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MEDIDOR DE OXÍGENO EN LA SANGREAouatif Zrirak, Hafsa KasmiEEBE, Sistemas Electrònicos T Correos electrónicos: ​aouatif975@gmail​, ​hafsakasben88@gmailResumenEl objetivo de este proyecto es describir el funcionamiento del medidor de oxígeno en la sangre que es un término general que refiere a la medi...

Description

MEDIDOR DE OXÍGENO EN LA SANGRE Aouatif Zrirak, Hafsa Kasmi EEBE, Sistemas Electrònicos T13 Correos electrónicos: a [email protected], [email protected]

Resumen El objetivo de este proyecto es describir el funcionamiento del medidor de oxígeno en la sangre que es un término general que refiere a la medición óptica de la saturación oxihemoglobina en la sangre y este proyecto se enfocará en la oximetría específicamente de pulso. Para hacer lo hemos utilizado tres documentos técnicos donde se explica el utilizado, los componentes y el funcionamiento de este. Palabras Claves: Oxímetro, SpO2, microcontrolador, amplificador de transimpedancia, amplificador sumador, luz roja, luz infrarroja

1. Introducción La medición se realiza mediante un sensor de oximetría de pulso que es un monitor clínico que consiste en un sistema pulsátil con dos diodos emisores de luz (LED) de longitudes de ondas específicas, uno para la luz roja y otro para la luz infrarroja y un fotodiodo que es capaz de medir 3 niveles lumínicos diferentes, la luz roja, la luz infrarroja y la luz ambiente; la luz atraviesa el árbol arterial y la SpO2 se determina por la proporción de luz roja e infrarroja que es absorbida y transmitida por las propiedades de absorción de luz que posee la hemoglobina oxigenada (HbO2) y la hemoglobina reducida (Hb).

2.

Funcionamiento del sistema

la oximetría de pulso mide de forma no invasiva la saturación de oxígeno (SpO2) de la sangre arterial en relación a la cantidad de hemoglobina presente y la cantidad de hemoglobina combinada con oxígeno que es transportada desde los pulmones hasta los tejidos.

Fig.1.Absorción de la oxihemoglobina y la desoxihemoglobina

Principios físicos: ● LEY DE BEER La cantidad de luz absorbida es proporcional a la concentración de la hemoglobina en el vaso sanguíneo

Fig.2.Comparación de la cantidad de luz absorbida para dedos de distinto espesor

● LEY DE LAMBERT La cantidad de luz absorbida es proporcional a la longitud de la trayectoria de la luz, mientras más larga sea esta longitud que la luz tiene que viajar, más será la luz absorbida.

Diagrama de bloques:

S pO2 = ( [HbO2]/([HbO2] + [Hb])) * 100 Para la luz roja, (en torno a 660 nm) es absorbida selectivamente por la Hb reducida, mientras que la HbO2 absorbe selectivamente la luz infrarroja (en torno a 940 nm) esto se debe a que cada molécula tiene diferente coeficiente de absorción.

Fig.3. Diagrama de bloques

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El dispositivo oximetro tiene como componentes principales los siguientes: 1. Sensor: está compuesto por dos LED’s, las longitud de onda correspondientes a estos dos son de 660 nm a 940 nm. El detector es un fotodiodo, el sensor viene aislado de la luz ambiental por su alta sensibilidad

-

componente DC: debida a la absorbancia de tejidos de huesos etc. - componente AC : la señal arterial, que se usa para el cálculo de la saturación de oxígeno en la sangre - ruido de línea y cualquier perturbación producida por fuentes externas.. Para separar estas componentes se usa un filtro pasa bandas con realimentación múltiple, se caracteriza por: - ganancia A = 1V/V - frecuencia central (f0) = 1,75 Hz - rizado de banda pasante permitido de 0 dB, ancho de banda pasante de 2,5 Hz, orden 4

Fig.4. Componentes del sensor

2.

Amplificador/ convertidor: se usa para convertir la corriente a la salida del fotodiodo en voltaje, consta de dos amplificadores de transimpedancia conectados a una etapa diferencial. La señal del fotodiodo es una corriente que va en diferentes direcciones, puesto que la resistencias de realimentación son iguales, la amplitud resultante de la salida diferencial será doble, que para configuración de un solo amplificador. Finalmente se conecta a una etapa diferencial que elimina el ruido y se verá como una señal de modo común a ambas entradas

Fig.6. Filtro pasa bandas 4.

Microcontrolador: recibe la señal por sus entradas analógica y las convierte a un valor digital, pero antes se deben pasar por un amplificador sumador, que tiene como objetivo principal, amplificar la señal obtenida de 0-5V y añadirle una componente DC.

Fig.7. Amplificador sumador Microcontrolador que se usa normalmente es serie PIC16F87X.

Fig.5. Amplificador de transimpedancia o convertidor C/A Fig.8. Microcontrolador PIC16F877 3.

Filtro / Separación de la componente de señal arterial: la señal obtenida en el apartado anterior, está compuesta por diferentes componentes:

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Calibración del oxímetro: Como se ha explicado en el principio del artículo, el fotodiodo mide diferentes niveles lumínicos, las que usan principalmente son la luz infrarroja y la luz roja. La luz absorbida varía con la variación de cantidad de sangre en el lecho tisular, y con la modificación de las cantidades relativas de HbO2 y Hb. estos cambios de absorción permiten estimar SpO2 arterial, que se relaciona con el coeficiente R :

R =

RAb I Ab

Donde : El cociente entre la absorción màxima y mínima del led rojo (RAb), y el cociente entre absorción entre máxima y mínima del led infrarrojo (IAb)

todos los módulos importantes del ASIC (tanto analógicos como digital) utilizando circuitos auxiliares implementados en el ASIC. Este oxímetro tiene un microcontrolador de baja potencia (modo de procesamiento integrado), así como en una PC que usa Python . El oxímetro ASIC está fabricado en tecnología CMOS de modo mixto de 180 nm y funciona a una tensión de alimentación de 1,8 V. El consumo de energía promedio del front-end analógico es de 176 μW y el del módulo digital que controla el frontal analógico es de 23 μW. El prototipo de sistema PO hecho con el ASIC personalizado funciona con una batería litio de l 3.7 V y de potencia consume de 8 mW Se conecta con un dispositivo de visualización a través de USB o de forma inalámbrica a una computadora portátil / teléfono inteligente / tableta tanto en el laboratorio y en el hospital, y muestran menos del 2% de desviación en el nivel medido de SpO2 y la peor desviación de 2.7 latidos por minuto para la frecuencia cardíaca medida, en comparación con los oximetros comerciales.

Fig.9. Gráfica de regresión del oxímetro de pulso

Fig.11. Oximetro Oxisense

Tomando puntos de la gráfica 9 y graficando SpO2 vs R obtenemos la curva de calibración

3.

Indicadores para evaluar referencias obtenidas

Para la selección de datos hemos seleccionado una serie de criterios mostrados en la tabla: a

Los documentos deben ser científicos, por eso nos han facilitado una base de datos que provienen de universidades y autores reconocidos

b

Lenguaje adecuados, claro y bien escrito, con imágenes, gráficos y diagramas

c

Ha sido citado por otro documentos.

d

Año de publicación más próximo, ya que los antiguos pueden tener información false

e

Es una referencia en otros documentos

Fig.10. Curva de calibración del oxímetro de pulso

Modelos de oximetro: Uno de los modelos que hemos encontrado durante la búsqueda de este proyecto es OxiSense, ,que se caracteriza por el uso circuito integrado específico de aplicación de baja potencia (ASIC) para acondicionamiento de señal. y la capacidad de prueba de

Tabla 1. Tabla de indicadores

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4.

La realización de un buen artículo también es una tarea que requiere el uso correcto y eficiente de la información al alcance del escritor.

Evaluación de los documentos

a

Google Scholar: fiable recomendado por el profesorado

b

Explicación clara y resumida del tema estudiado

c

4 citaciones

d

2015

e

----

También es necesario el uso correcto del lenguaje y de la simbología adecuada para cada comunidad así como la elaboración de esquemas que ayuden a la explicación. En conclusión, tanto la búsqueda de información como la elaboración de artículos técnicos requieren más trabajo, tiempo, esfuerzo y preparación de la esperada.

6.

Queremos dar agradecimientos a la Unidad de investigación de la Biblioteca de la EEBE por facilitarnos los medios necesarios para llevar a cabo el trabajo solicitado. Las bases de datos y el acceso a ellas, así como el conocimiento de usarlas, era imprescindible para encontrar información de calidad.

Tabla 2. Evaluación Referencias Documento 1

a

Google Scholar: fiable recomendado por el profesorado

b

Explicación clara y resumida, gràficos e imágenes.

c

5 citaciones

d

2016

e

----

Referencias [1]

a

SienceDirect: fiable recomendado por el profesorado

b

Explicación clara y resumida, gràficos e imágenes 3 citaciones

d

2018

e

----

http://erevistas.uacj.mx/ojs/index.php/culcyt/article/v iew/10 [2] Solibella Bencomo, Sergio Villazana , Bruno Salas

“Design and construction of a pulse oximeter.” https://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/4325

[3]

Tabla 4. Evaluación Referencias Documento 3

5.

Jorge Antonio Cardona Soto, Gabriel Axel Arvizo

Gutiérrez , Mariano Carrillo Romero, Francisco Rodríguez Rico, Sergio González Duarte1, Georgina Ramírez Lozoya. “ Diseño e implementación de un oxímetro de pulso con Labview y la NI MyDA”

Tabla 3. Evaluación Referencias Documento 2

c

Agradecimientos

Devarshi Mrinal Das *, Aman Gupta, AbhishekSrivastava, Amogh Vidwans, Meraj Ahmad, Aniruddha Shelke, Salil Kale, J. Ananthapadmanabhan, Dinesh Kumar Sharma, Maryam Shojaei Baghini. “A pulse oximeter system, OxiSense, with embedded signal processing using an ultra-low power ASIC designed for testability”

https://www-sciencedirect-com.recursos.biblioteca.u pc.edu/science/article/pii/S002626921730352X

Conclusiones

.

La búsqueda de información fiable ha demostrado ser una tarea difícil y que requiere trabajo extensivo para llevarse a cabo correctamente. Los indicadores que ofrecen las bases de datos son buenas señales de la fiabilidad de los trabajos o de su impacto en la comunidad científica.

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