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SISTEMA ELECTRÓNICO PARA ESTUDIO DE ESPASTICIDAD Y PÉRDIDA DE MASA
MUSCULAR POR MEDIO DE ELECTRO – ESTIMULACIÓN
CARLOS ANDRÉS CASTAÑO BUSTOS DIEGO FERNANDO RAMÍREZ RIASCOS
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CALI FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
CALI, 2014
SISTEMA ELECTRÓNICO PARA ESTUDIO DE ESPASTICIDAD Y PÉRDIDA DE MASA
MUSCULAR POR MEDIO DE ELECTRO – ESTIMULACIÓN
CARLOS ANDRÉS CASTAÑO BUSTOS DIEGO FERNANDO RAMÍREZ RIASCOS
Informe Final de Trabajo de Grado
Director Oscar Casas García, Mg. Ing.
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CALI FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
CALI, 2014
Este trabajo de grado, en la modalidad de investigación, es
aceptado como uno de los requisitos para obtener el título de
Ingeniero Electrónico en la Universidad de San Buenaventura Cali.
___________________________________
Director: Oscar Casas García, Mg. Ing.
___________________________________ Jurado: José Fernando Valencia,
Dr. Ing.
___________________________________ Jurado: Juan Carlos Cruz, Mg.
Ing.
Santiago de Cali, 23 de Octubre del 2014
Hoy sabemos que gracias al apoyo incondicional que nuestras
familias, docentes y amigos culminamos una etapa privilegiada,
donde hemos adquirido herramientas para afrontar la vida, a
nuestros padres, el esfuerzo y sacrificio por esta inversión, que
valoramos más que cualquier cosa material, a nuestros hermanos, por
el apoyo en momentos críticos, a nuestras novias por la
comprensión, el tiempo, el espacio, apoyo y la paciencia. Nuestros
profesores, maestros que antes que teorías, entregan valores,
estructuras mis más profundas felicitaciones, gratitud y buenos
recuerdos. Infinitas gracias a todos los anteriores por sus
consejos y palabras alentadoras que fomentaron en nosotros el deseo
de superación y el anhelo de triunfo y superación en la vida.
Carlos Castaño y Diego Ramírez
CONTENIDO
Pág.
1.2 JUSTIFICACIÓN
.....................................................................................................
19
1.3 OBJETIVOS
............................................................................................................
20
2. MARCO TEORICO
.................................................................................................
23
2.1.1 Efectos de la Electro – estimulación en humanos.
.............................................. 24
2.2 ESPASTICIDAD
......................................................................................................
25
2.4 CORRIENTES ELÉCTRICAS USADAS EN LA ELECTRO – ESTIMULACIÓN
................ 27
2.4.1 Según la metodología.
.........................................................................................
27
2.4.2 Según los efectos generados.
..............................................................................
28
2.4.3 Según la frecuencia.
.............................................................................................
28
2.4.4 Según la forma.
....................................................................................................
28
2.5 SEGURIDAD
..........................................................................................................
34
2.5.2 Choque Eléctrico.
.................................................................................................
34
3.1 HISTORIA DE LA ELECTRO – ESTIMULACIÓN
........................................................ 35
3.2 EQUIPOS PARA ELECTROTERAPIA ACTUALES
...................................................... 36
3.2.1 I-Tech Physio.
.......................................................................................................
36
ELECTRO – ESTIMULACIÓN
MUSCULAR..............................................................
41
4.2.1 Elección del sistema computacional.
...................................................................
43
4.2.2 Comparación de los sistemas computacionales respecto a las
exigencias del
prototipo.
.............................................................................................................
46
4.2.4 Etapa de comunicación.
......................................................................................
50
4.2.5 Etapa amplificadora.
............................................................................................
56
4.3.1 Interfaz de usuario.
..............................................................................................
57
4.3.2 Desarrollo del software para el micro – controlador.
......................................... 64
5. PRUEBAS Y RESULTADOS
....................................................................................
71
5.1 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
.........................................................................
71
5.2 PRUEBAS DE EFICACIA
..........................................................................................
77
6. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO
.................................................................
79
6.1 CONCLUSIONES
....................................................................................................
79
7.2 ANEXO – SOFTWARE INTERFAZ DE USUARIO EN
JAVA........................................ 92
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Aplicación de electro – estimulación como complemento
para la rehabilitación
muscular, en este caso, de un deportista.
.......................................................... 23
Figura 2.2 – Aplicación de electro-estimulación mediante un
dispositivo electrónico. ...... 24
Figura 2.3 – Umbral de sensación eléctrica en relación con la
frecuencia aplicada. ........... 24
Figura 2.4 – Relación ente niveles de estimulación e intensidad.
....................................... 25
Figura 2.5 – Pérdida de masa muscular por atrofia.
............................................................
26
Figura 2.6 – Corriente Galvánica.
.........................................................................................
29
Figura 2.7 – Corriente Interrumpida Galvánica (Sinusoidal).
............................................... 29
Figura 2.8 – Corriente Interrumpida Galvánica (Trenes de Pulsos).
.................................... 30
Figura 2.9 – Corriente Interrumpida Galvánica (Pulsos Aislados).
....................................... 30
Figura 2.10 – Corriente Alterna (Baja frecuencia).
...............................................................
31
Figura 2.11 – Corriente Alterna (Alta frecuencia).
...............................................................
31
Figura 2.12 – Corriente Alterna (No periódica).
...................................................................
32
Figura 2.13 – Corriente Interrumpida Alterna.
.....................................................................
32
Figura 2.14 – Corriente Interrumpida Alterna.
.....................................................................
33
Figura 2.15 – Modulación en amplitud (AM) y Frecuencia
(FM).......................................... 33
Figura 2.16 - Efecto de varios niveles de corriente en el cuerpo
humano. .......................... 34
Figura 3.1 – Electro-estimulador I-TECH PHYSIO
..................................................................
36
Figura 3.2 – Kit completo de Electro-estimulador I-TECH PHYSIO
....................................... 37
Figura 3.3 – Electro-estimulador BTL-5620
..........................................................................
38
Figura 4.1 – Diseño del sistema computacional.
..................................................................
42
Figura 4.2 – Tarjeta de sistema computacional pcDuino.
.................................................... 43
Figura 4.3 – Tarjeta de sistema computacional Raspberry PI/Modelo
B. ............................ 45
Figura 4.4 – Componentes de la Raspberry PI/Modelo B.
................................................... 45
Figura 4.5 - Especificaciones técnicas sistemas computacionales.
...................................... 46
Figura 4.6 – Micro – Controlador PIC18F24K22.
..................................................................
47
Figura 4.7 – Diseño del PCB (Tarjeta de Circuito Impreso) en EAGLE.
................................. 48
Figura 4.8 – Esquemático de la etapa generadora de señales.
............................................ 49
Figura 4.9 – MAX485.
...........................................................................................................
50
Figura 4.10 – LM555.
............................................................................................................
51
Figura 4.14 – Esquemático Red RS-485.
...............................................................................
54
Figura 4.15 – PCB Red RS – 485.
...........................................................................................
55
Figura 4.16 – Circuito amplificador.
.....................................................................................
56
Figura 4.17 – Interfaz de usuario.
.........................................................................................
57
Figura 4.18 – Inicio de la plataforma Ubidots.
.....................................................................
61
Figura 4.19 – Ingreso de pacientes a la base de datos.
........................................................ 62
Figura 4.20 – Base de datos pacientes en Ubidots.
..............................................................
63
Figura 4.21 – Datos del tratamiento al paciente.
.................................................................
63
Figura 4.22 – Grafica del comportamiento de las variables.
................................................ 64
Figura 4.23 – Diagrama de flujo bucle principal.
..................................................................
65
Figura 4.24 – Diagrama de flujo interrupción.
.....................................................................
66
Figura 4.25 – Diagrama de flujo actualizar.
..........................................................................
68
Figura 4.26 – Diagrama de flujo generar.
.............................................................................
69
Figura 5.1 – Parametrización de la señal cuadrada.
.............................................................
71
Figura 5.2 – Medición de la frecuencia/Señal Cuadrada.
..................................................... 72
Figura 5.3 – Parametrización de la señal rectangular.
......................................................... 72
Figura 5.4 – Medición de la frecuencia/Señal Rectangular.
................................................. 73
Figura 5.5 – Medición del tiempo de reposo/Señal Cuadrada.
............................................ 73
Figura 5.6 – Parametrización de la señal Ráfaga.
.................................................................
74
Figura 5.7 – Medición de la frecuencia/Señal Ráfaga.
......................................................... 74
Figura 5.8 – Medición del tiempo de reposo/Señal Ráfaga.
................................................ 75
Figura 5.9 – Aplicación de Electro -
estimulación.................................................................
75
Figura 5.10 – Prototipo desarrollado.
..................................................................................
76
Figura 5.11 – Medición de frecuencias a la salida del
dispositivo........................................ 77
Figura 5.12 - Datos obtenidos.
.............................................................................................
78
15
RESUMEN
En este informe se presenta un sistema electrónico para realizar
estudios de espasticidad y
evitar la pérdida de masa muscular por medio de electro –
estimulación muscular. El equipo
fue desarrollado con un sistema computacional llamado Raspberry Pi
modelo B, el cual sirve
de interfaz usuario – máquina para realizar las distintas
actividades que nos permite el
dispositivo, entre las cuales se encuentran la variación de la
frecuencia y forma de los pulsos
eléctricos que se le aplican al paciente. Por otro lado para
generar estos pulsos de corriente
eléctrica, se diseñaron módulos, los cuales se encargan de entregar
la señal parametrizada
que tiene salida por par de electrodos que se ubican en el área
afectada del paciente. Y
finalmente para comunicar la Raspberry con estos, se usa la
comunicación serial RS485.
El dispositivo permite generar electro – estimulación con ondas
Cuadradas, Rectangulares
y Ráfagas, donde por medio de una interfaz gráfica diseñada en
Java, se puede parametrizar
la frecuencia entre 1 – 150 Hz y el tiempo de reposo de las
anteriores, obteniendo a la salida
señales pulsantes con niveles de tensión entre 20 y 80
voltios.
La herramienta permite ver la evolución del paciente donde el
sistema es realimentado con
mediciones de los músculos afectados realizadas por el profesional,
antes de iniciar cada
sección de recuperación, con el fin de poder constatar una mejora a
través del tiempo con
el tratamiento propuesto.
Finalmente, el proyecto desarrollado es una herramienta que
acompaña al profesional o
especialista en el proceso de rehabilitación física de los
afectados, donde provee la
información de los parámetros con los cuales se está realizando el
tratamiento y el progreso
de la recuperación del paciente por medio de una base de datos en
línea.
Palabras clave: sistema, electro – estimulación, musculo, fuerza,
frecuencia, espasticidad, atrofia, lesión, investigación, pérdida,
contracción, involuntario, inmovilidad, tratamiento.
16
17
1. INTRODUCCIÓN
Nuestra vida cotidiana está compuesta de tareas u ocupaciones que
nos pueden llevar a estar expuestos a un riesgo constante de poder
sufrir lesión en algún miembro que comprometa la libre y correcta
movilidad, ya sea por los trabajos que realizamos por cumplimiento
a nuestros deberes laborales y/o académicos, por actividad física,
y también es probable la posibilidad de un descuido propio o de
otra persona que pueda tener como consecuencia una afectación que
conlleve a la quietud temporal o definitiva. Se puede hacer
referencia a algunas áreas de desempeño como lo son las obras de
construcción, los deportes extremos o de ejercitación y
condicionamiento muscular, donde se ubican el futbol, la natación y
el atletismo, entre otros. Así mismo, se encuentran los que se
practican por pasión o como medio de transporte, como el
automovilismo y motociclismo que al obtenerse una falla en estos
como en los nombrados inicialmente, conllevan a que la integridad
de la persona que lo ejecuta se vea en peligro, por una anomalía y
traumas severos o graves, debido a la presencia de un incidente que
puede generar la perdida de movilidad temporal o definitiva. Por lo
tanto, ¿Qué pasa cuando la persona que ha sufrido un accidente y le
ha dejado como resultado una grave lesión en su cuerpo,
probablemente irremediable, pierde la capacidad de manipular sus
extremidades, como lo son la paraplejia y la cuadriplejía? De este
modo, el individuo empieza a sufrir una pérdida de fuerza y masa
muscular por la falta de ejercitación y en algunos de los casos, se
genera una contracción involuntaria de los músculos llamada
espasticidad; estas no se presentan de manera instantánea en el
paciente tras haber sufrido el incidente, pero si se van
desarrollando gradualmente hasta que llegan a un punto clímax donde
la finalidad se enmarca en la atrofia de los músculos no
entrenados. En estas ocasiones, la electro – estimulación muscular
es de vital ayuda para los presentes, ya que por medio de ella se
logra la reanimación física en pro de la recuperación eficiente y
ligera de las personas afectadas por la ausencia de motricidad o
limitación de movimiento, y se ha dado la comprobación de algunas
situaciones en que se aminora el estado de espasticidad en los que
la padecen. Por estas razones se ha enfocado este proyecto a la
investigación y desarrollo de un sistema electrónico para electro –
estimulación muscular que permita realizar un estudio del grado de
espasticidad del paciente, y de la mano del profesional en esta
disciplina conocer si se está mejorando, agravando o si no se marca
avance, según el tratamiento que se le esté aplicando y
contrarrestar la pérdida de masa muscular.
18
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Los pacientes que han sufrido algún tipo de trastorno que obligue
su inmovilidad total o la de algunos de sus miembros, ya sea por
orden expresa por el médico o por padecer de una lesión física,
tiene como consecuencia la pérdida o degradación de la masa
muscular, debido a que no existe una ejercitación frecuente del
músculo y con esto, puede derivarse falencias como la atrofia
muscular, mala circulación sanguínea, contracturas, perdida de la
fuerza muscular y puede darse la situación de aparición de la
espasticidad, la cual se radica en el cerebro o en la medula
espinal, donde se obtiene como resultado un trastorno motor del
sistema nervioso en el que algunos músculos se mantienen
permanentemente contraídos provocando rigidez constante y
definitiva en los mismos. Por lo tanto, el deseo o pretensión con
la postulación de la electro – estimulación como método indirecto
de rehabilitación física es encaminarse en la recuperación
eficiente y ligera de las personas afectadas por la ausencia de
motricidad o limitación de movimiento, eliminando tiempo en el
periodo de tratamiento y que dichos individuos puedan proceder a
cumplir con sus tareas diarias en un lapso moderado, evitando
dificultades en el área laboral, académica o sea el caso de ambas;
garantizando así mismo, una vida plena y saludable. Teniendo en
cuenta la línea de investigación y desarrollo electrónico planteado
en el presente informe final, donde se postula el ejercicio de la
parte muscular inmovilizada con los impulsos eléctricos,
generándolos por un determinado rango de frecuencias y niveles de
potencia más amplio, ajustables por el usuario; se quiere dar u
ofrecer cobertura a la función de poder lograr el bloqueo de las
señales erróneas involuntarias del cerebro hacia el músculo que
originan la rigidez muscular, es decir la espasticidad, aunque esto
se ingresa con opción de estudio por escasez de investigación
acerca de la anomalía, lo cual en cooperación con el especialista
en el área de la medicina, se evaluará realizando el monitoreo
constante de la respuesta del musculo afectado por medio de una
interfaz gráfica que se ejecute en un computador o dispositivo
diseñado por los ejecutores del proyecto, para evaluar sí
verdaderamente el objetivo de contrarrestar por medio de la electro
– estimulación muscular (EMS) la tensión constante del musculo se
está cumpliendo correctamente, por medio de pruebas que lleve a
cabo en su entorno profesional.
De lo expuesto se llega al siguiente interrogante, ¿Cuál sería el
dispositivo electrónico más
adecuado que permita realizar un estudio médico para contrarrestar
la pérdida de masa
muscular y del mismo modo, la evaluación de la eficacia del
tratamiento para la rigidez
muscular?
19
1.2 JUSTIFICACIÓN
Debido a la imposibilidad o limitación de movimiento, generado por
la presencia de alguna lesión física o intervención médica, que
conlleva a la pérdida de masa muscular; las personas afectadas, se
deben someter por largos periodos de tiempo a tratamientos de
fisioterapia que generan altos costos monetarios e incapacidad para
ejecutar la tareas diarias que tenga estipuladas ya sea de carácter
laboral o académico. Por lo tanto, lo que se quiere evitar con el
dispositivo electrónico realizado, es la degradación muscular de la
persona en situación de quietud, es por eso que, se desea mantener
en una diaria ejercitación o excitación de los músculos inactivos y
así conservar su magnitud o estado sano, por medio de una electro –
estimulación muscular de manera periódica y rutinaria, consiguiendo
automáticamente tener menos inversión de tiempo en las sesiones de
recuperación y terapias de rehabilitación, logrando así mismo, la
reducción del costo en la reanimación total de las lesiones del
paciente. Teniendo en cuenta la investigación realizada sobre la
espasticidad, (Binipatia , s.f.), (Ecured, Ecured), (Rodríguez
Martín, 2004), (Salcedo Chávez, 2012), lo que se pretende con este
proyecto es buscar un equipo que le permita al profesional médico
hacer unos análisis terapéuticos con frecuencias y tipos de señales
que pueda variar libremente para poder ejecutar evaluación de
comportamiento y resultado en personas con esta anomalía. Es por
eso, que realizar este estudio es de gran importancia ya que una
gran cantidad de los pacientes que sufren de pérdida de masa
muscular igualmente padecen de la espasticidad, la cual se origina
en su mayoría por lesiones medulares como se describe en la
investigación médica llevada a cabo en el Hospital Nacional de
Parapléjicos de Toledo y es titulado “Estudio de prevalencia de la
espasticidad en el paciente con lesión medular” (A. Esclarín de
Ruz, 2001), por lo que es pertinente actuar inmediatamente ante la
afectación debido a que de este modo podemos disminuir el grado de
tensión muscular o evitamos la presencia de tal anomalía por medio
de la aplicación de la electro – estimulación como terapia de
rehabilitación para las personas con limitación de
movimiento.
20
1.3.1 Objetivo general.
Diseñar e implementar un sistema electrónico computacional que
permita realizar electro – estimulación muscular, para llevar a
cabo pruebas médicas en estudios de espasticidad.
1.3.2 Objetivos específicos.
1.3.2.1 Construir un estado del arte en sistemas electrónicos para
electro –
estimulación muscular y sensado del efecto de la misma.
1.3.2.2 Realizar el diseño electrónico del sistema computacional
para electro –
estimulación muscular y sensado del efecto de la misma.
1.3.2.3 Implementar el diseño electrónico planteado y realizar las
pruebas de
funcionamiento correspondientes.
1.3.2.4 Mostrar los resultados parciales y totales del desarrollo
del proyecto.
1.4 APORTES
La implementación de un sistema computacional que permita realizar
electro –
estimulación ofrece una gran variedad de ventajas en el área de
rehabilitación física, las
cuales se describen a continuación:
Tecnológicamente, permitir al profesional médico hacer análisis
terapéuticos con
frecuencias y tipo de señales que pueda variar libremente para
poder ejecutar
evaluación de comportamiento y resultado en personas con
espasticidad, debido a
que, se tienen pocas referencias de investigación para ella.
Económicamente, evitar largos periodos de tiempo en tratamientos de
fisioterapia
que generan altos costos monetarios e incapacidad para ejecutar las
tareas diarias
que tenga estipuladas ya sea de carácter laboral o académico.
En el ámbito de la salud, evitar la degradación muscular de la
persona en situación
de quietud, es por eso que, se desea mantener en una diaria
ejercitación o
excitación de los músculos inactivos y así conservar su magnitud o
estado sano, por
medio de una electro – estimulación muscular de manera periódica y
rutinaria.
21
1.5 ORGANIZACIÓN DEL INFORME FINAL
Capítulo 1, contiene la información del planteamiento del problema
donde se realiza la justificación de la solución y se presenta el
objetivo general y específicos. En el capítulo 2 se presenta la
investigación realizada en cuanto a la problemática expuesta, lo
cual comprende los tipos de anomalías que se pueden tratar con
electro – estimulación, la conceptualización de la electro –
estimulación y los efectos de la misma sobre las áreas musculares
afectadas, lo cual dependiendo de la parametrización de las señales
generadas; y la normatividad que rige este tipo de desarrollos. En
el capítulo 3 se expone el estado del arte donde se puede observar
cómo fue la evolución de la electro-estimulación como terapia
médica a distintas patologías, hasta llegar a la actualidad. El
capítulo 4, está compuesto por el diseño propuesto del sistema
computacional y la implementación del mismo con el fin de poder
generar y aplicar electro – estimulación en pacientes con
limitación de movimiento. En el capítulo 5 se presentan las
diferentes pruebas realizadas con el prototipo donde se generan las
señales propuestas con diferente parametrización y finalmente, se
relacionan los resultados obtenidos. Finalmente, en el capítulo 6
se exponen las conclusiones de acuerdo al trabajo realizado
acompañado de los problemas obtenidos en el desarrollo del mismo y
el trabajo a futuro.
22
23
2.1 ELECTRO – ESTIMULACIÓN MUSCULAR
Cuando de forma voluntaria se decide contraer un músculo, desde el
cerebro se envía una serie de estímulos eléctricos a lo largo del
nervio motor que provocan la contracción del mismo. La electro –
estimulación muscular artificial (EEM) produce un efecto similar,
pero el estímulo eléctrico se genera directamente sobre el músculo
mediante un dispositivo adecuado para tal fin en complemento de
electrodos que son los que hacen contacto con el miembro afectado o
a rehabilitar terapéuticamente. Cuando se habla de electro –
estimulación es necesario distinguir dos conceptos:
El objetivo de la electro – estimulación, el cual es el efecto
motor, es lograr obtener datos informativos que van a orientar
hacia un diagnóstico, o el aprovechamiento de ese mismo efecto
dirigido a una terapéutica en patología con lesión motórica.
La electro – estimulación sobre los nervios sensibles, que en
virtud de los
parámetros utilizados para su obtención tiene unos efectos activos
en las fibras
nerviosas que transmiten las sensaciones nociceptivas.
Figura 2.1 – Aplicación de electro – estimulación como complemento
para la rehabilitación muscular, en este caso, de un
deportista.
Fuente: (FITFENCING, s.f.)
24
Figura 2.3 – Umbral de sensación eléctrica en relación con la
frecuencia aplicada.
Figura 2.2 – Aplicación de electro-estimulación mediante un
dispositivo electrónico.
Fuente: (BIOLaster, S.L, s.f.)
2.1.1 Efectos de la Electro – estimulación en humanos.
Diferentes efectos se pueden presentar en una persona dependiendo
de la amplitud, la frecuencia, la forma de la onda e incluso
dependiendo de permeabilidad de la persona misma al paso de la
corriente, por eso se va a explicar algunos de estos efectos y las
causas de los mismos.
2.1.1.1 Umbral de Sensación Eléctrica.
Es el valor mínimo de la corriente que causa en la persona por la
que fluye algún tipo de sensación. El posicionamiento y tamaño de
los electrodos, así como la frecuencia utilizada en la electro –
estimulación muscular son factores fundamentales. En la Figura 2.3
se puede observar este umbral respecto a diferentes frecuencias
(Cortes Mánica, Diseño de un dispositivo generador de corrientes
interferenciales para el tratamiento de patologías de origen
muscular y circulatorio, 2008).
Fuente: (Chavéz, s.f.)
2.1.1.2 Límite de Tolerancia.
Este depende de la densidad de la piel así como del tamaño de los
electrodos. El límite de tolerancia varía de igual modo dependiendo
del estado de salud o la condición patológica de la persona. En la
Figura 2.4 se muestra este límite según el estado de la persona
(Cortes Mánica, 2008).
Figura 2.4 – Relación ente niveles de estimulación e
intensidad.
Fuente: (R.V. den Adel)
2.1.1.3 Umbral de Dolor.
Es la intensidad mínima de un estímulo (la fuerza más leve de un
golpe o el contacto más breve con la fresa del dentista) que
despierta la sensación de dolor (Puede variar significativamente
dependiendo de cada individuo).
2.2 ESPASTICIDAD
“La espasticidad se refiere al estado en que los músculos se
encuentran tensos y rígidos.
También se puede llamar tensión inusual o aumento del tono
muscular. Los reflejos (por
ejemplo, un reflejo rotuliano) son más fuertes o exagerados. La
afección puede interferir con
la actividad de caminar, el movimiento o el habla”. (Binipatia ,
s.f.)
La espasticidad generalmente es causada por daño a la parte del
cerebro involucrada en
movimientos bajo su control. También puede ocurrir a raíz de un
daño a los nervios que van
desde el cerebro hasta la médula espinal.
26
Los síntomas de espasticidad abarcan:
Postura anormal. Llevar los hombros, los brazos, la muñeca y los
dedos de las manos a un ángulo
anormal debido a la rigidez muscular. Reflejos tendinosos profundos
y exagerados (el reflejo rotuliano y otros reflejos). Movimientos
espasmódicos repetitivos (clono), especialmente al tocarlo o
moverlo. Tijereteo (cruce de piernas como se cerrarían las puntas
de unas tijeras).
La espasticidad grave y prolongada puede conducir a la contractura
de los músculos, lo cual puede reducir el rango de movimiento o
dejar las articulaciones flexionadas. Una contractura se forma
cuando los tejidos normalmente elásticos son reemplazados por
tejido no elástico (que no estira) de apariencia fibrosa. Esto
dificulta el estiramiento del área e impide el movimiento normal.
Las contracturas se presentan principalmente en la piel, los
tejidos subyacentes, los músculos, los tendones, los ligamentos y
las áreas articulares. Las causas más comunes de esta afección son
la cicatrización y la falta de uso debido a la inmovilidad o
inactividad. Las contracturas afectan el rango de movimiento y la
función en una determinada parte del cuerpo. Generalmente también
se presenta dolor.
2.3 PÉRDIDA DE MASA MUSCULAR POR ATROFIA
Los músculos están compuestos por miles de fibras musculares
(Figura 2.5). Cada fibra es realmente un número de células
individuales que se han unido durante el desarrollo y están
encerradas por una membrana exterior. Las fibras musculares que
componen los músculos individuales están unidas por tejido
conjuntivo (NINDS, 2007).
Figura 2.5 – Pérdida de masa muscular por atrofia.
Fuente: (Libro Verde, s.f.)
Los músculos se activan cuando un impulso, o señal, se envía desde
el cerebro por los nervios periféricos (los nervios que conectan al
sistema nervioso central con los órganos sensoriales y los
músculos) a la unión neuromuscular (el espacio entre la fibra
nerviosa y el
músculo que activa). Allí, la liberación de la acetilcolina
desencadena una serie de eventos que hacen que el músculo se
contraiga. La membrana de la fibra muscular contiene un grupo de
proteínas, llamadas complejo de distrofina – glucoproteína, que
evita el daño a medida que las fibras musculares se contraen y
relajan. Cuando se daña esta membrana protectora, las fibras
musculares comienzan a perder la proteína creatina cinasa
(necesaria para producir las reacciones químicas que producen la
energía para las contracciones musculares) y captan calcio
excesivo, lo que causa más daño. Las fibras musculares afectadas
finalmente mueren de este daño, llevando a la degeneración muscular
progresiva. Aunque la distrofia muscular puede afectar a varios
tejidos y órganos del cuerpo, afecta con
mayor prominencia a la integridad de las fibras musculares. La
enfermedad causa
degeneración muscular, debilidad progresiva, muerte de la fibra,
ramificación y división de
la fibra, fagocitosis (en la cual el material muscular fibroso se
descompone y se destruye por
las células recolectoras de desechos), y, en algunos casos, el
acortamiento crónico o
permanente de tendones y músculos. Además, la fuerza muscular en
general y los reflejos
tendinosos están generalmente disminuidos o faltan debido al
reemplazo del músculo por
el tejido conjuntivo y la grasa.
2.4 CORRIENTES ELÉCTRICAS USADAS EN LA ELECTRO – ESTIMULACIÓN
Existen diferentes tipos de corrientes que son usadas en el campo
de la electroterapia para
curar diversas patologías, por esta razón es necesario saber el
tipo de padecimiento para
realizar una buena elección sobre el tipo de corriente que se debe
utilizar.
Las corrientes eléctricas pueden clasificarse de varias formas
dentro del área de la
electroterapia: según su metodología, según los efectos generados,
según las frecuencias y
según la forma (Rodríguez Martín, 2004).
2.4.1 Según la metodología.
En los equipos usados en la electroterapia, todas las corrientes se
aplican de acuerdo a
cuatro métodos regulables (Rodríguez Martín, 2004):
Como pulsos aislados.
28
2.4.2 Según los efectos generados.
En la electroterapia, básicamente se busca obtener en todas sus
posibilidades efectos de
(Rodríguez Martín, 2004):
Estimulo motor en fibra nerviosa o fibra muscular.
Aporte energético para que el organismo absorba la energía y la
aproveche en sus
cambios metabólicos.
2.4.3 Según la frecuencia.
Cuando se habla de la frecuencia de una corriente, se refiere a
cada cuanto se cumple un
periodo de la misma señal, para esto tenemos tres clasificaciones
(Rodríguez Martín, 2004):
Baja frecuencia: 0 a 1.000 Hz (aproximadamente)
Media frecuencia: 2.000 a 10.000 Hz
Alta frecuencia: 500.000 hasta el límite de las radiaciones no
ionizantes en los
ultravioletas tipo UV-A
2.4.4 Según la forma.
Para evitar dispersar las corrientes y tener que estudiarlas de una
en una, podemos clasificar
las corrientes en grandes grupos (Rodríguez Martín, 2004):
Galvánica.
2.4.4.1 Galvánica.
Una corriente galvánica o continua es un tipo de corriente
constante durante todo su
periodo, por lo que este tipo de corriente tiene una fase inicial
en que la intensidad sube
progresivamente hasta alcanzar el nivel deseado, seguidamente se
estabiliza y mantiene en
este nivel para luego bajar su intensidad progresivamente también
hasta llegar a cero. En
la Figura 2.6 se ejemplifica como sería una corriente galvánica
(Rodríguez Martín, 2004).
29
Figura 2.6 – Corriente Galvánica.
2.4.4.2 Corrientes Interrumpidas Galvánicas.
Son todas aquellas que se encuentran conformadas por pulsos ya sean
positivos o negativos, pero todos en el mismo sentido, es decir que
solo tienen una polaridad. Los pulsos pueden tener diferentes
formas, así como también diferente frecuencias, agrupados en trenes
de pulsos, impulsos aislados, modulados o con una frecuencia fija.
Se suelen encontrar mucho en baja frecuencia en las Figuras 2.7,
2.8, y 2.9 se muestran algunos ejemplos de este tipo de corrientes
(Rodríguez Martín, 2004).
Figura 2.7 – Corriente Interrumpida Galvánica (Sinusoidal).
30
Figura 2.9 – Corriente Interrumpida Galvánica (Pulsos
Aislados).
2.4.4.3 Corriente Alterna.
Estas reciben el nombre de alternas porque su característica
principal se manifiesta en el constante cambio de polaridad. Este
tipo de corrientes pueden ser sinusoidales, triangulares,
cuadrangulares, incluso no ser periódicas como las antes ya
mencionadas, ya que el único requisito es el cambio de polaridad.
En algunos casos se les denomina bifásicas. En las figuras 2.10,
2.11 y 2.12 se muestran algunos ejemplos de este tipo de corrientes
(Rodríguez Martín, 2004).
31
32
2.4.4.4 Corrientes Interrumpidas Alternas.
Aquí entran un gran conjunto de corrientes no muy bien definidas y
que son difíciles de clasificar, pero que normalmente consisten en
aplicar unas pequeñas interrupciones a una alterna para generar
pequeñas ráfagas denominados pulsos. Esta tipo de corrientes son
muy comúnmente usadas en magnetoterapia, alta frecuencia, media
frecuencia. En las Figuras 2.13 y 2.14 se muestran algunos ejemplos
de este tipo de corrientes (Rodríguez Martín, 2004).
Figura 2.13 – Corriente Interrumpida Alterna.
33
2.4.4.5 Corrientes Moduladas.
Las corrientes moduladas son las que sufren cambios constantes
durante toda su sesión. Estas pueden llegar a pertenecer al grupo
de las interrumpidas galvánicas o al de las alternas. Las
modulaciones más habituales son las de amplitud, las modulaciones
en frecuencia y las modulaciones en anchura de pulso. En la Figura
2.15 se muestra el ejemplo de estas (Rodríguez Martín, 2004).
Figura 2.15 – Modulación en amplitud (AM) y Frecuencia (FM).
Fuente: (IRE, 1936)
2.5.1 Definición de equipo médico.
“Equipo eléctrico, provisto de no más de una conexión fuente de
alimentación, cuyo propósito sea diagnóstico, tratamientos o
monitoreo de pacientes bajo supervisión médica. Y que mantenga
contacto físico o eléctrico con el paciente, y/o transfiera energía
hacia o desde el paciente y/o detecte dicha energía transferida
hacia o desde el paciente”.
Sub cláusula 2.2.15, IEC 60601.
2.5.2 Choque Eléctrico.
Cuando la corriente pasa a través del cuerpo humano, el efecto que
origina se llama Choque
Eléctrico. El choque eléctrico se puede dar de forma accidental
debido a un mal diseño del
equipo, fallas eléctricas, error humano o a una combinación de
circunstancias
desafortunadas. El aspecto letal del choque eléctrico está en
función de la cantidad de
corriente que pasa a través del cuerpo y del tiempo. No depende
sólo del valor del voltaje
aplicado. Puede ser tan mortal un choque de 100V como uno de
1000V.
La severidad de un choque eléctrico varía algo con la edad, sexo y
condición física de la
víctima. Pero, en general, el nivel de corriente necesario para
matar a cualquier ser humano
es notablemente bajo. Debido a ello, se debe tener siempre extremo
cuidado para evitar
choques eléctricos (Wolf & Smith, 1992).
Figura 2.16 - Efecto de varios niveles de corriente en el cuerpo
humano.
Intensidad de Corriente - Contacto durante 1 segundo
Efecto
5 mA Intensidad máxima de corriente aceptada como inofensiva.
10 - 20 mA Corriente a la que se puede soltar una persona
electrificada, antes de una contracción muscular sostenida.
50 mA Dolor. Posible inconsciencia, desvanecimiento, lesiones
mecánicas. Continúan funciones del corazón y respiratorias.
100 - 300 mA Comienza la fibrilación ventricular, pero el centro
respiratorio permanece intacto.
6 Amp Contracción sostenida del corazón seguida de ritmo cardiaco
normal. Parálisis respiratoria temporal. Quemaduras si la densidad
de corriente es alta.
(Wolf & Smith, 1992)
La fisioterapia ha utilizado, tradicionalmente, diversos tipos de
terapias que se remontan
desde tiempos hipocráticos, dentro de los que se incluyen elementos
de origen natural,
como el agua, el calor, el frio, entre otros. A partir de los
descubrimientos de la física, esta
terapia de tipo natural paso a incorporar agentes físicos
producidos artificialmente como
los son la electricidad, el ultrasonido, las microondas, el láser,
etc., es así como se reporta
el uso de la electroterapia desde el siglo XVIII, lo cual evidencia
que la utilización de la
electricidad como agente terapéutico no es reciente (MARTÍNEZ
MATHEUS, 2006).
Respecto a esto se reportaron varios estudios tanto clínicos como
experimentales, los
cuales intentaban demostrar la eficacia de esta para aliviar el
dolor, incrementar la fuerza
muscular, recuperación muscular, entre otras.
Se dice que el uso de la electricidad en la electroterapia nace
alrededor del año 400 a. C.,
con el uso del pez torpedo, el cual tenía la capacidad de producir
choques eléctricos, y estos
eran usados por los médicos de la época para aliviar el dolor,
tratar la artritis, el asma y las
hemorroides (MARTÍNEZ MATHEUS, 2006).
Ya en el siglo XVIII, Luigi Galvany demostró que al pasar una
corriente eléctrica a través de
la medula espinal de una rana se podían obtener contracciones
musculares. Ya que estos
experimentos se realizaron sobre ranas que ya no tenían vida, y
estas conservaban su
capacidad contráctil cuando eran atravesadas por una corriente
eléctrica, se planteó que
de algún modo los seres vivos generan este tipo de corriente para
poder moverse y actuar
de forma voluntaria en el mundo (I-TECH, MEDICAL DIVISION,
2014).
Los diversos avances que se van dando confluyen y poco a poco
emerge la posibilidad de
utilizar la electroterapia como una terapia física realmente útil,
como producto de esta
ardua investigación aparecen nuevos tipos de corrientes, como las
interferenciales,
diadinámicas, Iontoforesis. Además de esto el conocimiento de la
neurofisiología avanza a
pasos agigantados, se descubre el modo en que los músculos
reaccionan de forma más
eficaz a los impulsos eléctricos, se descubre la importancia de las
frecuencias en la
estimulación de las fibras musculares rápidas y lentas (I-TECH,
MEDICAL DIVISION, 2014).
La tecnología avanza, el control y ajuste de los equipos es cada
vez mejor, los primeros
electro-estimuladores que se construyeron, llegaron a pesar hasta
20 kilogramos, hoy en
día para obtener los mismos o mejores resultados de aquellos
electro – estimuladores, se
36
pueden encontrar equipos portátiles ultraligeros que caben en la
palma de la mano y que
no pasan de algunos gramos de peso.
3.2 EQUIPOS PARA ELECTROTERAPIA ACTUALES
Actualmente en el mercado existen muchas empresas que diseñan y
fabrican diversos tipos
de electro-estimuladores. En el mercado existen dispositivos los
cuales generan distintos
tipos de corrientes, con diversas frecuencias y formas, también
existen equipos que son
portables a diferencia de otros, y la principal diferencia entre
estos radica en su tamaño,
peso, y fuente de alimentación. Como se puede apreciar existen
diversos tipos de
dispositivos, algunos ofrecen más aplicaciones que otros, por su
misma diversidad existen
desde los más sencillos hasta los más complejos.
3.2.1 I-Tech Physio.
Este es un dispositivo profesional con una amplia gama de
protocolos para el tratamiento
del dolor, rehabilitación muscular y estética. El dispositivo
cuenta con una pantalla gráfica
de 2 canales, 2 cables de conexión para la transmisión de los
impulsos eléctricos, 2 cables
divisores para duplicar el área de cobertura de los electrodos,
electrodos adhesivos pre-
gelificados, un kit de iontoforesis (electrodos de silicona,
esponja porta electrodos, banda
elástica de fijación de los electrodos), una batería recargable
extraíble, un cargador, el
manual de usuario y el manual de posicionamiento de los electrodos
(I-TECH, PHYSIO,
2014).
(I-TECH, PHYSIO, 2014)
(I-TECH, PHYSIO, 2014)
Pantalla retro iluminada
Clip de cinturón
Batería interna recargable de Ni-Mh con nueva tecnología LL
(long-lasting) a
baja auto descarga
86 programas predefinidos y 13 memorias libres para configurar
nuevos
programas.
38
3.2.2 BTL-5620.
El equipo de electroterapia BTL-5620 está provisto de un gran
número de protocolos de
tratamientos pre-programados (pero modificables por el usuario) y
hasta 500 protocolos
libres a definir por el usuario. Cuenta además con 50 programas
secuenciales, posibilidad
de modificar cualquier parámetro sin interrumpir el tratamiento y
además se puede
combinar con una unidad de vacío o de ultrasonidos BTL. En el
equipo se incluyen cables de
conexión de electrodos, los cables de paciente, electrodos de 70x50
mm, esponjas para
electrodos, un juego de cintas de sujeción para electrodos y el
lápiz táctil (SANRO, 2013).
Figura 3.3 – Electro-estimulador BTL-5620
39
Características:
2 canales, con pantalla táctil para un fácil y cómodo manejo
2 canales independientes
Protocolos pre-programados
Enciclopedia terapéutica
Identificación, mantenimiento y chequeo de accesorios
Incluye los más importantes rangos de corrientes de baja y media
frecuencia
y sus modificaciones: Galvánica, Di adinámica, Trabert 2-5,
Farádica,
Estimulación rusa, Pulsos cuadrados, Pulsos Rectangulares,
Interferenciales
de 2 y 4 polos, Pulsos triangulares, Pulsos exponenciales con
rampa, Pulsos
combinados y secuenciales.
Selección de color del marco
Opción HVT (Terapia de alto voltaje)
Conexión con la PC
ELECTRO – ESTIMULACIÓN MUSCULAR
4.1 DISEÑO DEL SISTEMA COMPUTACIONAL
El sistema computacional propuesto en el presente trabajo consta de
cuatro partes
fundamentales, como se muestra en la Figura 4.1.
La primera es la interfaz usuario – máquina, la cual se encuentra
conformada por un
ordenador (Raspberry Pi modelo B) como se muestra en las Figuras
4.3 y 4.4, un monitor
con entrada HDMI/RCA, un teclado y un mouse con conexión por cable
USB, ver la Figura
4.1.
La segunda es una red de comunicación RS – 485 por la cual se
comunica la interfaz de
usuario con los diferentes módulos que conforman el dispositivo
donde se envía la
parametrización de las distintas señales, ver Figura 4.10.
La tercera está conformada por módulos, los cuales están encargados
de generar los pulsos
de corriente que se requieren para electro – estimular a los
pacientes. Estos módulos a su
vez están conformados por cuatro partes. La primera es un micro –
controlador, ver Figura
4.5, encargado de interpretar la información suministrada por el
usuario por medio de la
interfaz, ver Figura 4.16, y determinar qué tipo de acciones debe
realizar cada uno de los
esclavos o módulos, según las variables de frecuencia, tipo de
señal y reposo. La cuarta es
la etapa amplificadora, ver Figura 4.15, la cual recibe la señal
generada por el micro –
controlador con el fin de aumentar el nivel de la misma y obtener
una tensión alta a la salida,
permitiendo que la corriente no disminuya con la impedancia del
cuerpo humano.
42
43
4.2.1 Elección del sistema computacional.
Para implementar la interfaz gráfica, la cual ha de manipular el
electro – estimulador
muscular, se requiere de un sistema computacional para correr dicho
programa. Ya que el
lenguaje de programación es java y este puede ejecutar en cualquier
sistema operativo, en
una primera instancia se optó por el uso de un computador
convencional; pero hubo un
inconveniente al elegir este, ya que no sería portable el
dispositivo, y cada vez que se
quisiera utilizar en un computador distinto se tendría que instalar
java y el programa
diseñado en este lenguaje que contiene la interfaz de
usuario.
Teniendo en cuenta esto, se requiere de un sistema computacional de
bajo costo y que
pudiese correr la interfaz de usuario, sin necesidad de tener que
instalar java y el programa
constantemente; en vez de esto ya vendrían instalados con el
dispositivo.
Dentro de los sistemas computacionales que cumplían con estos
requisitos, encontramos
dos: El pcDuino y la Raspberry Pi.
4.2.1.1 pcDuino.
El pcDuino (Figura 4.2) es un sistema computacional que cumple con
todos los requisitos
expuestos, cuenta con una salida de video, un puerto Ethernet, trae
a Linux (Ubuntu) como
sistema operativo y cuenta con interfaces seriales como la UART e
I2C para comunicarse
con otros dispositivos, además cuenta con un procesador potente
para ser un sistema
computacional de bajo costo.
44
Características:
GPU: OpenGL ESS2.0, Open VG 1.1 Mali 400 Core
1GB DRAM
Onboard Storage: 2GB Flash, micro SD card (TF) con Slot para
aumentar a
32GB
0.1’’ Spaced GPIO Headers
Alimentación: 2A a 5VDC
API para acceder a las siguientes interfaces: UART, ADC, PWM, GPIO,
I2C
Programación en C y C++ con el GNU
Programación en Java con el SDK estándar de Android
4.1.1.2 Raspberry Pi.
Por otro lado la Raspberry Pi Modelo B (Figura 4.3 y 4.4) cuenta
con dos salidas de video
una RCA y otra HDMI, una salida de audio Jack, también tiene puerto
Ethernet, igual que la
pcDuino corre Linux pero a diferencia de este es uno diseñado
especialmente para la
Raspberry Pi (Raspbian), como interfaces seriales cuenta con una
UART, una I2C y un SPI
para comunicarse con otros dispositivos, en cuanto al procesador
hemos de decir que no es
igual potente que el de la pcDuino, pero no por esto deja de ser un
buen procesador.
45
Fuente: (Foundation, Raspberrypi, s.f.)
46
Características:
Salida de video RCA
Salida de video HDMI
Salida de audio Jack
Programación en Python (software ya instalado)
4.2.2 Comparación de los sistemas computacionales respecto a las
exigencias del
prototipo.
De acuerdo a los sistemas computacionales referenciados en los
ítems 4.2.1.1 y 4.2.1.2, se tiene que son dispositivos que cumplen
con los requerimientos para ser utilizados en la aplicación y en la
Figura 4.5 se exponen sus especificaciones técnicas las cuales son
muy similares pero la diferencia más relevante se evidenció en el
costo donde el precio de la Raspberry Pi Modelo B (Seleccionada)
respecto a la pcDiuno estaba por debajo en un 25%.
Figura 4.5 - Especificaciones técnicas sistemas
computacionales.
SBC (Single Board Computer)
Salida de Audio Conector de 3.5 mm,
HDMI HDMI NO APLICA
Conectividad de red Ethernet (RJ-45) Ethernet (RJ-45) Conexión a
Internet
CPU ARM 0,7 GHz ARM 1 GHz Frecuencia mínima: 0,3 GHz
OS LINUX, RISC OS LINUX, ANDROID Sistema Operativo para
ejecutar Interfaz de usuario (JAVA)
Periféricos GPIO, SPI, UART, I2C UART, ADC, PWM, GPIO,
I2C, SPI UART
Memoria Flash NO 2 GB NO APLICA
Memoria Externa Slot SD Card hasta 32 GB Slot SD Card hasta 32 GB
Capacidad mínima: 500 MB
Puerto USB 2.0 2 2 2
47
4.2.3 Etapa generadora de señales.
Una de las partes más importantes del dispositivo es la etapa
encargada de generar las
señales de corriente que se le van a aplicar al paciente. Para esto
se requiere de ciertos
componentes que permiten generar dichas señales; el principal, un
micro-controlador que
nos permita generar dichas señales y enviarlas a la etapa
amplificadora para así ser
aplicadas a los pacientes.
El micro – controlador seleccionado para desempeñar esta tarea es
el PIC18F24K22 debido
a que, consta de un puerto USART para la comunicación serial y de
un puerto para la
conversión digital a análoga o DAC que es por donde se dará salida
a las señales
parametrizadas, sin esto, sería necesario adquirir un módulo DAC
externo para que sea
conectado al micro – controlador y cumpla con dicha función.
Es un integrado de 28 pines el cual podemos ver en la Figura
4.5.
Figura 4.6 – Micro – Controlador PIC18F24K22.
Fuente: (Microship, Microship)
Para diseñar hardware de la etapa generadora de señales, se debe
tener en cuenta tres
puntos; primero los pines para la comunicación serial del PIC,
segundo el pin designado para
la señal de salida y por último los pines de alimentación,
adicional a esto se ha decidido
implementar unos LED para indicar que tipo de señal se está
generando en cada uno de los
módulos disponibles a la salida (Figura 4.6).
Como se puede observar en la Figura 4.7 (Diseño de PCB en EAGLE) se
ha designado pines
tipo headers, para conectar la alimentación del circuito y la
comunicación serial del mismo.
48
Figura 4.7 – Diseño del PCB (Tarjeta de Circuito Impreso) en
EAGLE.
49
50
4.2.4 Etapa de comunicación.
Para comunicar la interfaz de usuario con la etapa generadora de
las señales, se requiere
de una interfaz que comunique estas dos. Para realizar esto, se
tiene dos tipos de interfaz
que ofrece tanto la Raspberry PI como el PIC; entre estos están la
UART, el I2C y el SPI. Ya
que es necesario conectar varios equipos a la Raspberry y que estos
trabajen como sus
esclavos, se necesita realizar una red que permita tener todos
estos dispositivos
escuchando lo que el maestro dice al mismo tiempo.
Con una red SPI se puede tener una red como la requerida, pero con
una limitante, y es que
la Raspberry solo puede tener 2 esclavos conectados a la red SPI.
Por otro lado, con una red
RS – 485 utilizando la UART se puede tener hasta 256 esclavos
conectados a la red. Por esta
razón se decide implementar una red RS – 485 para comunicar la
interfaz de usuario con la
etapa generadora de señales.
Fuente: (Maxim)
Como la Raspberry y el PIC operan a niveles TTL para la
comunicación Serial, se debe diseñar
un conversor de TTL a RS – 485, por lo que es necesario usar un
MAX485 para realizar esta
conversión (Figura 4.8). Además se añade un LM555 a este (Figura
4.9), para que estos
realicen la lectura automáticamente cuando llega un dato, de esta
manera todos los
esclavos leen la información suministrada por el maestro, y la
selección se hará por
software, en donde solo el esclavo seleccionado realizara lo
indicado.
51
Fuente: (Fairchild)
Uno de los aspectos importantes a tener en cuenta es que se deben
conectar las tierras de
cada uno de los integrados MAX485, en este caso se conectó por
medio de resistencias de
100 Ω; cabe mencionar que sin esta conexión no habría comunicación
o se tendrían
inconvenientes por lo que se recomienda el uso de esta en el
circuito. De la misma manera
se recomienda usar al inicio de la red dos resistencias de 560Ω una
conectada desde A a
Vcc, y la otra desde B a Gnd; estas dos resistencias se encargan de
reducir las reflexiones de
tensión que podrían causar que el receptor malinterprete los
niveles lógicos de la
comunicación. Y entre A y B una resistencia de 120Ω y otra del
mismo valor al final de la
red, con el fin de evitar que la diferencia de tensiones entre A y
B sea muy grande; ya que
entre más dispositivos se agreguen a la red esta diferencia empieza
a incrementar, pero si
se agregan estas dos resistencias en paralelo, una al inicio y otra
al final de la red, se
minimiza la probabilidad de un error en la trama de comunicación.
De acuerdo a esto en la
Figura 4.10 se muestra el esquemático de la red con la cual se
puede trasmitir los distintos
comandos a cada uno de los esclavos (Axelson, 1999).
Ahora para efectos de generalizar el diseño de los circuitos se
decide realizar dos tipos de
tarjetas una que realizara la conversión de TTL a RS – 485 y otra
que será la red RS – 485
donde se conectaran tanto el maestro como los esclavos. En las
Figuras 4.11, 4.12 4.13 y
4.14, se muestran tanto los esquemáticos como el diseño del
circuito impreso (PCB) de los
mismos.
52
Fuente: (Axelson, Designing RS-485 Circuits, 1999)
53
54
Figura 4.14 – Esquemático Red RS-485.
55
56
4.2.5 Etapa amplificadora.
Ya que la salida de la etapa generadora de señales no tiene la
suficiente intensidad para
estimular los músculos, es necesario diseñar para ello una etapa
amplificadora.
Básicamente esta etapa debe elevar la tensión de salida para así
mantener el nivel de
intensidad que genere estimulación muscular. De esta forma se
requiere de un
transformador de voltaje conectado en forma de elevador. En la
Figura 4.15 se muestra un
esquema general del circuito que permite aumentar esta tensión de
salida.
Figura 4.16 – Circuito amplificador.
El circuito consta de una batería la cual será la fuente de
alimentación para la etapa
amplificadora, la batería está conformada por 4 pilas AA que
entregan 1,5V cada una para
un total de 6A. Además de un transistor 2N2222a el cual solo
permite el paso de la corriente
al saturarse por el voltaje suministrado por el microcontrolador en
su base, y la tensión de
salida es controlada mediante el potenciómetro de 50K, y al final
tenemos dos puntos de
salida los cuales generan la estimulación muscular.
Cuando el microcontrolador envía la señal de salida esta hace que
se sature el transistor
2N2222a, cada vez que la señal sobrepasa 5V, este a su vez energiza
el transformador, el
cual se encuentra conectado en forma amplificadora, con lo que se
logra elevar el voltaje
suministrado por la batería de 6V hasta un máximo de 120V. A la
salida del transformador
se conecta un condensador de 47nF para limpiar la señal. Como esta
señal a la salida del
trasformador es bipolar, se conecta un diodo en paralelo a este
para dejarlo con una sola
polaridad, la resistencia de 47KΩ se encarga de bajar la tensión de
salida de 120V a un
57
máximo de 80v y el potenciómetro de 50kΩ me permite graduar esta
tensión para
disminuirla o aumentarla en el rango de 20v-80v.
4.3 IMPLEMENTACIÓN DEL SOFTWARE DEL SISTEMA EMBEBIDO
En el presente capítulo, se explicará, describirá y mostrará las
diferentes ideas y
complicaciones que se obtuvieran durante la implementación del
software del sistema
embebido. También se mostraran tanto las pruebas de funcionalidad
como las pruebas de
concurrencia realizadas para garantizar la correcta funcionalidad
del software del sistema
embebido.
4.3.1 Interfaz de usuario.
Todo dispositivo que haya sido desarrollado para realizar una
acción que deba ser
contralada de manera externa, debe incluir una interfaz de usuario,
ya sea una interfaz de
hardware o de software.
Para el caso de este proyecto, se realiza una interfaz en software
ya que es mucho más
agradable y fácil de manipular para el usuario, además que permite
más versatilidad para
futuras mejoras, en la Figura 4.16 se puede apreciar.
Figura 4.17 – Interfaz de usuario.
58
Se eligió la Raspberry Pi de acuerdo a las diversas comparaciones
realizadas en la sección
4.2.2, una de estas fue porque uno de sus sistemas operativos
“Raspbian”, nos permite
instalar la máquina virtual de java para realizar una interfaz
gráfica, esto gracias a que
Raspbian es un sistema operativo basado en Linux. Por lo que
teniendo la máquina virtual
de Java lo único que necesitaremos será un entorno de desarrollo
para realizar dicha
interfaz gráfica.
4.3.1.1 Lenguaje de programación y entorno de desarrollo.
Existen diversos lenguajes de programación tanto de alto como de
bajo nivel con los cuales
podemos realizar interfaces gráficas, en esta sección nos
centraremos en los 3 más usados
en conjunto con la Raspberry Pi:
Python
Phyton es un lenguaje de programación flexible y poderoso, que
puedes usar en
desarrollo web, para escribir interfaces graficas de usuario (GUI),
crear juegos, entre
otras cosas. Sus principales características son:
Lenguaje de alto nivel, lo que quiere decir que leer y escribir en
Phyton es realmente
fácil; ya que todas sus instrucciones están en inglés, y sus
instrucciones hacen de este
lenguaje muy intuitivo, como si estuvieras hablando con la
máquina.
Es orientado a los objetos, por lo que los usuarios podemos
manipular estructuras de
datos llamadas objetos, para construir y ejecutar programas.
En la página web de la Python Software Foundation (Python, s.f.),
se encuentra una
gran cantidad de información acerca de este lenguaje de
programación, además de
algunos ejemplos, tutoriales y hasta un IDE (Interface de
desarrollo) especialmente
creada para este lenguaje.
C++
Es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980
por Bjarne
Stroustrup en los laboratorios Bell. La finalidad de su creación
fue extender al exitoso
lenguaje de programación C con mecanismos que permitan la
manipulación de
objetos. En ese sentido y desde el punto de vista de los lenguajes
orientados a objetos,
el C++ es un lenguaje híbrido, el cual permite usar tanto la
técnica de programación
estructurada como la orientada a objetos. Algunas ventajas que nos
presenta este
lenguaje son:
59
Se elimina el uso de punteros, en C++ no se necesitan; no hay que
preocuparse por
archivos de cabecera “.h”; no importa el orden en que hayan sido
definidas las clases
ni las funciones; no hay necesidad de declarar estas funciones y
clases antes de
definirlas; no existen las dependencias circulares; soporta
definición de clases dentro
de otras; no existen funciones, ni variables globales, todo
pertenece a una clase; todos
los valores son inicializados antes de ser usados; no se pueden
usar valores no
booleanos.
Cplusplus (Cplusplus, s.f.), es una página web la cual posee
tutoriales, artículos,
referencias, foros y una gran cantidad de información acerca del
lenguaje C++, como
por ejemplo su historia, que es en si el lenguaje C++, y algunas
preguntas frecuentes.
Java (Seleccionado):
Java es un lenguaje de programación de propósito general orientado
a objetos
desarrollado por Sun Microsystems. También se puede decir que Java
es una tecnología
que no sólo se reduce al lenguaje sino que además provee de una
máquina virtual Java
que permite ejecutar código compilado Java, sea cual sea la
plataforma que exista por
debajo tanto hardware, como software (el sistema operativo que
soporte ese
hardware). El apoyo a esta tecnología viene dado por la gran
cantidad de fabricantes
que respaldan esta especificación de máquina virtual.
Oracle (Oracle, Oracle, s.f.), la empresa que desarrollo el
lenguaje java, ofrece una gran
cantidad de información acerca de este lenguaje en su página web
(Oracle, Java
Documentation), e inclusive brinda al público una serie de
tutoriales para aprender a
usarlo paso a paso.
4.3.1.2 Razones para escoger java sobre otros lenguajes.
Es orientado a objetos: si bien existen detractores de esta
modalidad, la
programación orientada a objetos resulta muy conveniente para la
mayoría de las
aplicaciones, y es esencial para los videojuegos. Entre las
ventajas más evidentes
que ofrece se encuentra un gran control sobre el código y una mejor
organización,
dado que basta con escribir una vez los métodos y las propiedades
de un objeto,
independientemente de la cantidad de veces que se utilicen.
Es muy flexible: Java es un lenguaje especialmente preparado para
la reutilización
del código; permite a sus usuarios tomar un programa que hayan
desarrollado
60
tiempo atrás y actualizarlo con mucha facilidad, sea que necesiten
agregar funciones
o adaptarlo a un nuevo entorno.
Funciona en cualquier plataforma: a diferencia de los programas que
requieren de
versiones específicas para cada sistema operativo (tales como
Windows o Mac), las
aplicaciones desarrolladas en Java funcionan en cualquier entorno,
dado que no es
el sistema quien las ejecuta, sino la máquina virtual (conocida
como Java Virtual
Machine o JVM).
Su uso no acarrea inversiones económicas: programar en Java es
absolutamente
gratis; no es necesario adquirir ninguna licencia, sino simplemente
descargar el kit
de desarrollo (Java Development Kit o JDK) y dar riendas sueltas a
la imaginación.
Es de fuente abierta: Java ofrece el código de casi todas sus
librerías nativas para
que los desarrolladores puedan conocerlas y estudiarlas en
profundidad, o bien
ampliar su funcionalidad, beneficiándose a ellos mismos y a los
demás.
Es un lenguaje expandible: continuando con el punto anterior, cada
programador
tiene la libertad de revisar y mejorar el código nativo de Java, y
su trabajo puede
convertirse en la solución a los problemas de muchas personas en
todo el mundo.
Infinidad de desarrolladores han aprovechado esta virtud del
lenguaje y continúan
haciéndolo.
4.3.1.3 Base de datos en Ubidots.
Para llevar un registro de los distintos tratamientos aplicados a
los pacientes se debe
implementar una base de datos, en la cual se albergan los datos
relevantes al tratamiento
aplicado a cada paciente, entre ellos el tipo de señal, la
frecuencia y el tiempo de reposo. Si
bien existen distintos tipos de bases de datos las cuales se
podrían implementar en conjunto
con la plataforma de Java, se implementó una base de datos en la
nube haciendo uso de
Ubidots (Figura 4.17).
Ubidots es una empresa la cual ofrece una interfaz amigable e
intuitiva en donde es posible
interactuar con una gran variedad de dispositivos, desde un
teléfono celular o un
computador, hasta un sistema embebido como lo es la Raspberry. En
pocas palabras,
Ubidots es una plataforma que permite enlazar distintos tipos de
dispositivos a una base de
datos en la nube y guardar las variables que puedan presentar cada
uno de estos de una
manera sencilla y rápida. Además de que se puede generar alertas
que se envían al correo
electrónico o por mensajes de texto.
Por ejemplo se podría tener un sensor de temperatura conectado a la
Raspberry, y en este
enviar la temperatura actual dada por el sensor cada 10 segundos.
Con lo cual se tendría en
la base de datos de ubidots una variable que indica la temperatura,
mostraría una tabla con
61
el tiempo y la temperatura de cada lectura y una gráfica que
muestra cómo ha cambiado
esta variable en el tiempo.
Uno de los aspectos que impulso a usar una base de datos en la
nube, es que no se depende
de un solo dispositivo para tratar a un paciente. Por ejemplo si se
tuviese una base de datos
ligada al software todos los pacientes tendrían que ser tratados en
el mismo dispositivo ya
que allí es donde está la base de datos. Pero con una base de datos
en la nube no importa
que dispositivo se utilice, donde el dispositivo simplemente envía
la información a la base
de datos e inclusive se podría tratar varios pacientes al mismo
tiempo y actualizar esta base
de datos desde distintos dispositivos sin ningún problema.
Ahora, para el caso del presente proyecto se necesita albergar a
cada uno de los pacientes
en esta base de datos, para ello en la interfaz implementada
(Figura 4.18), en la sección
encerrada en rojo, se introducen los nombres y apellidos del
respectivo paciente sin
importar si es su primera vez o si ya se le han aplicado
tratamientos ya que el software
busca si ya existe el paciente en la base de datos, de ser así
simplemente envía los datos del
tratamiento aplicado a este, de no ser así se creara el paciente en
la base de datos con los
datos del primer tratamiento.
62
Figura 4.19 – Ingreso de pacientes a la base de datos.
En cuanto a los datos del tratamiento tenemos 3 variables que son:
el tipo de señal, la
frecuencia y el tiempo de reposo. Estas variables están asociadas a
cada paciente como se
mencionó en esta sección. En las Figuras 4.19, 4.20 y 4.21 podemos
observar la base de
datos de los pacientes y sus respectivas variables.
Así mismo, existe la sección dentro de la interfaz de usuario para
realimentar el sistema con
las mediciones realizadas por el especialista sobre los perímetros
corporales desde el inicio
del proceso, los cuales se eligieron de acuerdo a las referencias
obtenidas por el equipo
médico en cuanto a las áreas más tratadas en el campo de
rehabilitación física (Figura 4.18),
de cada uno de los pacientes que ingresen en este tratamiento, con
el fin de poder evaluar
el progreso de recuperación de los mismos a través del
tiempo.
63
Figura 4.21 – Datos del tratamiento al paciente.
64
Figura 4.22 – Grafica del comportamiento de las variables.
4.3.2 Desarrollo del software para el micro – controlador.
Para el desarrollo de este programa se plantea inicialmente las
tareas que debería realizar
el microcontrolador, para realizar un diagrama de flujo que permita
llevar un orden en dicho
lenguaje de programación y en cualquier otro que se quisiera
realizar.
En una primera instancia se debe tener en cuenta las principales
tareas que el
microcontrolador debe realizar, donde tendrá que comunicarse con el
maestro, recibir los
datos enviados por este, actualizar las variables correspondientes
y generar el tipo de señal
requerido. Por lo anterior se puede deducir que tendría tres tareas
principales:
Comunicar (El microcontrolador con el maestro, en este caso la
Raspberry).
Actualizar (Los datos enviados por el maestro, modulo, tipo de
señal, frecuencia,
reposo).
Generar (Los distintos tipos de señales según las órdenes del
usuario, Cuadrada,
Rectangular, Ráfaga).
En el siguiente diagrama de flujo (Figura 3.22) se puede observar
el bucle principal del
programa del microcontrolador, el cual consta de las
inicializaciones, actualización y
generación de las señales constantemente.
65
INICIO
ACTUALIZAR
INICIALIZACIONES
GENERAR
4.3.2.1 Comunicación Serial.
Tal como se explicó en el ítem 3.2.3, la comunicación es una de las
tareas más importantes
que realiza el microcontrolador, ya que está es la encargada de
recibir la información
suministrada por el usuario desde la interfaz. Pero debemos tener
en cuenta que no es una
labor que se ejecuta constantemente, es por esta razón que no va
incluida en el bucle
principal.
Debido a que, es una tarea que se activa cada vez que el maestro
envía una nueva
instrucción por el puerto serial, por lo tanto se incluye en el
vector de interrupción del
microcontrolador. Dicho vector se ejecuta única y exclusivamente
cuando ocurre una
eventualidad que puede generarse con la activación o uso de la
USART, los TIMER, los
PERIFÉRICOS, etc., por eso es necesario consultar en el vector de
interrupción por la
bandera que nos compete, la cual para este caso es la de la
comunicación serial (USART).
De acuerdo a lo anterior, se implementa el algoritmo respectivo
dentro del vector de
interrupción con la finalidad de capturar las instrucciones
enviadas por el usuario para que
sean después procesadas por el microcontrolador.
En el diagrama de flujo (Figura 3.23) podemos observar cómo se
obtienen los datos de la
(*).
Dato_RX = Dato;
AKN = \0 ;
Contador = 0;
Dato_TX = OK-
4.3.2.2 Actualización de Datos.
Al haber obtenido las instrucciones del usuario, se debe actualizar
las variables que
competen a la generación de las señales, si así lo ha indicado el
usuario. Entre estas variables
están:
Módulo: el cual nos permite saber si debemos actualizar los datos
obtenidos o
continuar con lo que se lleva, ya que todos los esclavos reciben la
información, estos
van codificados de manera que si el maestro indica que la
información es para el
esclavo 2, ninguno de los otros esclavos realiza cambios en sus
tareas.
Tipo: esta nos permite saber qué tipo de forma de onda se quiere
generar, 0 para
una onda cuadrada, 1 para una onda rectangular y 2 para una onda
tipo ráfaga.
Frecuencia: variable por medio de la cual indicamos la frecuencia
que tendrá
nuestra onda, para el dispositivo hemos determinado un rango de
frecuencias entre
1Hz hasta 150Hz, que son un rango de frecuencias que abarcan
distintos tipos de
patologías tratadas en electroterapia.
Reposo: esta variable solo afecta a las formas de onda tipo 1 y 2,
es decir la
rectangular y la tipo ráfaga, ya que la cuadrada lleva el mismo
tiempo en alto y en
bajo, mientras que en las otras dos el tiempo de reposo puede
variar.
De acuerdo a estos datos se modifican el tiempo alto (TH) y el
tiempo bajo (TL) de cada una
de nuestras ondas, por ejemplo para la onda cuadrada su tipo es 0 y
de acuerdo con la
frecuencia se calcula su tiempo alto y tiempo bajo que en este caso
serían el mismo por ser
una onda tipo cuadrada. Para el caso de las ondas rectangulares y
las de tipo ráfaga según
la frecuencia y el reposo se calculan el tiempo alto y el tiempo
bajo. En el siguiente diagrama
(Figura 3.24) se puede observar el esquema básico de la
actualización de los datos.
68
ACTUALIZAR
Actualizar_Periodo;
Actualizar_Tiempo_En_Alto;
Led0_ON;
Led1_OFF;
Led2_OFF;
4.3.3.3 Generación de Ondas.
Para esta tarea es necesario saber cuál es el tipo de onda que se
va a generar, este dato es
suministrado por el usuario desde una interfaz gráfica y llevado
hasta el microcontrolador
como se explicó en la sección de comunicación serial. Ahora de
acuerdo al tipo de señal a
generar y a las variables actualizadas anteriormente, se realizan
ciertas acciones
características que determinan la forma de onda de cada una de
estas. Por ejemplo para la
señal de tipo cuadrada, de acuerdo a su frecuencia en la subrutina
de actualizar se genera
un determinado tiempo en alto y bajo, los cuales en la tarea
generar pasan a ser unos
tiempos de espera entre los cuales alterna la salida del
microcontrolador entre alto y bajo,
de esta forma generando una forma de onda cuadrada a su
salida.
Si se observa el diagrama de flujo (Figura 3.25), vemos en detalle
cómo se generan cada una
de estas dependiendo del tipo de señal como se explicó antes.
Figura 4.26 – Diagrama de flujo generar.
GENERAR
Generar_Señal_Cudrada;
5. PRUEBAS Y RESULTADOS
En esta sección se procede a ilustrar los resultados obtenidos,
donde con las pruebas que
se realizaron se verifica las señales de salida, las cuales
corresponden a la Cuadrada,
Rectangular y Ráfaga; Así mismo, se hace la medición respectiva por
medio del Osciloscopio
de los parámetros configurados como lo son la frecuencia y el
tiempo de muestreo.
5.1 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
Por medio de la interfaz gráfica de prueba diseñada en Java, se
hace la parametrización de
las señales de salida con el fin de generar y aplicar dependiendo
del tipo de lesión muscular
del paciente, la electro – estimulación adecuada.
Para realizar la verificación de la correcta generación del tipo de
señales propuestas, se hace
uso del Osciloscopio digital donde se mide la frecuencia y/o tiempo
de reposo de las
anteriores en la salida de la etapa amplificadora.
Generación de la Señal Cuadrada:
En la presente prueba, se hace la simulación de la señal cuadrada
con una frecuencia
de 2Hz, la cual va a tener salida por el módulo 1 y el paciente a
tratar es nombrado
como Raspberry Pi donde finalmente, se hace selección de la opción
aplicar, ver
Figuras 4.1 y 4.2.
72
Generación de la Señal Rectangular:
En la presente prueba, se hace la simulación de la señal
rectangular con una
frecuencia de 2Hz y tiempo de reposo de 100 ms, la cual va a tener
salida por el
módulo 1 y el paciente a tratar es nombrado como Raspberry Pi donde
finalmente,
se hace selección de la opción aplicar, ver Figuras 4.3, 4.4 y
4.5.
Figura 5.3 – Parametrización de la señal rectangular.
73
Figura 5.5 – Medición del tiempo de reposo/Señal Cuadrada.
Generación de la Señal Ráfaga:
En la presente prueba, se hace la simulación de la señal ráfaga con
una frecuencia
de 7Hz y tiempo de reposo de 100 ms, la cual va a tener salida por
el módulo 0 y el
paciente a tratar es nombrado como Raspberry Pi donde finalmente,
se hace
selección de la opción aplicar, ver Figuras 4.6, 4.7 y 4.8.
74
75
Prueba de campo:
Después de la respectiva evaluación del comportamiento del
dispositivo se procede
a las pruebas de campo pertinentes donde se genera una señal
cuadrada con una
frecuencia de 2Hz y se observó la respuesta o las contracciones del
músculo ante la
electro – estimulación, en las Figuras 5.9 y 5.10se puede observar
la zona de
aplicación y el prototipo – componentes culminado.
Figura 5.9 – Aplicación de Electro - estimulación.
76
Figura 5.10 – Prototipo desarrollado.
Teniendo en cuenta los objetivos propuestos en el presente y los
resultados obtenidos,
cabe resaltar que el proyecto desarrollado es una herramienta que
acompaña al profesional
o especialista en el proceso de rehabilitación física, donde provee
la información de los
parámetros con los cuales se está realizando el tratamiento, y en
conjunto de otros
dispositivos realice las mediciones correspondientes y evalué el
efecto que tuvo la electro
– estimulación aplicada sobre las áreas afectadas.
Así mismo, la herramienta permite ver la evolución y el progreso
del paciente (Figura 4.21),
donde el sistema es realimentado con mediciones realizadas por el
profesional, de los
músculos afectados antes de iniciar cada sección, con el fin de
poder constatar una mejora
a través del tiempo con el tratamiento propuesto.
77
Para comprobar la eficacia del dispositivo, se necesita saber
ciertos parámetros, como el
error, la precisión y la exactitud del dispositivo, para esto se
realizaron mediciones de la
frecuencia de salida del dispositivo a distintos valores de
frecuencia, para comprobar cómo
se comporta este en el rango de frecuencias de 1 Hz a 150 Hz. En la
figura 5.11 se puede
observar los resultados obtenidos en estas pruebas:
Figura 5.11 – Medición de frecuencias a la salida del
dispositivo.
Frecuencia (Hz) M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10
2 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00
30 30,05 30,06 30,06 30,06 30,06 30,04 30,05 30,05 30,06
30,05
60 62,00 61,97 62,05 62,01 62,01 62,01 62,04 61,98 62,02
62,02
90 94,22 94,18 94,26 94,26 94,26 94,25 94,25 94,26 94,25
94,24
120 128,12 128,56 128,24 128,06 127,92 128,32 128,12 128,24 128,16
128,33
Una vez obtenidas estas mediciones se deben calcular el valor
promedio de las diferentes
frecuencias.
Para la frecuencia de 2Hz:
= 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2
10 =
20
10 =
Ahora, teniendo en cuenta el valor promedio de las distintas
frecuencias, se puede calcular
la desviación promedio de cada una de estas respectivamente:
Para la frecuencia de 2Hz:
= 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0
10 =
78
Ahora bien, para poder llegar al error probable se debe calcular
primero la desviación
estándar, para lo que se realiza lo siguiente:
Para la frecuencia de 2Hz:
= √ 02 + 02 + 0 + 02 + 02 + 02 + 02 + 02 + 02 + 02
9 = √
0
9 =
Con esto, el error probable en cada una de las frecuencias
seria:
Para la frecuencia de 2Hz:
= 0,675 ∗ (0)
Para analizar mejor los datos obtenidos, se han agrupado todos
estos en la Figura 5.12 que
se observa a continuación:
Figura 5.12 - Datos obtenidos.
2 2 0
30 30,054 0,004718
60 62,011 0,016362
90 94,243 0,017145
120 128,207 0,118206
Como se puede observar con los resultados obtenidos, a medida que
se aumenta la
frecuencia, el valor de este a la salida del dispositivo se aleja
del valor deseado, siendo por
ejemplo para una frecuencia de 120 Hz una señal de salida en
promedio de 128,207 Hz, por
lo que se puede concluir que a bajas frecuencias el dispositivo
trabaja bien pero a medida
que se aumenta la frecuencia se hace inexacto. Por otro lado el
error probable según las
mediciones realizadas es bastante bajo, presentándose el más alto
también con las altas
frecuencia y siendo aproximadamente de 0,118206 Hz, es fehaciente
decir que el
dispositivo tiene una buena precisión.
79
6.1 CONCLUSIONES
Es posible realizar un sistema computacional que permita generar
distintos tipos de
corrientes enfocados al posterior estudio de su eficacia en
tratamientos con
pacientes con espasticidad.
Utilizar la Raspberry Pi como sistema computacional para el
dispositivo nos permite
una mayor movilidad del mismo ya que este es pequeño y liviano, es
decir un
dispositivo fácil de transportar, con la interfaz de usuario
incluida. Para usar dicha
interfaz de usuario sobre un computador convencional tendríamos que
instalar el
software en dicho computador, y si se decidiese trasladar el equipo
a otro lugar se
tendría que instalar en el nuevo computador, y así con los
diferentes dispositivos
que se fuesen a usar para ejecutar la inter