Signos vitales

Diseño de un dispositivo remoto para la supervisión de señales vitales

R. Fusté - R. Martínez
Ingeniería Técnica Industrial, Especialidad Electrónica Industrial
Escola Politecnica Superior de Vilanova i la Geltrú (UPC)

Resumen. El presente artículo tiene como objetivo valorar las diferentes
variables del cuerpo humano, como son: el ritmo cardíaco, la inclinación del
cuerpo y latemperatura corporal. La finalidad de esta valoración es comunicar
las diferentes anomalías detectadas a los servicios sanitarios.

1. Introducción
En los últimos años, la necesidad de ayudar
a personas con discapacidad ha dado lugar a
la realización de investigaciones en el
campo de la bioelectrónica.
Este proyecto consiste en el diseño de un
dispositivo que realice la medición de los
pulsoscardíacos, la temperatura y la
posición en pacientes.
La captación de los pulsos permite registrar
la actividad eléctrica del corazón,
información de vital importancia para
conocer el estado del músculo cardiaco.
La señal obtenida debe ser amplificada y
filtrada debido a la baja amplitud de los
potenciales bioeléctricos.

La zona de medida escogida donde se
colocarán los electrodos hasido el pecho.
La mayor parte de potencial está
concentrado en un rango limitado de
frecuencias indicado en la figura 1. Esto
significa que componentes adicionales en
frecuencias mayores sólo distorsionarán la
señal y deberán ser filtradas.
La medida de las señales bioeléctricas se
realiza de manera diferencial, entre dos
puntos, a través de un amplificador de
instrumentación.
Lascaracterísticas más importantes de este
amplificador son la posibilidad de ajustar la
ganancia a través de una resistencia, y el
rechazo de las señales en modo común.

Una vez hecha la medición de los signos
vitales, se pasará a realizar la valorización
de éstos a través de un microcontrolador y
su posterior envío a la base de datos de las
patologías detectadas.

2. Sistemas de medición
2.1.Pulsos cardiacos
Los pulsos cardiacos son potenciales
eléctricos que serán adquiridos mediante la
ubicación de electrodos en la superficie
corporal.

Figura 2: Amplificador de instrumentación

Se puede utilizar esta configuración o se
puede encontrar encapsulado.
En el sistema de acondicionamiento se ha
empleado un amplificador de instrumentación encapsulado: AD620.

La frecuencia decorte de la señal que se
desea filtrar es de 250 Hz. El condensador
externo se calcula a partir de la siguiente
expresión. (Véase Figura 6)
El filtro tiene un ratio de frecuencia de
100:1.

Figura 6: Fórmula para el cálculo del condensador
externo

(2)

Donde:
fclock = fcorte x 100
Figura 3: Diseño del circuito para la captación de los
pulsos cardíacos

La señal puede llegar atener una ganancia
de 1000 para que se pueda tratar
posteriormente por el microcontrolador. La
ganancia se ha fijado en función de la
resistencia Rg.

(3)
Este filtro tiene ganancia unitaria. Como
consecuencia, se debe amplificar la señal de
la salida del filtro para que pueda ser tratada
por el microcontrolador.

2.2. Temperatura
A través de un sensor realizamos la
medición de latemperatura.

(1)
Figura 4: Cálculo de la ganancia del amplificador de
instrumentación

Una vez que se ha captado la señal de
entrada, la siguiente etapa es la de filtrado
tal y como se indica en la Figura 3.
El filtro pasa bajos, es un filtro analógico
encapsulado Butterworth de octavo orden
en el que sólo se ha de calcular el valor de
un condensador en función de la frecuencia
de corteque se desea, dejando a la salida la
señal de interés.

Figura 7: Sensor de temperatura LM35

Ofrece una salida lineal de 10 mV/ºC:
+1500mV = 150ºC
+250mV = 25ºC
-550mV = -55ºC

2.3. Inclinación
La medida de la inclinación se realizará a
través de un inclinómetro. Este sensor va
directamente conectado al microcontrolador
que recibirá los datos de la posición a través
del puerto...