diferencia de temperatura en dos puntos muy específicos ( aire inspirado y aire
expirado).
La creación de este dispositivo para medir la frecuencia respiratoria se basa en la detección y amplificación de la señal de un termistor que es sensible a los cambios de temperatura que se dan entre el aire inspirado y expirado por el cuerpo de una persona, una vez detectada la señal del termistor de los cambios de temperatura ya sea mediante un divisor de voltaje o con la ayuda de un puente de Weathstone, dicha señal será amplificada mediante el uso de amplificadores operacionales de tipo 741 o TL081, y después pasará a una etapa de comparación analógica haciendo uso de un OPAM LM339 (open collector) polarizado con 5Vdc y tierra, una vez obtenida la señal del comparador en pulsos tipo TTL, pasarán a una etapa de contador con un latch que congelará la señal ya sea cada 15 segundos o 1 minuto, una vez obtenida esa señal se desplegará el resultado en respiraciones por minuto. La parte digital si se desea también se puede realizar utilizando microcontroladores PIC16F084 o superiores.
El termistor puede adaptarse a un popote o a una mascarilla de oxigeno y en el caso de la mascarilla de oxigeno se tomará la precaución de no estorbar con el termistor el flujo libre de Oxigeno a través de la misma hacia el paciente. El termistor se adapta al popote o la mascarilla soldándole en sus terminales 2 cables de ½ metro y aislando el sistema con termofit para evitar falsos contactos y errores en la lectura.
Para mejorar la calidad de la lectura el termistor se monta en un divisor de voltaje o en un puente de Wheatstone como el que se muestra en la figura 8.4 (a) y (b):
(a) (b)
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Plan de Estudios de la carrera de Ingeniería Biomédica UPIBI-IPN Página 72 Una vez logradas las variaciones de voltaje deseadas entre inspiración y espiración, se amplifica la señal con ayuda de OPAM’s y se le da la ganancia deseada:
Figura 8.5 Circutios amplificadores con puentes de Wheatstone para amplificar la señal del termistor y obtener la frecuencia respiratoria. Posteriormente la salida amplificada del OPAM, es introducida a una configuración de comparación con OPAM’s polarizados con 5VDC y tierra para generar a la salida los pulsos TTL que serán contados ya sea con TTL’s o con el microcontrolador PIC 16F084 que además del conteo se encargará de desplegar el resultado en respiraciones por minuto, en el caso de utilizar microcontroladores PIC deberán incluir en su reporte el programa utilizado para programar su microcontrolador para el uso deseado.
Las pruebas de funcionalidad consistirán en la colocación del detector dentro del popote en una fosa nasal o adaptado en la mascarilla, la medición del cambio de temperatura del termistor entre aire inhalado y exhalado con un multímetro y con osciloscopio, y la observación de la salida digital en despliegue a dos dígitos de LCD o LED’s con el valor correspondiente en respiraciones por minuto.
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Conclusiones
Este cuaderno de prácticas de Laboratorio fue desarrollado a lo largo de tres semestres de impartir la materia de Laboratorio de Bioinstrumentación III ante la necesidad de elaborar prácticas apegadas al programa de estudios que sirvieran de base para impartir la materia que forma parte del plan de estudios de la carrera de Ingeniería Biomédica en la UPIBI. Con las prácticas propuestas se cubre totalmente los requerimientos de aprendizaje de la materia de Laboratorio de Bioinstrumentación III, estas prácticas no son para principiantes, requieren de que los alumnos tengan previamente un conocimiento profundo de la electrónica, la instrumentación médica y los transductores. Estas prácticas sirven para integrar los conocimientos de materias previas en el diseño de dispositivos Biomédicos prácticos. El mayor reto en el desarrollo de cada práctica radica en la obtención, preparación y/o acondicionamiento del transductor que generalmente es de tipo secundario, esto es se requieren 2 o más etapas de transductor para obtener la señal deseada o de interés. Estas prácticas están diseñadas sólo con propósitos didácticos para fines de enseñanza, por lo que requieren de más adaptaciones, ajustes , diseños de prototipos y pruebas, ademá de pasar por procesos de normatividad y estándares de calidad nacionales e internacionales antes de pensar en proponerlas para su uso con pacientes reales dentro de los hospitales.
Algunas de las prácticas realizadas van entrelazadas con la práctica correspondiente al diseño de un simulador de ECG funcional, el cuál sirve de base para el diseño y prueba posterior de los diseños de un desfibrilador con cardioversión y un marcapasos cardiaco. Al trabajar con el desarrollo de los diseños propuestos en las prácticas presentadas se refuerza de esta forma la teoría que respalda cada una de las prácticas y puede servir para reforzar y apoyar el conocimiento de los fundamentos teóricos y principios de operación de c/u de los dispositivos presentados.
Para los profesores a sido una buena experiencia el ver el interés que han puesto los alumnos en el material desarrollado, para apoyarlos más en sus diseños prácticos se les hizo utilizar más la “nube de internet” y se bajaron algunos videos sobre los temas de interés, que les sirvieron de apoyo en sus estudios, fue bastante interesante ver como poco a poco van construyendo y enriqueciendo su conocimiento al realizar cada una de las prácticas explicadas en este cuaderno, asi mismo hemos observado que se sienten más seguros de los conocimientos teóricos que tienen al irlos integrando en la aplicación y realización de c/u de las prácticas que se explican aquí y muchos de ellos nos han comentado que la realización de estas prácticas les ayuda a comprender mejor el principio de funcionamiento de los equipos médicos y esto les sirve de base para darles un mejor cuidado y mantenimiento dentro de los hospitales.
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