Nota de aceptación: -...

Universidad Distrital Francisco José de Caldas Ingeniería Electrónica

Nota de aceptación:

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Firma del director del trabajo de grado:

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Firma del jurado

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Firma del jurado

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Bogotá, Junio de 2016


DISEÑO DE UN DISPOSITIVO AUTOMÁTICO TERMO-ELECTRÓNICO PARA EL TRATAMIENTO Y PREVENCIÓN DEL SÍNDROME DEL TÚNEL CARPIANO

EDGAR ALEJANDRO RODRÍGUEZ HERNÁNDEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERIA ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C.

2016


DISEÑO DE UN DISPOSITIVO AUTOMÁTICO TERMO-ELECTRÓNICO PARA

EL TRATAMIENTO Y PREVENCIÓN DEL SÍNDROME DEL TÚNEL CARPIANO

EDGAR ALEJANDRO RODRÍGUEZ HERNÁNDEZ

Tesis para optar al título de Ingeniero Electrónico

Director: Jaime Angulo

Ingeniero Electrónico

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERIA ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C.

2016


” No olvides trabajar

en pro de tus sueños ,

pues así , contigo y con

Dios , todo se realiza

mucho más rápido …”

Anónimo


E. Alejandro Rodríguez 2

AGRADECIMIENTOS

Ante todo agradezco a Dios pues sin él nada es posible, a mi familia materna y a

mi padre por el apoyo incondicional que me han brindado durante cada etapa de la

vida, motivándome constantemente para alcanzar las metas que me he propuesto.

En especial, a mí madre Lucero Hernández, ya que ella fue y será mi motor

constante, te agradezco por cada uno de los consejos, apoyo y dedicación que

tuviste conmigo.

No puedo dejar de agradecer a mi Director, Ingeniero Jaime Humberto Angulo

Chavarro. MSc, por brindarme su ayuda, guía y colaboración, quién desde su

experiencia brindó soluciones prácticas para el desarrollo de este proyecto.

A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y el cuerpo docente, en

especial a la Ingeniera Nubia Rincón Mosquera y al Ingeniero Edmundo Vega

Osorio, por poner a mi disposición todos los conocimientos necesarios para lograr

culminar esta etapa de formación, tanto personal como profesional.

También a todos los compañeros y amigos que de una u otra forma, fueron un

apoyo y una compañía invaluable para la culminación de esta etapa de formación.



RESUMEN

En el presente trabajo de grado se aborda el diseño de un dispositivo para el

tratamiento y prevención de la patología del síndrome del túnel carpiano, que

involucra dos de las terapias que han demostrado ser muy efectivas en dicha

labor, como lo son, la terapia Eléctrica por Electro estimulación Neural

Transcutánea y la terapia térmica de calor y frio por sus efectos terapéuticos y

analgésicos, esto desde un enfoque electrónico, con la gran ventaja de no poseer

efectos secundarios y por el hecho de ser dos terapias no invasivas que reducen a

niveles muy bajos los riesgos hacia el paciente ayudando a fortalecer los músculos

e induciendo el organismo a generar respuestas analgésicas de manera natural.

El dispositivo que se propone permite suministrar las diferentes terapias de

manera versátil gracias a sus diferentes modos de operación, y de forma bastante

sencilla gracias a la interfaz creada para la manipulación por los usuarios y el

respectivo manual de operación, donde se encuentran registradas todas las

indicaciones necesarias para el correcto funcionamiento y para la seguridad tanto

en la manipulación del dispositivo como en la seguridad del usuario al momento de

su utilización.



ABSTRACT

In this paper grade is design a device for the treatment and prevention of pathology

of carpal tunnel syndrome, which involves two therapies that have proven very

effective results, as they are the Electrical therapy electro Neural stimulation

Transcutaneous and thermal heat therapy and cold for their therapeutic and

analgesic effects, this from an electronic approach, with the advantage of having

no side effects and the fact that two non-invasive therapies to reduce to very low

levels the risks to the patient helping to strengthen muscles and inducing the body

to produce analgesic responses naturally.

The proposed device can provide different therapies ways thanks to its different

modes of operation, and fairly easily thanks to the interface created for handling by

users and the respective operating instructions which is recorded all indications

necessary for the proper operation and safety handling of both device and user

security at the time of use.

.



CONTENIDO Pág.

AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. 2

RESUMEN .............................................................................................................. 3

ABSTRACT ............................................................................................................. 4

INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 10

1 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................ 12

2 OBJETIVOS ................................................................................................... 14

2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................. 14

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................... 14

3 MARCO REFERENCIAL ................................................................................ 15

3.1 SÍNDROME DEL TÚNEL CARPIANO ..................................................... 15

3.2 ANATOMIA DEL NERVIO MEDIANO ..................................................... 16

3.3 ESTUDIOS REALIZADOS A INDIVIDUOS CON ENFERMEDADES

RELACIONADAS CON EL NERVIO MEDIO .................................................... 17

3.4 PRINCIPALES METODOS USADOS ACTUALMENTE PARA LA

PREVENCION Y TRATAMIENTO DEL SÍNDROME DEL TÚNEL CARPIANO

(STC) 18

3.5 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TENS .................................... 18

3.6 Tipos de corriente eléctrica ................................................................... 19

3.7 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA TERAPIA TÉRMICA.......... 20

3.8 EFECTOS DE LA TERAPIA TÉRMICA ................................................... 20

3.8.1 Efectos de la crioterapia........................................................................ 20

3.8.2 Efectos de la termoterapia .................................................................... 21

3.9 IMPEDANCIA BIOELÉCTRICA ............................................................... 21

3.10 MARCO LEGAL ................................................................................... 24

3.10.1 Artículos relacionados en la reglamentación colombiana. .............. 24

4 DISEÑO DEL DISPOSITIVO TERMO-ELECTRÓNICO ................................. 28

4.1 ETAPAS DEL DISPOSITIVO ................................................................... 28

4.1.1 Interfaz de Usuario ................................................................................ 28



4.1.2 Unidad de Control Principal .................................................................. 29

4.1.3 Unidad de Control Auxiliar .................................................................... 29

4.1.4 Circuito Eléctrico ................................................................................... 29

4.1.5 Circuito Térmico .................................................................................... 29

4.1.6 Aislamiento y Protección del Usuario .................................................... 29

4.1.7 Transductor Eléctrico ............................................................................ 29

4.1.8 Transductor Térmico ............................................................................. 29

4.2 Etapa de alimentación ........................................................................... 30

4.3 Sistema de Control ................................................................................. 30

4.3.1 Ingreso de datos ................................................................................... 31

4.3.2 Visualización ......................................................................................... 32

4.3.3 Generación de pulsos eléctricos de control .......................................... 33

4.3.4 Control y ajuste del voltaje/corriente ..................................................... 35

4.3.5 Función de los micro-controladores en el dispositivo ............................ 36

4.3.6 Sistema de conmutación y aislamiento del usuario .............................. 43

4.3.7 Módulo de terapia térmica ..................................................................... 46

5 RESULTADOS ............................................................................................... 51

6 CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS ................................................. 59

6.1 Conclusiones .......................................................................................... 59

6.2 Trabajos Futuros .................................................................................... 60

Bibliografía ........................................................................................................... 61

Glosario ................................................................................................................ 64

Anexos ................................................................................................................. 66



INDICE DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Resistividad en diferentes elementos de la composición corporal. (18). ....................................... 22

Tabla 2. Impedancia del cuerpo humano para diferentes estados de humedad. (20) ................................. 23

Tabla 3. Resultados a diferentes frecuencias y valores de impedancia emulados con capacitancia de 22pf.

(Fuente: El autor) .............................................................................................................................. 57

Tabla 4. Estadística de lesiones y enfermedades ocupacionales no fatales que implican días fuera del

trabajo en Estados Unidos, (Total private, State, and local government), 2011. (23). ....................... 66


trabajo en Estados Unidos, (Privateindustry), 2011. (23). ................................................................. 67


trabajo en Estados Unidos, (Stategovernment), 2011. (23). .............................................................. 68

Tabla 7. Características sociodemográficas. (24) ........................................................................................ 69

Tabla 8. Características ocupacionales. (24) ............................................................................................... 69

Tabla 9. Frecuencia de molestias ósteo-musculares. (24). .......................................................................... 70



INDICE DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Nervio mediano comprimido. (9) ................................................................................................. 16

Figura 2. Nervio mediano a la altura de las axilas. (10) .............................................................................. 16

Figura 3. Ramas cutáneas inervadas por el nervio mediano en la palma y en el dorso de la mano. (10) .... 17

Figura 4. Conductividad de los diferentes tejidos humanos en función de la frecuencia. (17) .................... 21

Figura 5. Modelo eléctrico equivalente de la impedancia electrodo-electrólito-piel. (Adaptado de Webster,

1995.). (19) ....................................................................................................................................... 23

Figura 6. Diagrama de bloques del sistema implementado. (Fuente: El autor) ........................................... 28

Figura 7. Circuito Regulador de Voltaje. (Fuente: El autor) ......................................................................... 30

Figura 8. Teclado matricial 4x4 y conexión al micro controlador principal. (Fuente: El autor) .................... 31

Figura 9. Pantalla de Cristal Líquido 2x16 y conexión con el micro-controlador principal. (Fuente: El autor)

......................................................................................................................................................... 32

Figura 10. Señal de control terapia eléctrica. (Fuente: El autor) ................................................................. 33

Figura 11. Señal de control terapia térmica Calor. (Fuente: El autor) ......................................................... 34

Figura 12. Señal de control terapia térmica Frio. (Fuente: El autor) ........................................................... 34

Figura 13. Arreglo dinámico de resistencias. (Fuente: El autor) .................................................................. 35

Figura 14. Secuencia principal. (Fuente: El autor) ....................................................................................... 37

Figura 15. Secuencia en modo electroterapia Analgésico y Prevención. (Fuente: El autor) ........................ 38

Figura 16. Secuencia en modo terapia térmica. (Fuente: El autor) ............................................................. 38

Figura 17. Secuencia en modo terapia preventiva. (Fuente: El autor) ........................................................ 39

Figura 18. Secuencia automática. (Fuente: El autor) .................................................................................. 40

Figura 19. Enrutamiento y ejecución de terapia Eléctrica según selección. (Fuente: El autor) .................... 41

Figura 20. Ejecución Terapia térmica Calor. (Fuente: El autor) ................................................................... 42

Figura 21. Ejecución Terapia térmica frio. (Fuente: El autor) ...................................................................... 43

Figura 22. Diagrama circuital del sistema de conmutación y aislamiento. (Fuente: El autor) ..................... 44

Figura 23. Modelo eléctrico del transformador. (21) .................................................................................. 46

Figura 24. Diagrama de la estructura interna de una celda de peltier. (22) ................................................ 47

Figura 25. Diagrama del control de temperatura para el módulo de peltier. (Fuente: El autor) ................. 48

Figura 26. Esquema eléctrico general del dispositivo. (Fuente: El autor) .................................................... 50

Figura 27. Señal de salida simulando micro-controlador en terapia eléctrica. (Fuente: El autor) ............... 51

Figura 28. Señal de salida de la etapa eléctrica. (Fuente: El autor) ............................................................. 52

Figura 29. Simulación salidas pwm. (Fuente: El autor) ............................................................................... 52

Figura 30. Salida del puente H. (Fuente: El autor) ...................................................................................... 53

Figura 31. Señal de 1 Hz. (Fuente: El autor) ................................................................................................ 54

Figura 32. Señal de 20 Hz. (Fuente: El autor) .............................................................................................. 54




Figura 36. Señal de 100 Hz. (Fuente: El autor) ............................................................................................ 55






Figura 40. Resultados obtenidos, Voltajes y corrientes rms respectivamente. (Fuente: El autor) ............... 58

Figura 41. Tarjetas modulares del dispositivo, control, eléctrico, térmico respectivamente. (Fuente: El

autor) ............................................................................................................................................... 58



INTRODUCCIÓN

Desde hace aproximadamente cuatro milenios la electro estimulación como

método de tratamiento para diversas patologías ha sido utilizada por grandes

civilizaciones como la egipcia, romana y griega, donde algunos peces que poseían

la propiedad de generar descargas eléctricas eran utilizados para combatir

dolencias menores como jaquecas; posteriormente debido a los avances de la

tecnología se han desarrollado mejores métodos para la aplicación de descargas

controladas como tratamiento, así como para incrementar el rendimiento

deportivo1.

Estos avances han permitido la incursión de la electricidad en la medicina como

herramienta curativa o paliativa, tal es el caso del TENS (Estimulación Eléctrica

Neural Transcutánea) que es usado para el alivio del dolor, recuperación de la

fuerza muscular, entre otras aplicaciones. (1).El principio de funcionamiento de un

TENS se basa en el hecho que cuando decidimos contraer un músculo, el cerebro

envía una orden en forma de un pulso eléctrico que se propaga a gran velocidad

por toda la red de fibras nerviosas dispuestas a lo largo del cuerpo llegando al

nervio y transmitiéndose a las fibras musculares, desencadenando la contracción

muscular.

En electro estimulación, la excitación se produce directamente sobre el nervio

motor, a través de impulsos eléctricos donde el músculo no puede diferenciar una

contracción voluntaria (provocada por el cerebro) de una contracción electro

inducida, activando de esta forma la respuesta natural del organismo,

aprovechando la capacidad de aliviar el dolor; obteniendo resultados similares he

incluso mejores que los obtenidos mediante el consumo de fármacos y con la

ventaja principal de no poseer efectos secundarios para el paciente.

Es por ello que este proyecto pretende mostrar el diseño del prototipo de un

sistema automático de estimulación eléctrica-térmica conformada por dos canales

en donde, uno de ellos genera pulsos eléctricos y el otro suministra terapia

(calor/frio) a través de calor, para efectuar la terapia preventiva y/o analgésica del

síndrome del túnel carpiano, adicionalmente se tuvo en cuenta la variable de

impedancia corporal con el fin de automatizar el dispositivo y de esta manera

facilitar la aplicación de las terapias.

1 “En el siglo XVIII Luigi Galvany demostró que haciendo pasar una corriente eléctrica por la médula espinal

de una rana se podían obtener contracciones musculares, demostrando que la electricidad tenía la capacidad

de generar una contracción muscular” (28)



En el desarrollo de este trabajo se recopilaron conceptos de electro estimulación,

fisiología y anatomía humana, definición y causas del síndrome del túnel carpiano,

por ello se recomienda a los lectores familiarizarse con la terminología contenida

en el glosario para facilitar la comprensión de los temas abordados en el presente

documento.



1 JUSTIFICACIÓN

La razón por la cual es interesante y necesario realizar este dispositivo, está

fundamentado en la literatura (1) (2) (7) (13) y en los estudios estadísticos que se

han realizado por diferentes entes especializados en la salud que han evidenciado

en la población general un incremento en el padecimiento de este síndrome, (3),

“Cerca del 5% de la población mayor de 25 años, en el mundo, presenta esta

enfermedad”2 , (2), especialmente por causa de sus actividades laborales al no

preparar adecuadamente el musculo para movimientos repetitivos en el área del

antebrazo y la mano, por lo cual existe una preocupación creciente por parte de

las aseguradoras, las empresas, EPS y similares, pues implica reducciones en el

rendimiento del personal y costos un poco elevados de tratamientos que en

ocasiones no tienen gran eficiencia, los costes ocasionados por esta patología son

de diversa naturaleza, desde los derivados de la atención sanitaria, intervención

quirúrgica y rehabilitación, (estimados en Estados Unidos en 1 billón de dólares

americanos al año3) a los producidos por la pérdida de productividad del

trabajador afectado, las compensaciones económicas de las empresas y los días

de baja laboral, que se calculan en 30 días por proceso (Ver Tabla 5). (4). Lo cual

indica una pérdida considerable de recursos (mano de obra y dinero).

Es importante notar que el Síndrome del Túnel Carpiano (STC) es uno de los

principales problemas de salud de los trabajadores que desarrollan tareas

relacionadas con esfuerzos manuales intensos y movimientos repetitivos del

miembro superior. Su origen radica en la compresión del nervio mediano a nivel de

la muñeca en su paso por el túnel del carpo. Se caracteriza por dolor nocturno,

parestesias, parálisis y debilidad muscular en el territorio inervado por este nervio;

aunque pueden estar implicadas las dos manos, la sintomatología se presenta con

mayor frecuencia en el miembro dominante, por lo cual el tratamiento se aplica

prioritariamente en estos miembros.

Aunque la enfermedad ha sido ampliamente documentada en artículos médicos y

páginas de internet, no han sido desarrollados suficientes elementos que permitan

la prevención y el tratamiento del síndrome, ya que la prevención consiste en

descansos periódicos y evitar posturas forzadas de flexión y extensión de la

muñeca de manera repetitiva. Y el tratamiento se realiza con el uso de férulas

2 Dato tomado de la revista UNIMEDIOS de la Universidad Nacional De Colombia el 25 de Abril de 2013,

Ver Referencia (25). 3 En Estados Unidos se estima en 1 billón de dólares anuales Ver Referencia (30).



inmovilizadoras e inyecciones de cortisona o anti inflamatorios, lo cual ataca los

síntomas pero no necesariamente la causa.

Las principales causas del Síndrome del Túnel Carpiano (STC) de origen laboral

son el uso de herramientas inadecuadas, técnicas de trabajo deficientes y tareas

manuales repetitivas con utilización de fuerza. (4). Además que los métodos

actuales no son integrales para el tratamiento y prevención de la patología, de

esta manera se plantea un dispositivo electrónico acorde con las normas

establecidas4, que integre dos de las terapias que han demostrado ser más

eficientes en el tratamiento del Síndrome del Túnel Carpiano (STC) las cuales son:

la terapia térmica y la terapia eléctrica, que cumpla con características físicas y

económicas de tal manera que permitan al dispositivo ser de mediano costo, de

fácil manejo y transporte y que la terapia aplicada sea un método no invasivo.

4 Las normas se encuentran en el presente documento en la sección 3.10.



2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar un dispositivo, termo-electrónico para suministrar terapia preventiva y analgésica del Síndrome del Túnel Carpiano de manera automática.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar el estudio previo y recolección de información existente sobre el Síndrome del Túnel Carpiano (STC) y Métodos de tratamiento.

Diseñar y generar el prototipo que permita realizar la terapia térmica y la terapia eléctrica con el respectivo software de supervisión para su adecuada aplicación.

Analizar los resultados del proyecto evaluando la relación costo beneficio y

costo oportunidad del prototipo desarrollado.



3 MARCO REFERENCIAL

La disfunción de un solo grupo de nervios, como el nervio mediano distal, se denomina Mono neuropatía, ésta se presenta cuando el nervio está inflamado, atrapado o lesionado por un traumatismo. La razón más común es el atrapamiento, el cual ejerce presión sobre el nervio donde éste pasa a través de un área estrecha. Las fracturas de muñeca pueden lesionar el nervio mediano directamente o pueden incrementar el riesgo de atrapamiento de un nervio posteriormente. La inflamación de los tendones (tendinitis) o de las articulaciones (artritis) y las enfermedades que afectan el tejido conectivo o que causan la formación de depósitos en los tejidos pueden bloquear el flujo sanguíneo y llevar a compresión de los nervios. Un tipo de disfunción del nervio mediano distal de interés particular para el presente documento, es el síndrome del túnel carpiano. (5). Por lo cual es importante profundizar un poco en algunos aspectos de interés para el lector.

3.1 SÍNDROME DEL TÚNEL CARPIANO

El Síndrome del Túnel Carpiano (STC) es la neuropatía asociada a la compresión

del nervio mediano más frecuente y una de las enfermedades ocupacionales con

un índice de incidencia creciente en la población. (6).Se atribuye su presencia

debido a movimientos de la muñeca mal realizados, traumatismos de repetición,

vibración, posición inadecuada de la muñeca y mano, con mayor incidencia en el

miembro dominante apoyando el hecho de que la sobreactividad juega un papel

importante en la generación de esta patología. En algunos pacientes no se logra

identificar una enfermedad subyacente por lo cual se designa a estos casos como

Síndrome del Túnel Carpiano Idiopático. Los síntomas más comunes son la

parestesia u hormigueo en el territorio del nervio mediano de la mano (Ver Figura

1), debilidad o atrofia en el abductor corto del pulgar o en el oponente del pulgar.

(7). Está catalogado como un desorden por trauma acumulado, una enfermedad

que ataca al sistema ósteo-muscular del cuerpo y que afecta específicamente a

los nervios y al flujo de sangre de las manos y muñecas. (8).



Figura 1. Nervio mediano comprimido. (9)

3.2 ANATOMIA DEL NERVIO MEDIANO

El nervio mediano es una rama terminal del plexo braquial que nace al nivel de la axila, es la rama media de las ramas anteriores (Ver Figura 2), desciende por el brazo medial junto a la arteria braquial sin inervar ningún músculo. Después sigue hasta la fosa cubital por fuera del tendón del bíceps y pasa al antebrazo entre las dos cabezas del pronador redondo. En el antebrazo cruza la arcada tendinosa y se sitúa por debajo del flexor común superficial de los dedos, unido a la superficie profunda de éste y sobre el flexor profundo de los dedos.

Figura 2. Nervio mediano a la altura de las axilas. (10)



En el antebrazo inerva los músculos del grupo anterior: pronador redondo, palmar mayor, palmar menor, pronador cuadrado, el flexor largo del pulgar, flexor común profundo de los dedos y flexor común superficial de los dedos. El tronco principal del mediano llega al ramo cutáneo palmar justo antes de entrar en el túnel del carpo. Una vez cruzada la muñeca por el túnel carpiano inerva en la mano el abductor corto, oponente y flexor corto del pulgar y las ramas cutáneas sensoriales en la palma y en el dorso. (Ver Figura 3). (11)

Figura 3. Ramas cutáneas inervadas por el nervio mediano en la palma y en

el dorso de la mano. (10)

3.3 ESTUDIOS REALIZADOS A INDIVIDUOS CON ENFERMEDADES RELACIONADAS CON EL NERVIO MEDIO

El Síndrome del Túnel Carpiano (STC) se descubrió desde 1854 gracias a los

estudios realizados por Paget quien discutió la compresión del nervio mediano en la muñeca secundaria a un traumatismo. En 1913, Marie y Foix5, en la autopsia de un paciente con atrofia avanzada de los músculos tenares pero sin antecedentes de lesión, demostró neuromas en los nervios mediano y en el ligamento proximal transverso del carpo. Ellos fueron los primeros en recomendar la descompresión del nervio mediano al seccionar el ligamento transverso del carpo con el fin de evitar la parálisis de los músculos tenares. Moersch, en 1938, también recomendó seccionar el ligamento transverso del carpo en un paciente con neuritis mediana bilateral, pero la operación no se realizó. En 1946, Cannon y Love comunicaron treinta y ocho casos de parálisis del nervio mediano, en nueve de los cuales el paciente fue tratado por sección del ligamento transverso del carpo. Tres de estos nueve pacientes no tenían antecedentes claros de traumatismo previo con lo cual

5 Es importante notar que los trabajos realizados por Marie y Foix fueron principalmente enfocados hacia

traumatismos en los pies, sin embargo sus descubrimientos sirven como base para el diagnostico de

traumatismos en los miembros superiores.



se puede inferir que se comenzaba a percibir una incidencia creciente de traumatismos asociados al túnel carpiano. Brain, Wright, y Wilkinson, en 1947 centraron primero la atención en la compresión espontánea del nervio mediano en el túnel carpiano por su informe detallado de los seis pacientes tratados con éxito por seccionar el ligamento transverso del carpo. En noviembre de 1947, se realizó el primer diagnóstico corroborado del síndrome del túnel carpiano por el doctor Phalen y a partir de esa fecha se empezó a documentar la información recopilada acerca de este síndrome (6). De esta manera se evidencian algunos avances en el diagnóstico de una enfermedad de la cual anteriormente no se tenía registro alguno.

3.4 PRINCIPALES METODOS USADOS ACTUALMENTE PARA LA PREVENCION Y TRATAMIENTO DEL SÍNDROME DEL TÚNEL CARPIANO (STC)

La prevención consiste en evitar posturas forzadas de flexión y especialmente de extensión de la muñeca de forma repetitiva, que puede ser el origen de la inflamación tendinosa que origina el problema. El tratamiento que actualmente existe es inmovilizar la muñeca mediante una férula, aplicar un medicamento anti-inflamatorio o una inyección de cortisona en el interior del túnel. Adicionalmente pueden utilizarse terapias alternativas como la acupuntura y la quiropráctica sin embargo aún no se a comprobado su eficacia. (12). Si el caso es muy severo se puede proceder a realizar una cirugía la cual libera la presión del nervio medio causada por el túnel carpiano, aunque es una solución, en muchos casos no es duradera y el paciente termina por reincidir, con la gran desventaja de ser un método invasivo. Cuando la etapa sintomática ha sido superada es recomendable el tratamiento kinésico local y a distancia para resolver disfunciones ósteo-articulares y musculares que ocasionan la compresión nerviosa sea en el cuello, miembro superior u hombro. Se puede emplear fisioterapia y técnicas articulares, miofasciales y neuromusculares para descomprimir los desfiladeros por donde circula el nervio mediano y técnicas para aumentar la movilidad y disminuir el dolor. (2).

3.5 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TENS

El TENS permite disminuir el dolor al excitar los receptores táctiles de sensibilidad, induciendo de esta manera una respuesta analgésica por parte del individuo, esto se logra por intermedio de transductores eléctricos conocidos como electrodos quienes se encargan de transmitir a la piel los impulsos eléctricos indoloros generados por el dispositivo.



Los primeros modelos de respuesta analgésica al estímulo del receptor cutáneo, fueron propuestos por Melzack, Wall y por Castel. (13). Tales modelos presentan esencialmente los siguientes tres mecanismos analgésicos: •Estímulo desde las fibras A beta aferentes las cuales dan lugar al bloqueo de impulsos (mensajes de dolor) transportados a través de fibras aferentes A delta y C. •Estímulo a lo largo de vías descendentes en el asta posterior de la médula espinal, que da lugar al bloqueo de los impulsos transportados a través de las fibras aferentes A delta y C. •Estímulo de las fibras aferentes, que producen la liberación de opiáceos endógenos en el sistema nervioso central y una respuesta analgésica generalizada. •La teoría del control de la compuerta: estimulando a través de impulsos eléctricos, las fibras nerviosas de la sensibilidad táctil, que se encuentran en la superficie cutánea de la región dolorosa y provocan una interferencia que distorsiona las señales emitidas por los receptores nerviosos. Todos los fenómenos dolorosos pueden tratarse a través del "TENS" ya que tiene un importante efecto analgésico (disminución del dolor), pero no tiene ningún efecto sobre la causa del dolor. El efecto anti-dolor aparece progresivamente durante su aplicación y llega al máximo después de 20 minutos, manteniéndose una vez finalizado el programa, durante un tiempo más o menos prolongado. Los "TENS" no necesitan utilizar intensidades máximas es suficiente con percibir una clara sensación de cosquilleo u hormigueo en la región estimulada, no es necesario observar una contracción muscular, el nivel de intensidad necesario puede variar mucho de un sujeto a otro.

3.6 Tipos de corriente eléctrica

La clasificación de las corrientes en electroterapia se puede clasificar de varias

formas.

Según efectos generados: efectos electroquímicos, efectos sobre nervio y

musculo, estimulo sensitivo en fibra nerviosa, Efectos por aporte energético para

mejorar metabolismo.

Según las frecuencias: baja frecuencia, de 0 a 1KHz (aproximadamente), media

frecuencia, de 1KHz a 10 KHz, alta frecuencia, de 500 KHz hasta el límite de las

radiaciones no ionizantes en los ultravioletas tipo UV-A.

Según las formas, se pueden clasificar las corrientes en dos grandes grupos:



Corriente Directa: Es una corriente monofásica, ya sea continua o pulsátil.

Corriente Alterna: Es una corriente bifásica pulsátil.

Según metodología, todas las corrientes se aplican en general de acuerdo a

cuatro métodos regulables en los equipos: pulsos aislados, ráfagas o trenes,

frecuencia fija, modulaciones o cambios constantes y repetitivos. 8

En el desarrollo del presente prototipo las corrientes utilizadas pertenecen a esta

última clasificación (corrientes de frecuencia fija y ráfagas o trenes de pulsos),

éstas a su vez se pueden clasificar como corrientes de baja frecuencia.

3.7 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA TERAPIA TÉRMICA

La terapia térmica aplicada para el tratamiento del Síndrome del Túnel Carpiano (STC) consta de dos etapas, una etapa inicial donde se aplica al miembro afectado una temperatura alta (Calor),Dependiendo de la técnica que se utilice, será necesario aplicar directamente sobre la piel (aire caliente, lámpara de infrarrojos, microondas…) o será necesario emplear un paño o servilleta, por ejemplo en el caso de que sea un sólido o semilíquido, para reducir el riesgo de quemaduras. (14). Posteriormente se aplica la etapa de crioterapia en donde se aplica una temperatura baja (Frio), Como norma general, entre 10 y 30 minutos de aplicación en una zona localizada. Menos tiempo provocará poco (o ningún) efecto. Mayor tiempo de aplicación aumenta la probabilidad de que se produzca un “efecto rebote”, y el organismo nutra de sangre y caliente una zona del cuerpo que se ha enfriado demasiado. (15).

3.8 EFECTOS DE LA TERAPIA TÉRMICA

La terapia térmica es utilizada por sus efectos de sedación, anti-inflamatorios y por generar mejoras en el sistema circulatorio.

3.8.1 Efectos de la crioterapia

Disminución del dolor: El frío tiene efecto analgésico. Produce sedación

local, disminuyendo la sensibilidad y la percepción del dolor músculo-

esquelético.

Vasoconstricción: El frío reduce el aporte sanguíneo a la zona. Esto es útil

para tratar con inflamaciones provocadas por traumatismos.

Disminución del espasmo muscular: El frío produce acción mio-relajante,

pudiendo reducir la espasticidad, en otras palabras, relaja al músculo que

está demasiado tenso.



3.8.2 Efectos de la termoterapia

Vasodilatación. Aumento del flujo de sangre a la zona (hiperemia). La

hiperemia tiene efecto analgésico (reduce el dolor), favorece la nutrición de

los tejidos y la eliminación de productos de desecho.

Disminución de la presión arterial. El calor afecta al corazón y reduce la

presión sanguínea. Si baja en exceso, pueden producirse mareos, por lo

que es necesario supervisar para evitarlo.

Efecto sedante. El estímulo de calor de larga duración tiene efecto sedante,

ya que favorece la relajación muscular, evita el espasmo muscular, alivia la

fatiga y ralentiza la conducción nerviosa de estímulos dolorosos.

3.9 IMPEDANCIA BIOELÉCTRICA

Es una técnica utilizada para medir la composición corporal, fundamentada en la

capacidad que posee el organismo de conducir una corriente eléctrica, compuesta

por dos parámetros físicos (resistencia y reactancia) que dependen del contenido

de agua y de la conducción iónica del organismo.

Por tal razón la conductividad eléctrica es mayor en el tejido magro, respecto al

tejido adiposo, puesto que el primero contiene la mayor cantidad de líquido y

electrolitos; adicionalmente la conductividad de componentes como la sangre o la

orina es alta, la de los músculos es intermedia y la de los huesos y grasa es baja

tal como se muestra en la Figura 4 y la Tabla 1 en términos de resistividad.

Dependiendo del área transversal del lugar donde se mida la resistencia puede

variar siendo menor en regiones con una gran área transversal, como el tronco, y

mayor en zonas con menor área transversal, como los brazos. (16).

Figura 4. Conductividad de los diferentes tejidos humanos en función de la frecuencia. (17)



Tabla 1. Resistividad en diferentes elementos de la composición corporal. (18).

TIPO DE TEJIDO RESISTIVIDAD ρ (Ω*m)

SANGRE 1.46–1.76

FIBRA MUSCULAR

ESTRIADA

Longitudinal. 1.24–3.45

Transversal. 6.75–18.0

PULMÓN Inhalación. 17.0

Exhalación. 8.0

TEJIDO NEURONAL GRIS 2.8

BLANCO 6.8

GRASA 20

HUESO > 40

Es importante notar que la medición de la impedancia bio-eléctrica se realiza con

un elemento transductor conocido como electrodo el cual posee una impedancia

intrínseca, la cual interactúa con la impedancia propia de la piel en una interface

electrodo-electrolito-piel y que se puede modelar eléctricamente como se muestra

en la Figura 5.



Figura 5. Modelo eléctrico equivalente de la impedancia electrodo-electrólito-piel. (Adaptado de Webster, 1995.). (19)

La resistencia puede oscilar en el ser humano entre los valores comprendidos

desde los 500 Ohmios hasta incluso 100.000 Ohmios, considerando como

cantidades normales los comprendidos entre 1.000 y 2.000 Ohmios. Estas

diferencias están en función de las características fisiológicas del cuerpo humano,

variando de unas personas a otras, y no se pueden establecer valores idénticos

para todos los casos. (20)

Tabla 2. Impedancia del cuerpo humano para diferentes estados de humedad. (20)

Tcontacto (V) Resistencia del cuerpo humano (Ω) para diferentes estados de la piel

SECA HÚMEDA MOJADA INMERSA

25 5000 2500 1000 500

50 4000 2000 875 440

250 1500 1000 650 325



3.10 MARCO LEGAL

En Colombia la reglamentación existente al diseño de equipos médicos se relacionan en el Decreto 1290 de 1994 "Por el cual se precisan las funciones del Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos – INVIMA- y se establece su organización básica". El artículo 245 de la Ley 100 de 1993, trata de las obligaciones del INVIMA para “Ejecutar las políticas formuladas por el Ministerio de Salud en materia de vigilancia sanitaria y de control de calidad de los productos que señala dicho ente, los cuales, según el mismo decreto, involucran: “medicamentos, productos biológicos, alimentos, bebidas, cosméticos, dispositivos y elementos quirúrgicos, odontológicos, productos naturales, homeopáticos y los generados por biotecnología, reactivo de diagnóstico, productos de aseo, higiene y limpieza, los plaguicidas de uso doméstico.”6 Es importante mencionar el Decreto 4725 de 2005 en el cual se reglamenta específicamente el concepto “Por el cual se reglamenta el régimen de registros sanitarios, permiso de comercialización y vigilancia sanitaria de los dispositivos médicos para uso humano.” También se menciona el decreto 4562 de 2006, en donde se reglamenta que “para los dispositivos médicos tales como: Catéteres, electrodos Sondas, Suturas y materiales de curación en general Cementos para uso odontológico, compuestos de modelar, mercaptanos, siliconas, alginatos, hidrocoloides reversibles e irreversibles, materiales para restauración temporal y definitiva y materiales para obturación de conductos radiculares, se encuentren amparados y no con registro, para su comercialización deberán obtener registro sanitario, en las condiciones establecidas en el presente decreto”.7

3.10.1 Artículos relacionados en la reglamentación colombiana.

El Artículo 2° Para efectos de aplicación del presente decreto, se adoptan las siguientes definiciones: Dispositivo Médico Activo, cualquier dispositivo médico cuyo funcionamiento dependa de una fuente de energía eléctrica o de cualquier fuente de energía distinta de la generada directamente por el cuerpo humano o

6Colombia. Ministerio de Gobierno. Articulo245 de la ley 100 de 1995, Junio 22, por el cual se precisan las funciones del

Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos -INVIMA- y se establece su organización básica. Bogotá: El Ministerio; 1995.p.1 7Colombia. Ministerio de Gobierno. Decreto 4562 de 2006, diciembre 26por el cual se precisan las funciones del Instituto

Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos -INVIMA- y se establece su organización básica. Bogotá: El Ministerio; 2006 y es por el cual se adiciona un parágrafo al artículo 86 del Decreto 4562 de 2006.p.1



por la gravedad, y que actúa mediante la conversión de dicha energía. No se considerarán dispositivos médicos activos, los productos sanitarios destinados a transmitir, sin ninguna modificación significativa, energía, sustancias u otros elementos de un dispositivo médico activo al paciente.8. Artículo 4° Los dispositivos médicos deberán cumplir con los requisitos de seguridad y funcionamiento establecidos por el fabricante que les sean aplicables de acuerdo a la finalidad prevista. Al seleccionar las soluciones más adecuadas a los riesgos derivados de la utilización de los dispositivos médicos, el fabricante aplicará los siguientes requisitos, en el orden que se indica a continuación: a) Eliminar o reducir los riesgos en la medida de lo posible (seguridad inherente al diseño y a la fabricación). b) Adoptar las oportunas medidas de protección, incluso alarmas, en caso de que fuesen necesarias, frente a los riesgos que no puedan eliminarse. c) Informar a los usuarios de los riesgos residuales debidos a la incompleta eficacia de las medidas de protección adoptadas. PARÁGRAFO PRIMERO: Los dispositivos médicos contemplados en el presente decreto deberán comercializarse, diseñarse, fabricarse y almacenarse de forma tal que su utilización no comprometa el estado clínico, la salud ni la seguridad de los pacientes o de quienes estén en contacto con los mismos, cuando se empleen en las condiciones y con las finalidades previstas. Los dispositivos médicos deberán ofrecer las indicaciones que les haya atribuido el fabricante, es decir, estar diseñados y fabricados de manera que puedan desempeñar sus funciones tal y como el fabricante las haya especificado. PARÁGRAFO SEGUNDO: Mientras dure el período de validez previsto por el fabricante, los principios de seguridad y funcionamiento de los dispositivos médicos no deberán alterarse en un grado tal que se vean comprometidos el estado clínico, la salud y la seguridad de los pacientes y, en su caso, de terceros, cuando el producto se vea sometido a las situaciones que puedan derivarse de las condiciones normales de utilización. 6 ARTÍCULO 36° se relaciona con el dispositivo médico y equipo biomédico de tecnología controlada prototipo nacional o importado, sólo podrá ser autorizado para fines de investigación y experimentación y, en ningún caso, podrán ser empleados en la atención de salud.

8Colombia. Ministerio de Gobierno. Decreto 4725 de 2005, diciembre 26por el cual se precisan las funciones del Instituto

Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos -INVIMA- y se establece su organización básica. Bogotá: El Ministerio;

2005p.1.



Para la importación de prototipos de dispositivos médicos y equipos biomédico de tecnología controlada, se requerirá de concepto técnico otorgado por el Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos - INVIMA -, de acuerdo con lo contemplado en las disposiciones vigentes sobre investigación en salud. 6 También se reconoce que los dispositivos médicos para uso humano o cualquier instrumento, aparato, máquina, software, equipo biomédico u otro artículo similar o relacionado, utilizado sólo o en combinación, incluyendo sus componentes, partes, accesorios y programas informáticos que intervengan en su correcta aplicación, propuesta por el fabricante para su uso en el diagnóstico, prevención, supervisión, tratamiento o alivio de una enfermedad; (…)9 “Dispositivos con superficie de contacto. Son aquellos que incluyen contacto con piel, membrana mucosa y superficies abiertas o comprometidas. Las Precauciones. Medidas de seguridad que se deben cumplir al usar todo dispositivo médico. Seguridad. Es la característica de un dispositivo médico, que permite su uso sin mayores posibilidades de causar efectos adversos”.

“El Artículo 5° relaciona la clasificación de los dispositivos médicos realizada por el fabricante, se fundamenta en los riesgos potenciales relacionados con el uso y el posible fracaso de los dispositivos con base en la combinación de varios criterios tales como, duración del contacto con el cuerpo, grado de invasión y efecto local contra efecto sistémico.”10 Se deberá establecer la clasificación de los dispositivos médicos siguiendo las reglas establecidas en el artículo 7°, dentro de las siguientes clases: Clase I. Son aquellos dispositivos médicos de bajo riesgo, sujetos a controles generales, no destinados para proteger o mantener la vida o para un uso de importancia especial en la prevención del deterioro de la salud humana y que no representan un riesgo potencial no razonable de enfermedad o lesión. Clase IIa. Son los dispositivos médicos de riesgo moderado, sujetos a controles especiales en la fase de fabricación para demostrar su seguridad y efectividad. Clase Ilb. Son los dispositivos médicos de riesgo alto, sujetos a controles especiales en el diseño y fabricación para demostrar su seguridad y efectividad. Clase III. Son los dispositivos médicos de muy alto riesgo sujetos a controles especiales, destinados a proteger o mantener la vida o para un uso de importancia sustancial en la prevención del deterioro de la salud humana, o si su uso presenta un riesgo potencial de enfermedad o lesión. “El Artículo 7° Define las reglas de clasificación para un dispositivo médico, tales como: Regla 1. Todos los dispositivos médicos no invasivos se incluirán en la

9Ibíd., p.3.

10Ibíd., p.5.



clase I, salvo que les sean aplicables algunas de las reglas siguientes11.Regla 9. Todos los dispositivos médicos terapéuticos activos destinados a administrar o intercambiar energía se incluirán en la clase IIa, salvo si sus características son tales que puedan administrar energía al cuerpo humano o intercambiarla con el mismo, de forma potencialmente peligrosa, teniendo en cuenta la naturaleza, la densidad y el punto de aplicación de la energía, en cuyo caso, se incluirán en la clase IIb.”

11

Ibíd., p.5.



4 DISEÑO DEL DISPOSITIVO TERMO-ELECTRÓNICO

Los parámetros de diseño considerados para el dispositivo termo-electrónico se basan en variables de impedancia que controlan el funcionamiento del dispositivo.

4.1 ETAPAS DEL DISPOSITIVO

De acuerdo a la información recopilada y las consultas realizadas se propone el siguiente diagrama (Ver Figura 6) en el cual se generan 8 bloques, cada uno con una función específica dentro del desarrollo del sistema.

Dispositivo a Realizar

Modulo Central

Interfaz de usuario

Visualizador LCD

Teclado

Unidad de

procesamiento

y control

Circuito Electrico Circuito Termico

Aislamiento y Protección del

Paciente

Aislamiento

del paciente

Ajuste de

intensidad

Ferula

Transductor

Electrico

Transductor

TermicoPaciente

Control

Principal

Control

Auxiliar

Figura 6. Diagrama de bloques del sistema implementado. (Fuente: El autor)

4.1.1 Interfaz de Usuario

Es el mecanismo por medio del cual tanto el especialista como el paciente podrán

observar los parámetros importantes referentes a la terapia aplicada e introducir

variables que se requieran, está conformada por un visualizador LCD donde se

muestra información relevante del proceso y un teclado para ajuste del dispositivo.



4.1.2 Unidad de Control Principal

Su objetivo principal es ser el cerebro central del dispositivo encargado de coordinar las operaciones necesarias para la aplicación de las terapias; En conjunto con la unidad de control auxiliar, conforman la unidad de procesamiento y control del dispositivo.

4.1.3 Unidad de Control Auxiliar

Se encarga de colaborar con la unidad de control principal para el manejo de labores auxiliares como la coordinación de la terapia térmica y la gestión del tipo de terapia aplicada así como asignar los tiempos de ejecución de cada terapia.

4.1.4 Circuito Eléctrico

Es el circuito encargado de generar las señales eléctricas necesarias para la aplicación de la terapia eléctrica de acuerdo con las órdenes generadas por la unidad de control principal.

4.1.5 Circuito Térmico

Es el circuito encargado de generar las señales térmicas necesarias para la aplicación de la terapia térmica de acuerdo con las órdenes generadas por la unidad de control auxiliar.

4.1.6 Aislamiento y Protección del Usuario

Es el sistema con el cual se asegura la integridad de los pacientes y la correcta aplicación de las terapias, está conformado por un bloque de aislamiento para proteger ante descargas y un ajuste de intensidad para proteger de posibles lesiones causadas por el flujo eléctrico.

4.1.7 Transductor Eléctrico

Electrodos de cloruro de plata fijados a la piel del brazo en el área cubito radial, que permiten la obtención del parámetro relacionado con la impedancia necesario para ajustar las características de la terapia aplicada12 y la posterior aplicación de los estímulos eléctricos.

4.1.8 Transductor Térmico

Modulo encargado de suministrar la temperatura adecuada según las condiciones de la terapia.

12

La señal es adquirida con previo consentimiento informado del paciente según La norma que regula la

investigación con seres humanos en el artículo 14 "Se entiende por consentimiento informado el acuerdo por

escrito, mediante el cual el sujeto de investigación o en su caso, su representante legal, autoriza su

participación en la investigación con pleno conocimiento de la naturaleza de los procedimientos y riesgo a

que se someterá con la capacidad de libre elección y sin coacción alguna". Ministerio de Salud. Resolución

8430. Por el cual se establecen normas académicas técnicas y administrativas para la investigación en Salud.

Octubre 4 de 1993 (29)



4.2 Etapa de alimentación

La fuente de Alimentación seleccionada para el dispositivo es una batería de 12 V

con apoyo de una fuente conmutada del mismo voltaje y con una corriente de 3 A

debido a la fiabilidad que proporciona, facilidad de adquisición en el comercio y por

las características de los componentes utilizados en el diseño del dispositivo, se

utilizan reguladores de voltaje adicionales para acondicionar los niveles de

tensión a los diferentes niveles requeridos para el correcto funcionamiento de los

distintos elementos (Ver Figura 7).

Figura 7. Circuito Regulador de Voltaje. (Fuente: El autor)

En esta etapa se utilizan dos reguladores de voltaje a los cuales está conectado

en serie un fusible de 2A para protección de los elementos en caso de alguna

posible descarga estando conectado a la red eléctrica, posee un interruptor de

encendido/ apagado.

Se utiliza un regulador de 5 V (LM7805) para suministrar la tensión requerida por

el sistema de baja potencia y un regulador de 12 V (LM7812) para suministrar la

tensión requerida en la etapa de potencia del dispositivo.

4.3 Sistema de Control

Para el desarrollo del sistema de control del dispositivo se utilizaron dos micro

controladores de la empresa freescale de la familia hc08 de la subclase ap16,

algunas de las características principales de este tipo de micro controladores que

los hacen atractivos para esta aplicación es que poseen dentro de sus

componentes un conversor analógico-digital de 8 canales (ADC), dos canales de

temporización (TIM1,TIM2), un sistema de modulación por ancho de pulso (PWM),

VI1

VO3

GN

D2

U27805

C11nF

C21nF

C31nF

C41nF

12V

+88.8

Volts

+88.8

Volts

FUCE

PLUG DEL ADAPTADOR

VI1

VO3

GN

D2

U17812

BAT112V

D1

DIODE



treinta líneas programables una a una (entrada/salida) con capacidad optimizada

para trabajar con lenguajes de alto nivel, memoria de datos de 1 Kb y flash de 16

Kb, además de su bajo costo y versatilidad.

El lenguaje de programación utilizado fue Assembler por el control que permite de

los diferentes recursos disponibles.

4.3.1 Ingreso de datos

El dispositivo cuenta con un teclado matricial que permite al usuario seleccionar

entre las diferentes opciones que el dispositivo pone a su alcance, de esta manera

el usuario puede controlar la aplicación de las diferentes terapias provistas (Ver

Figura 8).

Figura 8. Teclado matricial 4x4 y conexión al micro controlador principal.

(Fuente: El autor)

Entre las opciones se encuentran: selección de modo de operación

(Automático/Manual), tipo de terapia (Eléctrica/Térmica), nivel de frecuencia

(Incrementar/Disminuir), clase de tratamiento (Prevención/Analgésico) o

suspender el tratamiento.



Los ocho pines del teclado matricial 4x4 están conectados al módulo KBI que hace

parte del puerto D del micro controlador principal, su principio de funcionamiento

se basa en monitorear los bits de mayor peso (b7-b4) que se encuentran

configurados como entradas en busca de una señal de bajo nivel, los bits de

menor peso (b3-b0) se encuentran configurados como salidas de nivel bajo (0 V),

de esta manera cuando una tecla es oprimida la señal proveniente de la salida se

transmite a un pin de entrada de la parte alta en donde se verifica la dupla de

pines que se encontraban activos en ese momento y de esa manera se determina

a que tecla corresponde el pulso y se realiza la labor relacionada con dicha tecla.

Para suspender el tratamiento en cualquier momento se cuenta con un pulsador

que sin importar en que momento de la rutina se encuentre inhabilita los micro-

controladores haciendo que se suspenda por completo la terapia en curso.

4.3.2 Visualización

La visualización está a cargo de una pantalla de cristal líquido (LCD) de 2 líneas y

16 caracteres (2x16) como se muestra en la Figura 9, la cual complementa al

teclado para componer la interfaz con el usuario, en ella, el usuario puede

visualizar diferentes mensajes informativos que le permiten orientarse durante la

aplicación y ajuste de la terapia.

Figura 9. Pantalla de Cristal Líquido 2x16 y conexión con el micro-

controlador principal. (Fuente: El autor)

VD

DL

15

D7

14

D6

13

D5

12

D4

11

D3

10

D2

9D

18

E1

6R

W5

RS

4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

D0

7

VS

SL

16

LCD2LCD 16X2

RV1

1k

PTC2

PTC3

+5 V

PTA0

PTA1

PTA2

PTA3

PTA4

PTA5

PTA6

PTA7



Se seleccionó una pantalla LCD por ser un elemento flexible, de bajo consumo y

económico que permite crear un entorno gráfico más amigable para el usuario en

comparación con los display’s 7 segmentos y que satisface los requerimientos del

dispositivo.

4.3.3 Generación de pulsos eléctricos de control

El dispositivo desarrollado se basa principalmente en la generación de pulsos

eléctricos para la aplicación y control de las terapias, operando la terapia eléctrica

con un pulso de onda cuadrada de frecuencia fija y las terapias térmicas

(Calor/Frio) con la señal producida por el módulo de PWM, estas señales son

producidas desde el micro controlador auxiliar bajo la orden del micro controlador

principal.

A continuación se detallan los modos de aplicación de las diferentes terapias

implementadas.

4.3.3.1 Pulsos de control Terapia eléctrica

En esta terapia el micro-controlador auxiliar genera una señal de onda cuadrada

con amplitud de 5 V de ciclo útil del 50% a una frecuencia que varía desde 1 Hz

hasta los 160 Hz en pasos de 20 Hz dependiendo de la sensibilidad del paciente

en modo manual o de la apreciación de impedancia en modo automático en el

mismo rango de frecuencias.

La función del pulso es servir de interruptor para controlar la operación de la etapa

de conmutación y desacople del usuario.

Figura 10. Señal de control terapia eléctrica. (Fuente: El autor)



4.3.3.2 Pulsos control terapia térmica calor

Este modo de operación se aplica después de finalizar la terapia eléctrica en

secuencia automática, el micro-controlador principal envía una orden al micro-

controlador auxiliar, el cual, a su vez comienza a generar una señal cuadrada de

ciclo útil del 80% por el canal 0 del PWM con una frecuencia de 20 KHz y una

amplitud de 5 V.

Esta señal es la que va a servir de control para el driver de la celda de peltier en

modo calor.

Figura 11. Señal de control terapia térmica Calor. (Fuente: El autor)

4.3.3.3 Pulsos control terapia térmica frio

Este modo de operación se aplica después de finalizar la terapia térmica calor en

secuencia automática, de manera similar al control de la terapia térmica calor, el

micro-controlador principal envía una orden al micro-controlador auxiliar, el cual, a

su vez comienza a generar una señal cuadrada esta vez con ciclo útil del 20% por

el canal 1 del PWM con una frecuencia de 20 KHz y amplitud de 5 V.

Esta señal es la que va a servir de control para el driver de la celda de peltier en

modo frio.

Figura 12. Señal de control terapia térmica Frio. (Fuente: El autor)



4.3.4 Control y ajuste del voltaje/corriente

Con el objetivo de reducir los riesgos de reacciones molestas en el usuario se

plantea un circuito limitante tanto de corriente como de voltaje que permite ajustar

por medio de una perilla la intensidad del pulso sin recurrir a modificar otros

parámetros más que la impedancia de salida del dispositivo.

Figura 13. Arreglo dinámico de resistencias. (Fuente: El autor)

4.3.4.1 Control de voltaje

Por medio de un arreglo dinámico de resistencias en serie a los electrodos se

logra que el voltaje cuando la perilla de ajuste de intensidad se encuentre en su

valor mínimo se distribuya mayormente en el arreglo de resistencias con el fin de

mantener un valor de voltaje aplicado al usuario cercano a los 5 Vrms, con lo cual

se garantiza no producir sensación de quemazón en la superficie de contacto de

los electrodos. Estas resistencias se activan para frecuencias superiores e iguales

a los 20Hz.

TR1

TRAN-2P2S

ETAPA DE AMPLIFICACION DE POTENCIA

PRIMARIO SECUNDARIO

R1220

R24.7k

R35.1k

R44k

SW1SW-SPST

SW2SW-SPST

SW3SW-SPST

SW4SW-SPST

CIRCUITO CONTROL

DE

CORRIENTE

PERILLA DE AJUSTE

EXTERNO DE INTENSIDAD

R53.3k

R65.1k

R75.1k

SW5SW-SPST

SW6SW-SPST

SW7SW-SPST

ELECTRODOS

CIRCUITO CONTROL

DE

VOLTAGE



4.3.4.2 Control de corriente

De la misma manera, para mantener un control sobre la corriente se instaló un

arreglo dinámico de resistencias en el primario del transformador en serie con la

perilla de ajuste de intensidad y en paralelo con las salidas de los electrodos, que

se activan de acuerdo a la frecuencia seleccionada para la terapia eléctrica.

Para no estropear el aislamiento generado por el transformador, los arreglos de

resistencias están conectados al micro-controlador auxiliar por intermedio de opto

acopladores 4N25.

4.3.5 Función de los micro-controladores en el dispositivo

Los micro-controladores freescale MC68HC908AP16 son el cerebro central del

dispositivo, los cuales se encargan de regular, controlar y suministrar las señales

necesarias para el correcto funcionamiento del mismo.

A continuación se muestran los diagramas de flujo de las secuencias contenidas

en la programación de los mismos.



4.3.5.1 Diagramas de flujo de las secuencias del micro-controlador principal

Encendido del

Dispositivo

Inicializar

periféricos,

variables,

entradas/salidas

Enviar Mensaje de

bienvenida

Enviar mensaje de

Selección de

función

Escaneo puerto D

para detectar que

tecla se oprimio

Selecciono

Electroterapia

Selecciono

Termoterapia

No

No

Si

Si

Selecciono

automático

Si

No

Rutina Automática

Rutina

Electroterapia A

Rutina

Termoterapia

Selecciono

Prevención

No

Rutina PrevenciónSi

Figura 14. Secuencia principal. (Fuente: El autor)



Rutina

Electroterapia A

Enviar Dato de

inicio

electroterapia A

Envia mensaje de

selección de

frecuencia

Escaneo puerto D

para determinar

que frecuencia se

selecciono

Envio de dato de

control según

frecuencia

seleccionada

Rutina

Electroterapia P

Enviar Dato de

inicio

electroterapia P

Envia mensaje de

selección de

frecuencia

Escaneo puerto D

para determinar

que frecuencia se

selecciono

Envio de dato de

control según

frecuencia

seleccionada

Figura 15. Secuencia en modo electroterapia Analgésico y Prevención.

(Fuente: El autor)

Rutina

Termoterapia

Enviar Dato de

inicio termoterapia

Selecciono

Frio

Envia mensaje de

selección de

temperatura

Enviar Dato de

control rutina de

frio

Selecciono

Calor

Enviar dato de

control rutina de

calor

No

No

Si

Si

Figura 16. Secuencia en modo terapia térmica. (Fuente: El autor)



Rutina Prevención

Selecciono

Electroterapia

Selecciono

Termoterapia

No

No

Si

Si

Rutina

Electroterapia P

Rutina

Termoterapia

Enviar mensaje de

Selección de

función

Escaneo puerto D

para detectar que

tecla se oprimio

Figura 17. Secuencia en modo terapia preventiva. (Fuente: El autor)



Rutina Automática

Enviar mensaje de

Selección de

función

Escaneo puerto D

para detectar que

tecla se oprimio

Selecciono

Prevención

No Si

Enviar dato de

censar

variable corporal

Seleccionar

frecuencia A

según variable

corporal

Envio de dato de

control según

frecuencia

seleccionada

Seleccionar

frecuencia P

según variable

corporal

Envio de dato de

control según

frecuencia

seleccionada

Fin deTerapia

Enviar Dato de

inicio termoterapia

Enviar Dato de

control rutina de

calor

Enviar dato de

control rutina de

frio

Figura 18. Secuencia automática. (Fuente: El autor)



4.3.5.2 Diagramas de flujo de las secuencias del micro-controlador auxiliar

Encendido de

dispositivo

Escaneo puerto C

para determinar

que dato de

control se recibe

Escanear Puerto

A para determinar

que dato de

frecuencia recibio

Se recibio dato de

Electroterapia

Se recibio dato

de Termoterapia

Enviar al puerto B

la señal electrica

con la frecuencia

seleccionada

Se recibio dato de

rutina de calor

Escanear parte

alta del puerto B

para determinar

que dato de

control se recibe

Se recibio dato de

rutina de frio

Generar rutina de

Calor

Generar rutina de

frio

No

No

Si

Si

Si

Si

No

No

Figura 19. Enrutamiento y ejecución de terapia Eléctrica según selección.

(Fuente: El autor)



Generar rutina de

calor

Inicializar pwm

Enviar dato de

control por el

puerto B

Escanear sensor

de temperatura

Temperatura> deseadaDesactivar

Polarización

Temperatura =< deseadaActivar

Polarización

Si

No

SiNo

Figura 20. Ejecución Terapia térmica Calor. (Fuente: El autor)



Figura 21. Ejecución Terapia térmica frio. (Fuente: El autor)

4.3.6 Sistema de conmutación y aislamiento del usuario

En esta etapa se recibe la señal generada por el micro-controlador auxiliar cuando

se encuentra en el modo de terapia eléctrica, dicha señal ingresa a una etapa de

potencia donde un transistor conmuta entre corte y saturación produciendo en su

salida una señal cuadrada de la misma frecuencia de entrada, esta señal se

transmite al secundario de un transformador que por efecto de inducción

electromagnética transmite la señal al primario produciéndose un aislamiento

galvánico entre el circuito de control y el circuito de potencia.



Figura 22. Diagrama circuital del sistema de conmutación y aislamiento.

(Fuente: El autor)

A continuación se presentan los cálculos de diseño efectuados para la

construcción de la etapa de conmutación:

AK

V

Rc

VccICsat 800

15

12

AAI

Idc

CsatB

7.16

48

800max

Se tiene que cumplir que: dc

CsatB

II

Por lo cual se definió una IB= 20.2uA y se halló un valor comercial para RB:

R1

1k

R358

R3(1)

R1(1)

TR1

TRAN-2P2S

Q1TIP31

C1

10u R2220

R44.7k

R54k

R65.1k

R75.1k

R83.3k

R95.1k

41%

12

3

RV1

10k



AR

VViI

B

B 2.207.0

KRB 560

Y se cumple que IB = 20.2uA IB máx. =16.7uA

mAII Bc 1*

El transformador utilizado es el J4 el cual tiene como características ser un

transformador seguidor, con una corriente máxima de 600 mA. El voltaje entre sus

terminales es directamente proporcional a la relación del número de vueltas del

primario y del secundario, este comportamiento del transformador lo describe la

siguiente ecuación:

Vs

Vp

Ns

Np

Dónde:

Np es el número de espiras del primario.

Ns es el número de espiras del secundario

Vp es el Voltaje del primario

Vs es el Voltaje del secundario



Figura 23. Modelo eléctrico del transformador. (21)

La red de conmutación de voltaje proporciona al secundario del transformador un

voltaje que oscila de 0 – 10V.

112

12

1

2

1

2

V

V

N

N

V

V

211

2VVa

V

V

Lo cual corresponde al voltaje sin carga obtenido en las dos terminales del

primario del transformador.

4.3.7 Módulo de terapia térmica

El dispositivo desarrollado cuenta además con una etapa para suministrar una

terapia térmica que consiste en aplicar una temperatura de 40 C durante unos

pocos minutos con el objetivo de incrementar la irrigación de sangre y dilatar las

paredes venosas para luego aplicar una temperatura de 0 C que inducen al

organismo a segregar sustancias analgésicas para el control del dolor en el área

donde es aplicada, en este caso la muñeca.



4.3.7.1 Módulo de peltier

El módulo de peltier es una celda compuesta por dos materiales semiconductores,

uno tipo P y otro tipo N, los cuales al polarizarse con una tensión produce el efecto

termoeléctrico de peltier en sus dos superficies. (22) produciendo que una de las

caras de la celda se caliente mientras que la otra cara se enfríe, con la

particularidad de que al invertirse la polaridad de la tensión aplicada también se

invierte la temperatura, es decir, la cara que estaba caliente empieza a enfriarse y

viceversa.

Figura 24. Diagrama de la estructura interna de una celda de peltier. (22)

Internamente la celda de peltier tiene dispuestos sus componentes

semiconductores eléctricamente en serie y térmicamente en paralelo, donde cada

elemento semiconductor posee una diferencia de potencial igual a la fuente de

polarización lo que genera una migración de cargas gracias al flujo eléctrico,

produciendo en la terminal negativa una ausencia de cargas provocando un

descenso en la temperatura; de igual manera un exceso de portadores en la

terminal positiva provoca un ascenso en la temperatura, razón por la cual al

invertir la polarización el efecto en las caras de la celda también se invierte.

En el mercado existe una amplia gama de referencias con características

particulares de corriente que usualmente se encuentran en el orden de los 3

Amperios y con voltajes recomendados de polarización que van desde los 5 voltios

hasta los 12 voltios, en este caso se utiliza una celda peltier de referencia tec1-

04902 que funciona con una polarización de 5 V y por la cual circula una corriente

de 2 A disipando una potencia activa de 7 W.



4.3.7.2 Control de temperatura módulo de peltier

El control de temperatura asociado con el módulo de peltier se encuentra a cargo

del micro-controlador auxiliar, por medio del canal de modulación por ancho de

pulso (PWM) para encargarse de la polarización del módulo por medio de un pulso

eléctrico de forma cuadrada con una frecuencia fija y ciclo útil asimétrico.

Figura 25. Diagrama del control de temperatura para el módulo de peltier.

(Fuente: El autor)

El micro-controlador genera dos señales de control dependiendo del tipo de

terapia, una salida se encarga de controlar la temperatura en modo calor y otra

salida se encarga de regular la temperatura en modo frio, dichas señales ingresan

a las entradas de los opto-acopladores para aislar eléctricamente el circuito de

control de la etapa de potencia.

La salida de los opto-acopladores posee la misma forma de la señal de control, la

cual ingresa a las entradas de un puente h con el cual se facilita la operación de

inversión de polaridad para la celda de peltier, de manera que sea posible

aprovechar las características del módulo para aplicar ambos tipos de terapia sin

necesidad de invertir mecánicamente la conexión del módulo.

4.3.7.3 Sensor de temperatura del módulo de peltier

Adicionalmente y como complemento al control térmico se le adiciono al micro-

controlador un sensor de temperatura LM35 a una de las entradas del conversor

análogo a digital (ADC) cuya función consiste en activar o desactivar la

polarización del módulo dependiendo el nivel de temperatura muestreado

presentando una tolerancia de ± 1ºC , con la siguiente lógica:

En el modo calor

Si la temperatura medida por el sensor supera el valor establecido, el micro-

controlador auxiliar suspende la polarización del módulo de peltier permitiendo que

la temperatura disminuya.

Por otra parte si la temperatura medida es igual o inferior al valor establecido, el

micro-controlador reactiva la polarización del módulo de peltier con el fin de que

continúe calentando.

Sistema de

Control Driver

Módulo de

Peltier

+/-

PWM

-/+



En el modo frio

Si la temperatura medida por el sensor supera el valor establecido, el micro-

controlador auxiliar activa la polarización de la celda de peltier con el fin de

propiciar una disminución en la temperatura.

Por el contrario si la temperatura medida es inferior al valor establecido, el micro-

controlador auxiliar desactiva la polarización de la celda y de esta manera a causa

del fenómeno de equilibrio térmico entre las dos caras, la celda de peltier

incrementará su temperatura.

De esta manera si llega a generarse algún error o se llega a ver comprometido el

ciclo útil de la señal de control, el sensor entraría a controlar la temperatura para

que no supere los niveles establecidos para cada terapia y se asegure su correcta

aplicación.

El sensor LM35 por cada variación de un grado en la temperatura genera una

variación de 10 mv en su salida que ingresa al micro-controlador auxiliar para su

correspondiente tratamiento.



Figura 26. Esquema eléctrico general del dispositivo. (Fuente: El autor)

El esquema de la Figura 26 muestra el diagrama general del circuito

implementado donde se aprecian las diferentes etapas ya mencionadas en el

presente documento.

Q5TIP31

R1210M

R11

10M

R13220

R154k

R144.7k

R165.1k

R173.3k

R185.1k

R195.1k

50%

12

3

RV2

10k

C13

22pF

1

2

6

4

MOC1

MOC3021

1

2

6

4

MOC2

MOC3021

1

2

6

4

MOC3

MOC3021

1

2

6

4

MOC4

MOC3021

1

2

6

4

MOC5

MOC3021

1

2

6

4

MOC6

MOC3021

1

2

6

4

MOC7

MOC3021

VI1

VO3

GN

D2

REG57805

C91nF

C101nF

C111nF

C121nF

FUSE

VI1

VO3

GN

D2

REG127812

25.0

3

1

VOUT2

SENSORLM35

PTA0

PELTIER

12V

D11N4004

D21N4004

D31N4004

D41N4004

C14100nF

R201k

R221k

VREG7

PTB5/T1CH18

VDD9

OSC110

OSC211

VSS12

PTB4/T1CH013

IRQ114

PTD2/KBI21

PTD1/KBI12

PTD0/KBI03

PTB7/T2CH14

CGMXFC5

PTB6/T2CH06

PTC6/SCTxD21

VDDA42

VSSA41

PTD3/KBI340

PTD4/KBI439

PTD5/KBI538

PTD6/KBI637

PTD7/KBI736

VREFH35

VREFL34

PTA0/ADC033

PTA1/ADC132

PTA2/ADC231

PTA3/ADC330

PTA4/ADC429

PTA5/ADC528

PTB3/RxD15

RST16

PTB2/TxD17

PTB1/SCL18

PTB0/SDA19

PTC7/SCRxD20

PTA6/ADC627

PTA7/ADC726

PTC2/MISO25

PTC3/MOSI24

PTC4/SS23

PTC5/SPSCK22

MICRO1

MC68HC908AP16

SRCFILE=..\Documentos\Digitales 3\digi3-2010-3\Proyectos\EjemploLCD\EjemploLCD.mcp

X1CRYSTAL

C1

22pF

C2

22pF

C4

0.1uF

C3

0.1uF

JP1

JUMPER

VD

DL

15

D7

14

D6

13

D5

12

D4

11

D3

10

D2

9D

18

E1

6R

W5

RS

4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

D0

7

VS

SL

16

DISPLAYLCD 16X2

100%

12

3

RV1

10k

R110M

R2

220

R3

220

R4

220

1 2 3

654

8 9

=

7

++CON 0

A5

B6

C7

D8

11

22

44

33

TECLADOTECLADO4X4

R5

220

VREG7

PTB5/T1CH18

VDD9

OSC110

OSC211

VSS12

PTB4/T1CH013

IRQ114

PTD2/KBI21

PTD1/KBI12

PTD0/KBI03

PTB7/T2CH14

CGMXFC5

PTB6/T2CH06

PTC6/SCTxD21

VDDA42

VSSA41

PTD3/KBI340

PTD4/KBI439

PTD5/KBI538

PTD6/KBI637

PTD7/KBI736

VREFH35

VREFL34

PTA0/ADC033

PTA1/ADC132

PTA2/ADC231

PTA3/ADC330

PTA4/ADC429

PTA5/ADC528

PTB3/RxD15

RST16

PTB2/TxD17

PTB1/SCL18

PTB0/SDA19

PTC7/SCRxD20

PTA6/ADC627

PTA7/ADC726

PTC2/MISO25

PTC3/MOSI24

PTC4/SS23

PTC5/SPSCK22

MICRO2

MC68HC908AP16

X2CRYSTAL

C5

22pF

C6

22pF

C7

0.1uF

R610M

R7

220

R8

220

R9

220

R10

220

4

36

1

5

2

7

TRANSFO1

TRANSFORMADOR M506

12

BAT112V

1 2

D7

1N4004

1

ELECTR2

CONN-SIL1

1

ELECTR1

CONN-SIL1

12

PLUG12V

A

K

C

E

B

1

2 4

5

6

U2

4N25

A

K

C

E

B

1

24

5

6

U1

4N25

R21

1k

R23

1k

Q1

TIP127

Q2TIP127

Q3TIP122

Q4

TIP122



5 RESULTADOS

Luego de tener el diseño de cada una de las etapas, se realizó la simulación de los circuitos para verificar su funcionamiento, y de esta manera posteriormente realizar el montaje en la tarjeta de pruebas, inicialmente se simuló la etapa de terapia eléctrica, sin embargo debido a que el software de simulación (Proteus 8.0 sp0 Labcenter Electronics) no posee dentro de sus librerías el micro-controlador utilizado (MC68HC908AP16) se procedió a crear el dispositivo utilizando las herramientas que el software utilizado ofrece para la creación de elementos, sin embargo no fue posible crearlo de manera simulable (solo se creó para fines de realización del pcb y del diagrama circuital) por lo cual la señal de control utilizada fue provista por un generador de onda cuadrada, en la Figura 27 se observan las señales obtenidas por simulación de la etapa eléctrica, la señal obtenida se ajustaba adecuadamente a la señal esperada por lo cual se procedió a implementar la etapa en la tarjeta de pruebas (véase Figura 28), posteriormente se realizó el mismo procedimiento con la etapa de aislamiento galvánico utilizando un transformador seguidor, la salida del transformador ingresa a la etapa de ajuste de sensibilidad para posteriormente llegar a los electrodos.

Figura 27. Señal de salida simulando micro-controlador en terapia eléctrica.

(Fuente: El autor) Una vez comprobado el funcionamiento del circuito se procedió a crear el respectivo software de control para implementarlo en el micro-controlador, el software de programación utilizado fue codewarrior utilizando lenguaje assembler teniendo presente que el usuario necesita tener control sobre el progreso de la terapia se generó el software para manejar la pantalla lcd y el teclado para permitir seleccionar los modos de aplicación de las terapias.



Figura 28. Señal de salida de la etapa eléctrica. (Fuente: El autor)

Una vez comprobado el funcionamiento del lcd y del teclado se procedió a simular la etapa térmica de igual manera utilizando un generador de señales que suministra la señal del pwm (véase Figura 29) en este caso el módulo de peltier dado su comportamiento eléctrico que presenta un pico de corriente al polarizarse se simulo como un motor dc.

Figura 29. Simulación salidas pwm. (Fuente: El autor)

Inicialmente se había diseñado el circuito utilizando un integrado l293d como puente h sin embargo aunque en simulación se comportaba de manera adecuada al momento de la implementación en la tarjeta de pruebas el módulo de peltier requería para su funcionamiento una corriente de 2 A en su pico inicial y dado que la señal de control para la activación de la celda es un pulso de frecuencia fija y ciclo útil asimétrico generado por el módulo de pwm y que el integrado soporta como máximo una corriente de 1.5 A se procedió a reemplazar el dispositivo por un puente h discreto utilizando esta vez transistores par Darlington de referencia tip127 y tip122 los cuales si tienen la capacidad de manejar ese nivel de corriente, se simulo el circuito y la respuesta en simulación fue similar a la obtenida con el



integrado, se procedió a implementar el circuito de pruebas y no funciono como se esperaba, esta vez a causa del desacople óptico que se estaba realizando con opto-acopladores de referencia MOC3021 ya que la señal de control no genera cruces por cero por lo cual este dispositivo no era el adecuado, por lo cual se procedió a reemplazarlo por un opto tiristor de referencia 4n25 con su debida resistencia de pull-up el circuito funciono de la manera adecuada, las señales de control a la entrada del puente h y a la salida del mismo se pueden observar en la Figura 30.

Figura 30. Salida del puente H. (Fuente: El autor)

Una vez teniendo las diferentes etapas se procedió a general el código de control para ingresarlo en el micro-controlador. Se generaron nueve niveles diferentes de frecuencia para la aplicación de la terapia eléctrica empezando en 1 Hz con saltos de 20 Hz hasta llegar a 160 Hz, puesto que el rango de operación de la terapia esta establecido en baja frecuencia con amplitud fija. Las señales pueden apreciarse en la Figura 31 hasta la Figura 39.



Figura 31. Señal de 1 Hz. (Fuente: El autor)








Una vez comprobadas todas las terapias y verificadas las señales de control se procedió a automatizar el dispositivo seleccionándose como variable de control la impedancia corporal, sin embargo al momento de diseñar el circuito para la adquisición de la señal de impedancia se notó que esta variable esta intrínsecamente relacionada con diferentes parámetros que hacen poco manejable la variable, tales como la ingesta de alimentos, la actividad física, la edad,



estatura, peso corporal, estado de salud, niveles de electrolitos, grasa corporal, la temperatura ambiente y corporal, incluso el estado de ánimo y la hora del día; por lo cual se determinó realizar un circuito fundamentado en el modelo electrónico de la impedancia corporal (Véase Figura 5) para realizar las pruebas del dispositivo, habilitando el teclado para ingresar el valor de la impedancia si se llegase a saber con mayor precisión y quedaría pendiente para trabajos futuros determinar otra variable para automatizar el dispositivo de una manera mas precisa. Los resultados obtenidos con este modelo están registrados en la Tabla 3.

Tabla 3. Resultados a diferentes frecuencias y valores de impedancia emulados con capacitancia de 22pf. (Fuente: El autor)

Frecuencia Hz Resistencia Ω 500 1000 1500 2000

1 V(mV) 35.1 67.9 186.2 196.6

I(mA) 1.93 1.94 1.89 1.84

20 V(mV) 12 8 8.3 9.8

I(mA) 2.14 2.19 2.1 2.06

40 V(mV) 6.2 1.31 1.35 -1.6

I(mA) 1.69 1.66 1.62 1.58

60 V(mV) 8.4 -1.3 -1.4 -2.5

I(mA) 2.2 2.32 2.01 1.99

80 V(mV) 3.9 -1.7 -2.5 -3.5

I(mA) 1.64 1.73 1.65 1.5

100 V(mV) 1.5 -0.56 -0.8 -1.8

I(mA) 1.65 1.65 1.61 1.58

120 V(mV) 1.1 -0.61 -1 -9.4

I(mA) 1.28 1.14 1.3 1.63

140 V(mV) -0.8 -0.86 -10.2 -11.6

I(mA) 2.33 2.33 2.32 2.24

160 V(mV) -0.7 -0.7 -0.7 -8

I(mA) 1.72 1.75 1.69 1.67



Figura 40. Resultados obtenidos, Voltajes y corrientes rms respectivamente.

(Fuente: El autor)

Con el objetivo de permitir mayor susceptibilidad del dispositivo para ser mejorado se crearon los circuitos de manera modular, lo que permite solo modificar una parte del circuito sin tener que alterar los demás circuitos, de esta manera se creo una tarjeta para el circuito de control, otra para el circuito encargado de suministrar la terapia eléctrica y una ultima tarjeta para el circuito encargado de suministrar la terapia térmica.

Figura 41. Tarjetas modulares del dispositivo, control, eléctrico, térmico

respectivamente. (Fuente: El autor)

-50

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200

500

1000

1500

20000

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100

500

1000

1500

2000



6 CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

Después de realizado el diseño y las mediciones de prueba pertinentes al

dispositivo, se pretende dar a conocer los pros y contras que se evidenciaron

durante el proceso, de la misma manera mencionar los posibles trabajos y mejoras

que se podrían realizar para mejorar el funcionamiento del dispositivo.

6.1 Conclusiones

El dispositivo diseñado permite suministrar las terapias de manera acorde con lo

esperado fundamentado en la literatura, propiciando ser manipulado con poca

supervisión profesional, lo que permite que los especialistas puedan aplicar la

terapia de manera completa a varios pacientes a la vez reduciendo los tiempos de

supervisión e incrementado la cobertura de atención.

El dispositivo diseñado al complementar las dos terapias en un solo dispositivo

determina un desarrollo con gran componente de innovación a un costo moderado

que al compararse con otros dispositivos de uso específico es capaz de satisfacer

de igual o mayor manera las expectativas de los usuarios en el tratamiento de las

dolencias asociadas al síndrome del túnel carpiano que hoy en día se ha

convertido en una dolencia generalizada en la población.

Gracias al uso del módulo de peltier para la terapia térmica se tiene la ventaja que

no requiere usar paños de agua fría ni bloques de hielo para aplicarla, no se utiliza

el freón para la refrigeración y por lo mismo no tiene efectos contra el medio

ambiente, es de tamaño pequeño y liviano, no solo se puede refrigerar sino que se

puede calentar con solo cambiar la dirección de la corriente eléctrica, tiene buena

reacción a la temperatura pues se calienta y enfría con rapidez, al no tener piezas

móviles no genera ruido ni vibración y es de fácil mantenimiento porque no hay

preocupación de pérdidas de líquido ni gases refrigerantes.

El dispositivo es muy versátil tanto en su funcionamiento como en su composición,

puesto que gracias a los diferentes modos de operación permite suministrar las

diferentes terapias de una manera sencilla para el usuario, además del diseño

modular de sus componentes que permiten que las piezas puedan ser

reemplazadas o actualizadas fácilmente.



6.2 Trabajos Futuros

Para un desarrollo posterior se podría considerar una fuente de alimentación con

mayor capacidad de corriente que permita un periodo de duración en operación

más extenso.

Adicionalmente se podría considerar utilizar otra variable de control para la

automatización de la terapia, de una manera mas precisa, y controlable,

aprovechando el hecho que el diseño realizado facilita su adaptación

Este trabajo se centro en el diseño del dispositivo para suministrar las terapias

relacionadas, se podría considerar la miniaturización del mismo con el fin de

volverlo mas portable y quizás reducir sus costos.



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Medicina,Instituto de Investigaciones Clinicas , 2013, Vol. 2.



Glosario

ATROFIA: Disminución en el tamaño o número, o en ambas cosas a la vez, de

uno o varios tejidos de los que forman un órgano, con la consiguiente minoración

del volumen, peso y actividad funcional, a causa de escasez o retardo en el

proceso nutritivo.

CONTRACTURADOS: Estado de rigidez o contracción permanente involuntaria,

reversible o no, de un grupo muscular o varios que mantiene la zona respectiva en

una posición viciosa. Puede ser debida a un estímulo irritativo por encima de la

neurona o a un desequilibrio funcional entre dos grupos musculares antagónicos.

ENDORFINAS: analgésico natural, producido por el cuerpo.

FIBRAS A: Fibras aferentes de gran tamaño y rápidas, localizadas en el músculo o

en la piel, que transmiten información del exterior hacia el cerebro.

FIBRAS C: Fibras aferentes de menor tamaño y con menor velocidad de

transmisión.

FIBRAS AFERENTES: Fibras nerviosas que llevan información al cerebro.

FIBRAS EFERENTES: Fibras nerviosas descendentes que traen información del

cerebro ante un estímulo percibido.

MOTONEURONA: Neurona de la que parten los impulsos motores. Se distinguen

moto-neuronas centrales (las de la corteza cerebral motora) y periféricas o

espinales; de estas últimas el impulso nervioso parte, directamente, a los

músculos estriados.

NERVIO MEDIANO: nace de la unión de filetes nerviosos del cuello y da

inervación a los músculos de la mano y muñeca que permiten realizar

movimientos de flexión o cierre de la mano cuyos tendones forman parte del

contenido del túnel carpiano.

NOCICEPTIVO: (del latino nocere, lesionar) Transmite información o señales de

estímulos de dolor.

OPIOIDE (OPIOID): relativo a los compuestos químicos naturales o sintéticos que

poseen efectos parecidos a los del opio, aunque no deriven de éste directamente.

Son ejemplos las endorfinas o las encefalinas producidas por los tejidos

corporales.



OPIÁCEO (OPIATE): 1. fármaco narcótico que contiene opio, derivados del opio o

cualquiera de los diversos fármacos semi-sintéticos o sintéticos con la actividad

similar a la del opio. 2. relativo o perteneciente a una sustancia que causa sueño o

alivio del dolor.

PARESTESIA: Sensación o conjunto de sensaciones anormales, y especialmente

hormigueo, adormecimiento o ardor que experimentan en la piel ciertos enfermos

del sistema nervioso o circulatorio.

PATOLOGÍA: Desviaciones anatómicas o fisiológicas anómalas producidas por

lesión o enfermedad.

PROPIOCEPTIVOS: Recepción de estímulos producidos en el interior de un

organismo en este caso en relación con el sentido de posición o cambios en el

organismo.

PUNTOS GATILLO: puntos hipersensibles que responden fácilmente a cualquier

estímulo, localizados en una banda muscular, fácilmente palpables.

PLEXOPATÍA: Lesión de un plexo. Se utiliza, habitualmente, para referirse a

lesiones de plexo braquial o plexo lumbosacro o a cualquier otro tipo de plexo.

PLEXOPATÍA BRAQUIAL: condición que implica la disminución del movimiento o

la sensibilidad en el brazo y el hombro, debido a una lesión en el plexo braquial

(un nervio que afecta el brazo).

TETANIZACIÓN: O contracción muscular. Consiste en la anulación de la

capacidad de reacción muscular que impide la separación voluntaria del punto de

contacto (los músculos de las manos y los brazos se contraen sin poder relajarse).

Normalmente este efecto se produce cuando se superan los 10 mA.

TÚNEL CARPIANO: El túnel carpiano se encuentra en la base de la palma, es un

túnel estrecho formado por ligamentos y huesos a través del cual pasa el nervio

mediano.

SÍNDROME DEL TÚNEL CARPIANO (STC): El Síndrome del Túnel Carpiano es

una enfermedad común, especialmente en las mujeres cercanas a los 50 años,

que se da por el atrapamiento del nervio mediano en la muñeca que se manifiesta,

por lo general, con adormecimiento de las manos y dificultad para realizar algunos

movimientos. Entre los factores de riesgo se encuentran el exceso de trabajo y la

actividad manual repetitiva.



Anexos

Tabla 4. Estadística de lesiones y enfermedades ocupacionales no fatales que implican días fuera del trabajo en Estados Unidos, (Total private, State, and local government), 2011. (23).

Total private, State, and local government

Characteristic Number Incidencerate Median days away from

work

Total 1,181,290 117.3 8

Musculoskeletaldisorders(7) 387,820 38.5 11

Nature of injury or illness:

Fractures 91,860 9.1 27

Sprains, strains, tears 447,200 44.4 10

Amputations 5,260 0.5 25

Cuts, lacerations, punctures 96,410 9.6 4

Cuts, lacerations 79,950 7.9 4

Punctures (exceptgunshotwounds) 16,460 1.6 3

Bruise, contusions 102,660 10.2 5

Chemicalburns and corrosions 3,710 0.4 3

Heat (thermal) burns 15,160 1.5 5

Multipletraumatic injuries 43,090 4.3 10

Withsprains 17,850 1.8 9

With fractures 8,330 0.8 26

Soreness, pain 146,480 14.5 9

Carpaltunnelsyndrome 10,300 1.0 28

Tendonitis (otherorunspecified) 3,440 0.3 14

Allothernatures 215,720 21.4 8



Tabla 5. Estadística de lesiones y enfermedades ocupacionales no fatales que implican días fuera del trabajo en Estados Unidos, (Privateindustry), 2011. (23).

Privateindustry(4)(5)(6)

Characteristic Number Incidencerate Median days away from work

Total 908,310 105.2 8



Fractures 74,690 8.6 29


Amputations 5,000 0.6 25



Punctures (exceptgunshotwounds) 13,410 1.6 3


Chemicalburns and corrosions 3,280 0.4 3

Heat (thermal) burns 13,570 1.6 5



With fractures 6,610 0.8 28


Carpaltunnelsyndrome 8,300 1.0 30

Tendonitis (otherorunspecified) 3,050 0.4 15




Tabla 6. Estadística de lesiones y enfermedades ocupacionales no fatales que implican días fuera del trabajo en Estados Unidos, (Stategovernment), 2011. (23).

Stategovernment(4)(5)(6)

Characteristic Number Incidencerate Median days away from work

Total 72,650 183.4 11



Fractures 3,500 8.8 23


Amputations 40 0.1 28



Punctures (exceptgunshotwounds) 670 1.7 4


Chemicalburns and corrosions 110 0.3 5

Heat (thermal) burns 350 0.9 4



With fractures 730 1.9 7


Carpal tunnel syndrome 570 1.4 29

Tendonitis (otherorunspecified) 140 0.4 24


La Tabla 7,Tabla 8 y Tabla 9 son tomadas de un estudio realizado por el instituto de salud pública de la facultad de medicina de la Universidad Nacional de Colombia el 27 de septiembre de 2005 donde se muestran las características de la población a la cual se aplicó el estudio y los resultados obtenidos, donde se encuentra un gran porcentaje de casos referentes al Síndrome del Túnel Carpiano (STC).



Tabla 7. Características sociodemográficas. (24)

Tabla 8. Características ocupacionales. (24)



Tabla 9. Frecuencia de molestias ósteo-musculares. (24).

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