uso en
el aparato que es motivo de esta tesis, simplificarla el dise_
ño del transductor y linealizador de presión.
4.3. AMPLIACIONES POSIBLES PARALA MEDICIÓN Y EL
ANÁLISIS DEL RITMO CARDIACO.
4.3.1. INFLADO DEL BRAZALETE PARA MEDICIONES AUTOMÁ-
TICAS.
Para obtener medidas de la presión sanguínea en un
naciente ha determinados intervalos de tiempo sin la interven
ción directa de un medico, se puede acoplar al brazalete un
sistema de inflado y vaciado automático y así monitorizar la
presión sanguínea durante largos intervalos de tiempo. Los da_
tos de cada medición deben ser guardados ya sea en una memo-
ria o registrados por un impresor.
Un posible sistema de ampliación se muestra en el si
guíente diagrama de bloques: • • •
Al brazalete
Medidor depresión deesta Tesis
Al transductorde presión
FIG. 4.8
Inflado automático del brazalete.
Con este inflado automático y un sistema -adecuado de
- 81
telemetría médica se podrían enviar .los datos de presión y
ritmo cardíaco a una central hospitalaria para ser analizados
por el medico.
4.3.2. ANÁLISIS DEL RITMO CARDIACO.
Una ampli-ación interesante- sería que en lugar de co-
locar el micrófono UM5300 en el brazo, se lo pueda hacer en
el corazón y usando un micrcprocesador se podrían detectar a
más del ritmo cardíaco, anomalías en el corazón por ejemplo:
bradicardia, si se tienen pocos latidos por minuto, o taqui-
cardia en caso contrario; también se podrían detectar diver-
sos tipos de arritmias y ritiuos de galope por desdoblamiento
de los ruidos cardíacos, o usando filtros adecuados se pueden
captar soplos por insuficiencia de las válvulas o silvidos
por estrechez de las mismas. (18).
A P É N D I C E S
Al. Forma de manejar el equipo.
A2. Calibración y mantenimiento del equipo.
A3. Diagramas.
13 -
APÉNDICES
Al.- FORMA DE MANEJAR EL EQUIPO»
1.- Revisar que estén colocadas en la parte inferior de
recha las entradas de presión del brazalete y soni-
do del micrófono..
2.- Encender el equipo con el switch ON - OFF en la po-
sición ON.
3.- Colocar el brazalete en el brazo del paciente, de
ñera que el micrófono esté situado sobre la arteria
antecubital, es decir en el pliegue interno del codo. Obser
var la señal azul del brazalete, la misma que indica la posi
ción del micrófono.
4.- Las posiciones normales de los switcHes son las si-
guientes :
SWITCH
Presión - Ritmo
Pmáx - Prnln
Auto - Man
Vol.
POSICIÓN
Presión *
Pmín
Auto
~ 1/4 del total
84 -
* En caso que se desee monitorizar el ritmo cardíaco durante
el proceso de medición, se puede colocar este switch en la
posición Ritmo, sin influir por ello en la medición.
5.- Subir la presión del brazalete por medio de pulsacio
nes en la pera, de goma, hasta que se encienda el led
amarillo que indica que se ha alcanzado una presión de 200
mmHg, valor generalmente suficiente para una buena medición.
6.- Luego de transcurridos unos instantes sin inyectar
más aire al brazalete y habiendo procurado la inmovi^
lidad del brazo del paciente (cuya posición más recomendada
es a la altura del corazón) y cuando ya no se escuchen los sp_
nidos de Korotkoff, se puede desinflar completamente el braza_
lete oprimiendo el botón negro que se encuentra colocado en
la parte superior de la pera de goma, siendo incluso posible
retirarlo del brazo.
7.- Ahora, que se tienen ya en memoria todos los datos
listos para visualizarlos en el display, es necesa-
rio escogerlos usando los switches de presión o ritmo.
Si se ha seleccionado el ritmo cardiaco en el dis-
play, aparecerá el número de latidos del corazón por minuto.
Si se ha seleccionado la presión, en el display apa_
- 85 -
recerá 'el valor que corresponde a la presión sistólica o días
tólica según el swxtch este en Pmáx ó Pmln respectivamente.
NOTA.- Si el paciente a examinarse es hipertenso, y su pre-
sión máxima es superior a los 200 mmHg, no es posible
realizar la medición automáticamente, existiendo la o-
tra posibilidad manual (switch en posición MAN), de su
bida de presión o cualquier valor máximo, valor a cri
terio de decisión medica, para luego oprimir el botón
de inicialización; los otros pasos a seguirse son com-
pletamente similares.
- 36 -'
A2.- CALIBRACIONES Y MANTENIMIENTO DEL EQUIPO.
Para que las mediciones sean correctas, es necesario
que los circuitos análogos, en especial el transductor estén
debidamente calibrados.
CALIBRACIONES DEL TRANSDUCTOR DE PRESIÓN.
1. Del tubo que sale del brazalete hacia el transductor
de presión se debe sacar una derivación hacia un ma-
nómetro de calibración con un rango de presión de 20 a 300
mmHg.
2. Colocar los switches de la siguiente manera:
SWITCH
Presión - Ritmo
Pmáx - Pmín
Auto - Man
POSICIÓN
Presión
Pmín
Man
3. Inflar el brazalete hasta que el manómetro marque
300 mmHg.
4. Oprimir el botón de inicialización (Reset general)
- 87 -
Poner una señal de pulsos sonoros en el micrófono (pueden ser
los latidos del corazón).
5. Ir bajando la presión paulatinamente para tomar no-
tas de los valores de voltaje a la salida del poten-
ciómetro, P\*r ver en el diagrama y plaqueta A, mover dicho
potenciómetro hasta obtener la curva mostrada en la figura
2.4 de la función no linealizada.
6. Moviendo el potenciómetro Pz, se puede variar la ga-
nancia del linealizador hasta obtener una función de
transferencia Presión - Voltaje como la de la figura 2.4, de
la función linealizada.
7. Para compensar el valor de Voltaje D.C. que se tiene
a una presión de O mmHg, se debe mover el potencióme_
tro Ps, hasta obtener que para O mmHg exista 0.00 V a la sali_
da de este amplificador.
8. Finalmente el potenciómetro Pit, sirve para calibrar
el valor de voltaje que va al conversor análogo digi_
tal, siendo este valor para 200 .mmHg de 0.2 Voltios, es decir
una marcación de 200 en el display.
* NOTA: Todos los potenciómetros de calibración están en la
Plaqueta A y mostrados en el Apéndice 3.
CALIBRACIONES DE LA SEÑAL DE RITMO.
Se debe verificar que en el pin 6 del Amplificador
Operacional LF355 se tenga una'función similar a la mostrada
.en la figura 2r18 y además calibrar el'valor que va al cpnver-
sor análogo digital moviendo el potenciómetro PS/ de manera
que para un ritmo de 30 latidos por minuto se tengan 0.08 V
de entrada al conversor análogo digital y que equivalen a u-
na marcación de 80 en el display,
CALIBRACIÓN del CONVERSOR ANÁLOGO DIGITAL.
El valor más crítico y que debe calibrarse en el con_
versor es el de voltaje de referencia en el pin 2, este valor
debe ser de 2.00 V y se lo consigue moviendo el potenciómetro
PE- .Para esta calibración se deben tener las precauciones ne_
cesarias en cuanto a cargas estáticas porque el conversor es
fabricado con tecnología CMOS (20).
$.*$ CALIBRACIÓN DE LA SENSIBILIDAD.¡»
* *';" 'i; ,i ' Se puede calibrar la sensibilidad del aparato para
!•-1K.. . Í3ue sea considerado como pulso de Korotkoff solamente aquel
| *lj dato que supere cierto nivel de voltaje, esto se lo hace por
$ '(! medio del potenciómetro P7. El valor aconsejable de voltaje
f -1 de umbral para este comparador es de aproximadamente 1 V.
- 89 -
' MANTENIMIENTO DEL EQUIPO.
Para el buen mantenimiento del equipo es conveniente
evitar en lo posible el polvo, ya que podría influir en el
sensor de. presión, pues por un lado dificultaría el movimien
to de los engranajes y además podría recubrir, al fototransis-
tor y al led, por esta razón es necesario esporádicamente po
ner una pequeña cantidad de aceite fino de máquina en los lu
gares del transductor sujetos a movimiento y además muy suave
mente limpiar con un paño las cabezas de los fotoelementos.
BIBLIOGRAFÍA
(1).- L. CROMWELL, F.J. WEIBELL, E.A. PFEIFFER, L.B. USSELMAN,
Instrumentación y medidas Biomédicas, Marcombo Boixareu
Editores, Barcelona, 1980, págs: 63-64.
(2).- SALVATr Medicina,. -Tomo IX, Salvat S.A. de .Ediciones
Pamplona, Navarra, 1977, págs: 158-161.
(3).- P. FARRERAS VALENTI, Medicina Interna, Compendio prácti-
co de patología médica, Editorial Marín S.A., Bilbao,
6ta. Edición, 1961, pág: 307.
(4).- Dr. HANNS P. WOLFF, Alta- Presión Sanguínea, Editors
Press Service Inc, Nueva York, 1980, págs: 114,115.
(5).- IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, Indirect
Measurement of instantaneous Arterial Blood Pressure in
Human Finger by the Vascular ünloading Technique, KEN
ICHI YAMAKOSHI, HIDEAKI SHIMAZU y TATSUO TOGAWA, Vol.
EME 27, N° 3, Marzo 1980, págs: 150-155.
(6).- JERRY L. LYONS, P.E., The designer's handbook of •
Pressure Sensing Devices, Van Nostrand, Reinhold Com-
pany, New York, 1980, págs: 114-116.
(7).- ARCHER, Semiconductor Remplacent Guide, Fort Worth, TX,
1980, pág. 13.
(8).-A. ESPINOSA, Apuntes de Electrónica II, Quito, 1978,
pág. 37.
(9).- TECHNICAL INFORMATION CENTER, Motorola CMOS Data, Moto_
rola Inc, Austin Texas, 2da. Edición, 1978, págs: 7-244
a 7 - 2 5 5 .
(10);- TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED, The TTL Data Book for
Design Engineers, Texas Instruments Inc, Dallas Texas,
1973, págs: 82 y 134-137.
(11).- TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED, The TTL Data Book for
Design Engineers, Texas Instruments Inc, Dallas Texas,
1973, págs: 182-186.
(12).- MILLMAN - HALKIAS, Integrated Electronics, Me Graw-Hill,
Kogakusha Ltd, Tokyo, 1972, págs: 548-553.
(13).- NATIONAL SEMICONDUCTOR, Linear Data Book, National
Semiconductor Corp, Santa Clara Ca, 1980, págs: 10-152
a 10-155.
(14)-.- IEEE,- TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, A Low
Frecuency meter with instantaneous Response, L. VAN•
DEN STEEN, Vo. BME 26 N°3, Marzo 1979, págs: 137-140
(15).- SILICONIX, Analog Switch Data Book, Siliconix Inc,
Santa Clara Ca., Marzo 1981, págs: 1-79 1-80.
i
(16).- MILLMAN - HALKIAS, Integrated Electronics, Me Graw-Hill,
Kogakusha Ltd, Tokyo, 1972, ,pág..492.
(17).- NATIONAL SEMICONDUCTOR, Pressure Transducer Hand Book,
National Semiconductor Corp, Santa Clara Ca, 1977,
págs: 9-1 a 9-3.
(18).- MERCK SHARP & DOHME INTERNATIONAL, El Manual Merck,
Merck Sharp & Dohme Research Laboratories, Ralway -
New Jersey, 1964, págs: 61-75.
(19).- HOWARD M. BERLÍN, 555 Timer applications Sourcebook,
with Experiments, Howard W. Sams & Co, Inc, Indianapo-
lis, 1979, págs: 27-31.
(20).- A. ESPINOSA, Apuntes de Electrónica I, Quito, 1978,
pág. 4.