Untitled - Biblioteca Digital Universidad de San Buenaventura
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1. Figura 40 Montaje del circuito de control del m dulo de la habitaci n Elaboraci n propia A continuaci n veremos el montaje completo del circuito del m dulo de la habitaci n incluyendo los conectores para los m dulos de TX y RX las etapas de control de amplificaci n de micr fonos parlante Samplehold decodificaci n DTMF y fuente ver figura 37 48 ea Ps e SLES AH d 2 2 s 2 gt lt Sud MIZAT ro y Figura 41 Proyecci n del circuito del m dulo de la habitaci n en 3D Elaboraci n propia Circuito de control del puesto de enfermer a Realiza las diferentes funciones de control interfaz entre el equipo y el personal de enfermer a y sensado de interruptor de bocina que habilita el teclado matricial para marcar a cualquier habitaci n El programa contiene diferentes sub rutinas que hacen que el equipo sea de f cil manejo por los operarios y garantice la marcaci n de los eventos cuando llaman de las habitaciones A trav s del conector se ingresa la polarizaci n de 5 0 V se ales de entrada del teclado matricial datos y control del LCD se ales de salida y entrada del activaci n de alarmas luminosas y control del circuito de TX y RX El microcontrolador realiza la lectura de los pines del decodificador DTMF y genera los tonos para ser trasmitidos y ejecuta el programa para comuni2. Figura 19 Antena direccional de televisi n Tomado de http www ieslaaldea com documentos tecnologia tecnocomunicO1 Antena omnidireccional de televisi n opera en la banda de ultra alta frecuencia UHF consta de dos dipolos cruzados y su funci n es captar la se al de televisi n en veh culos en movimiento 19 ver Figura 20 Figura 20 Antena omnidireccional de TV Tomado de http www ieslaaldea com documentos tecnologia tecnocomunic01 paf 23 6 ESTADO DEL ARTE Los llamados de enfermer a son utilizados en cl nicas y hospitales que tengan pacientes en salas de observaci n las entidades que regulan y vigilan el buen funcionamiento de las empresas prestadoras de servicios de salud les exigen tener un sistema de llamado de paciente al puesto de enfermer a con alarmas sonoras y luminosas En la actualidad las exigencias se incrementan para los sistemas de llamados de enfermer a teniendo como principal objetivo la seguridad del paciente y controlar al personal m dico midiendo el tiempo de respuesta en atenci n al paciente desde el momento que se realiz el llamado otra implementaci n es que debe tener terminales de llamado en el ba o y diferenciar si es un llamado de emergencia o normal Llamados de enfermer a antiguos Los primeros sistemas de llamados de pacientes funcionaban como timbres al mbricos generalmente no ten an comunicaci n de audio y los que utilizaban comunicaci n de audio
3. 2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Actualmente en el medio local y nacional existen llamados de enfermer a an logos una de las desventajas de estos sistemas es la comunicaci n con los m dulos de habitaci n de forma cableada y el control es con interruptores electromec nicos ver Figura 2 Figura 2 Puesto de control del llamado a enfermer a con interruptores electromec nicos Fuente Elaboraci n propia El funcionamiento resulta complejo para los usuarios y personal m dico por los diferentes procedimientos que se debe realizar para comunicarse con las habitaciones Otra caracter stica es que la transmisi n del audio es muy ruidosa y atenuada no se escucha correctamente Adem s implementar el sistema en otras habitaciones servicios o edificaciones las cuales no fueron dise adas para el sistema NURSE CALL hace muy costosa su implementaci n de igual forma las reparaciones o mantenimientos Otro factor desfavorable es el alto precio de los equipos NURSE CALL inal mbricos que existen en el mercado Estos equipos por lo general son importados y no cuentan con un buen soporte t cnico 3 OBJETIVO GENERAL Dise ar e implementar un sistema NURSE CALL inal mbrico para la monitorizaci n de pacientes hospitalizados 4 OBJETIVOS ESPEC FICOS Objetivo espec fico 1 Dise ar los diferentes circuitos electr nicos y programar los microcontroladores que requiere el sistema Objetivo espec fico 2 Implement
4. PORTB 6 0 PORTA 3 0 PAUSE 300 D 0 D PORTA 4 IF D 1 then CHESP CHEMIC PORTA 3 1 PAUSE 100 E 0 E PORTB 7 IF E 1 then CHEMIC IF D 1 THEN CHESP GOTO INICIO ACTIVA FUENTE DE TX SE AL DE RESPUESTA ON AMPLIFICADOR ACTIVA FUENTE RX SP SAMPLE SP ACTIVA FUENTE TX SAMPLE RETORNA A INICIO DE PROGRAMA me ECTURA DE PINES 59 LEER IF PORTC 0 0 AND PORTC 1 0 AND PORTC 2 0 THEN DATO 0 IF 0 1 AND 1 0 AND PORTC 2 0 THEN DATO 1 IF PORTC 0 0 AND 1 1 AND PORTC 2 0 THEN DATO 2 IF PORTC 0 1 AND 1 1 AND PORTC 2 0 THEN DATO 3 RETURN END 9 2 C DIGO DEL MICROCONTROLADOR DEL M DULO DEL PUESTO DE ENFERMERIA DEFINE OSC 10 DEFINE LCD_DREG SETEA EL PORT DE DATOS LCD DEFINE LCD_DBIT 4 SETEA EL DE COMIENZO DE DATOS 0 O 4 SI EL BUS ES DE 4 BIT DEFINE LCD_RSREG PORTA SETEA EL PORT LCD REGISTER SELECT DEFINE LCD_RSBIT 0 SETEA EL LCD REGISTER SELECT DEFINE LCD_EREG PORTA SETEA EL PORT LCD ENABLE DEFINE LCD_EBIT 1 SETEA EL LCD ENABLE DEFINE LCD_BITS 4 SETEA EL TAMA O DEL BUS LCD 4 8 BITS DEFINE LCD LINES 2 EL NUMERO DE LINEAS EN EL LCD DEFINE LCD_COMMANDUS 2500 SET COMMAND DELAY TIME US DEFINE LCD_DATAUS 50 SET DATA DELAY TIME IN US TRISA 00011000 TRISB 00001100 OPTION_REG 7 0 PORTB 11111100 TRISC 00000111 ANSEL 00000000 60 ANSELH 00000000 ADCONO
5. 00 VARIABLES TECLADO MATRICIAL DA VAR BYTE C VAR BIT SW BOSINA A VAR BYTE B VAR BYTE D VAR BYTE SE AL MIC E VAR BYTE SE AL SP VAR KEY VAR BYTE VARIABLE PARA TECLA PRESIONADA KEY 0 DATO VAR BYTE VAR PORTB 7 VARIABLES DE LAS COLUMNAS C2 VAR 6 VAR PORTB 5 C4 VAR PORTB 4 F1 VAR PORTB 3 VARIABLES DE LAS FILAS TECLADO MATRICIAL F2 VAR PORTB 2 INICIO DE PROGRAMA INICIO PORTC 3 1 OFF AMPLIFICADOR SP PORTA 2 0 ACTIVADO MODULO DE RX PORTB 1 0 OFF INDICADOR ALARMAS KEY 0 DATO 0 LCDOUT FE 1 SISTEMA 61 LCDOUT FE C0 NURSE CALL PAUSE 50 wwe FUNCIONES DE SE ALES DE HABILITACION mun LLAMADO DEL PUESTO EMFERMERIA SW BOCINA C 0 C PORTA 3 IF C 1 THEN ROTAR SE AL DE BOCINA mr LLAMADO DE HABITACION NORMAL GOSUB LEER 1 THEN MDATO GOTO INICIO mmm AMADO DE EMERGENCIA GOSUB LEER IF DATO 2 THEN MDATOE GOTO INICIO MDATOE LCDOUT FE 1 HABITACION 1 LCDOUT FE C0 EMERGENCIA PAUSE 50 PORTB 1 1 INDICADOR ALARMAS PORTA 2 0 ACTIVADO MODULO DE RX SP PAUSE 200 GOSUB LEER IF DATO 3 THEN INICIO 62 ww 1 AMADO DE HABITACION NORMAL MDATO LCDOUT FE 1 HABITACION DEC DATO LCDOUT FE C0 LLAMANDO PAUSE 50 PORTB 1 1 ALARMA DE HABITACION ON C PORTA 3 SW BOCINA IF C 0 THEN MDATO COLGADA PAUSE 100 DTMFOUT PORTA 5 3 ASK RESPUESTA PAUSE 300
6. PORTB 1 0 ALARMA DE HAB OFF CHEMICH PORTA 2 1 ACTIVADO MODULO DE TX MIC PAUSE 100 D 0 D PORTB 0 SAMPLE MIC D IF D 1 THEN CHESPH PORTA 2 0 ACTIVADO MODULO DE RX SP PORTC 3 1 AMPLIFICADOR SP PAUSE 100 E 0 E PORTA 4 IF lt 1 THEN CHESPH IF 1 THEN GOTO INICIO 63 mommo DUTINA DEL TECLADO GOSUB GOSUB IF KEY 0 THEN INICIO PAUSE 100 LCDOUT FE 1 HABITACION DEC KEY LCDOUT FE C0 LLAMANDO PAUSE 50 AMANDO DE LA CONSOLA LLAMADO IF C 0 THEN INICIO PORTA 2 1 ACTIVADO MODULO DE TX MIC IF KEY 1 THEN PORTA 5 1 PAUSE 500 PORTA 2 0 ACTIVADO MODULO DE SP GOSUB LEER IF DATO 3 THEN CHESP GOTO LLAMADO CHEMIC PORTA 2 1 ACTIVADO MODULO DE TX MIC PAUSE 100 D 0 D PORTB 0 IF D 1 THEN CHEMIC CHESP PORTA 2 0 ACTIVADO MODULO DE RX SP PORTC 3 0 AMPLIFICADOR SP 64 PAUSE 100 0 4 IF E 1 THEN CHESP IF D 1 THEN CHEMIC GOTO INICIO LEER IF PORTC 0 0 AND 1 0 AND PORTC 2 0 THEN DATO 0 IF PORTC 0 1 AND 1 0 AND PORTC 2 0 THEN DATO 1 IF PORTC 0 0 AND PORTC 1 1 AND PORTC 2 0 THEN DATO 2 IF PORTC 0 1 AND 1 1 AND PORTC 2 0 THEN DATO 3 RETURN DE LECTURA DEL TECLADO RUTINA DE LECTURA DEL TECLADO GETKEY LOW F1 PONER EN BAJO LA
7. ales de emergencia Ba o entrada Genera c digo DTFM de habitaci n y llamado normal Genera c digo DTFM de habitaci n y emergencia Llamado de consola de control Activa sistema para la Activa alarmas en la comunicaci n de audio habitaci n Compara c digo DTFM con el interno NO SI Fi Chequea sefial para Activa alarma luminosa en ee desactivar la emergencia habitaci n Habilita sistema e indicadores luminosos SI NO Genera c digo para Chequea se al para desactivar emergencia desactivar llamado normal Chequea se al de fin de comunicaci n Finalizaci n del llamado de Desactiva sistema y apaga emergencia alarma 70 13 PRESUPUESTO Inceniero el crico pos de oficine 90 C00 368 000 control Ensamble Herramienta del equipo demano 50 00 oo 63 000 alquilado electtonicos mika 478 000 habitaci n Carcasa o Chasis IS Los precios de este presupuesto son tentativos 71 14 REFERENCIAS 1 Guarascio Howard Linda 2011 Examination of wireless technology to improve nurse communication response time to bed alarms and patient safety HEALTH ENVIRONMENTS RESEARCH 8 DESING JOURNAL HERD vol 4 No 2 PP 109 120 ISSN 1937 5867 2 Gundanna Veda 8 Agrillo Leo J 2003 Wireless business system health care application Nurse call system integration Bell Labs Technical
8. Audio RF Transmitter Module TX FM AUDIO P93312 aspx RX FM AUDIO M dulo receptor ver Figura 9 Figura 9 Receptor de FM fabricado por ABACOM Technologies Tomado de http www abacom tech com assets data_sheets rx_audio pdf Especificaciones t cnicas Frecuencia de trabajo 433 8 2 200KHz 13 Impedancia de entrada RF 500 Sensibilidad de RF 100dBm e Ancho de banda de LF 20Hz a 20KHz e Nivel de salida de LF 100mV 20 RMS Ajuste externo del umbral de silenciamiento de 50dBm a 100dBm e Fuente con consumo menor 15mA IF IF QUAD RFAMP MIXER AMP 4 AMP 2 DETECTOR LF AMP 218 19 EXT LOAD I MAX 100 ma 2 1 Figura 10 Diagrama de bloques del m dulo de RX Tomado de http www abacom tech com assets data_sheets rx_audio pdf DTMF TONOS DUALES DE MULTIFRECUENCIA El estandar DTMF o tambi n llamado sistema multifrecuencial fue disenado originalmente por los Laboratorios Bell para su uso en los sistemas telef nicos AT amp T el DTMF se activa cuando el usuario pulsa el teclado de su tel fono la tecla correspondiente al d gito que quiere marcar en s una se al DTMF es la suma de dos ondas sinusoidales con diferentes frecuencias una alta y una baja la frecuencia alta est dada en las columnas y la frecuencia baja est dada en las filas luego de hacer la suma de ambas se ales es decodificada a trav s de filtros especiales detectando instant neamente que
9. Journal October December 2000 171 184 3 http webtools delmarlearning com sample_chapters MU 04 PDF 4 Blake Roy 2004 Sistemas electr nicos de comunicaciones 2ed 136 137 ISBN 970 686 365 6 5 http www alegsa com ar Diccionario C 6397 php 6 http www angelfire com electronic2 electros601 DTMF htm 7 Huidobro Moya Jos Manuel amp Conesa Pastor Rafael 2006 Sistemas de telefon a 5ed 33 34 ISBN 84 283 2927 3 8 http www reocities com SiliconValley bridge 6429 derecho html 9 http microcontroladores e galeon com 10 http pjmicrocontroladores wordpress com 2006 1 1 06 C2 BFque es un microcontrolador 11 http axnm galeon com 12 http www unicrom com Tel_espectroelectromagnetico asp 13 http www espectrometria com espectro_electromagntico 14 http www carecaller com 15 http www Icdtcorp com index php receptor inalambrico para hasta 4 0 transmisores y 40a y 40c html 16 http www nevatec es products sienalite 72 17 http www tsc urjc es Master RETEPAD sites default files Material_Adiciona Ficha3_2 pdf 18 IEEE Standard Definitions of Terms for Antennas Std 145 1983 Revision of ANSI IEEE Std 145 1973 19 http www ieslaaldea com documentos tecnologia tecnocomunic01 pdf 20 Kristen L Straka MSN RN CPN 2010 Wireless Telephone Systems and the Impact on Patient Satisfaction Scoring A Pilot Study Journal of Pediatric Nursing ELSEVIER 25 33
10. Tomado de http technoimport com co llamado_enfermera htm Sistemas inal mbricos En la actualidad existe variedad de comunicaciones inal mbricas que tienen aplicaciones muy eficientes seg n la necesidad para el caso espec fico de llamados de enfermer a con comunicaci n de audio bidireccional y transferencia de datos y que est n implementados en el mercado internacional y local se realiza la descripci n de los m s utilizados Sistema de llamado de enfermer a inal mbrico utilizando las comunicaciones F M Frecuencia Modulada y transmisi n de datos DTMF Tono Dual Multi Frecuencia este sistema cumple los requerimientos de las entidades que supervisan la seguridad del paciente son vers tiles para su instalaci n y remodelaci n En la transferencia y recepci n de datos el sistema utiliza la combinaci n matricial de frecuencia DTMF para identificar los c digos de llamado y el n mero de cama correspondiente a cada m dulo internamente en la habitaci n los circuitos de l mpara exterior y pulsador o suiche de ba o son cableados Todos los m dulos est n sintonizados a una misma frecuencia el m dulo de control del puesto de enfermer a realiza un escaneo constante de todos los c digos programados correspondientes a cada cama de paciente Cada 27 m dulo de habitaci n contiene microcontroladores m dulo transceiver FM y amplificadores de audio entre otros componentes electr nicos de periferia
11. d gito se marc Las frecuencias de los tonos fueron dise adas para evitar arm nicos y otros problemas que pueden surgir cuando dos tonos son enviados y recibidos 6 8 14 Los tonos DTMF se dividen en dos tipos de c digos el c digo est ndar comprende los n meros 0 9 y los s mbolos y mientras que el c digo extendido ver Figura 11 agrega al c digo est ndar las letras A D Las teclas de funci n y D son extensiones de las teclas 0 9 y fueron dise adas con los tel fonos militares norteamericanos Autovon Los nombres originales de estas teclas fueron FO Flash Override F Flash Immediate y P Priority los cuales representaban niveles de prioridad y que pod an establecer comunicaci n telef nica con varios grados de prioridad eliminando otras conversaciones en la red si era necesario con la funci n FO siendo la de mayor prioridad hasta P la de menor prioridad Estos tonos son m s com nmente referidos como A D respectivamente todos ellos tienen en com n 1633 Hz tono alto actualmente estas cuatro teclas son utilizadas para aplicaciones especiales 5 6 7 Frecuencias Altas 1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz JKL MNO 8 9 TUV WXYZ oper 2 2 a Figura 11 Teclado con tonos DTMF con c digo extendido y discriminaci n las frecuencias entre filas y columnas por c
12. emergencia 33 M dulo de paciente ubicado lo m s cerca posible del usuario hospitalizado que tiene comunicaci n con el equipo m dico y de enfermer a adem s tiene llamado normal que se realiza con un pulsador a reo activa una alarma sonora y luminosa en el puesto de enfermer a y otra luminosa en el m dulo de paciente y en la parte exterior de la habitaci n El otro llamado es de emergencia que se activa presionando un pulsador ubicado en el panel frontal del m dulo de habitaci n y otro ubicado en el ba o este llamado genera una alarma luminosa y sonora intermitente en el puesto de enfermer a y en la parte exterior e interior de la habitaci n se desactiva nicamente del m dulo de habitaci n En la literatura se pudo apreciar la falta de art culos que brinden informaci n relacionada con el uso de la tecnolog a inal mbrica en relaci n con el cuidado de los pacientes en los hospitales donde se le ha dado mucha importancia ltimamente a la seguridad del paciente con el uso de las tecnolog as de vanguardia para una pronta y efectiva atenci n en el cual se evidencia que la comunicaci n es una herramienta fundamental para cumplir con la premisa de la prestaci n de un buen servicio A continuaci n se van a mencionar algunos de los estudios o investigaciones que se han realizado a nivel nacional e internacional con relaci n a los llamados a enfermer a que funcionan de forma inal mbrica Sistema de telefon
13. para realizar implementaci n de otras habitaciones Se puede integrar un software de alto rendimiento con los de la instituci n hospitalaria que ayuden con la prevenci n de riesgos f sicos y sanitarios del paciente y que le facilite la labor al personal de enfermer a Deben ser de f cil instalaci n los m dulos de habitaci n y de f cil administraci n de la red por manejar datos y anchos de banda alrededor de 1 y 2 Megas facilita la implementaci n de dispositivos de monitoreo del paciente lo que permite ser un sistema con muchos beneficios y distancias de alcance entre los 40 y 60 mts 68 12 DIAGRAMAS DE FLUJO 12 1 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA CONSOLA Chequea Llamado normal activo Cheque teclado de consola se ales de marcar para habitaci n alarma sonora y luminosa activaci n Chequea se al de Activar m dulos de bocina transmisi n y recepci n Activa alamas sonoras y luminosas a mayor frecuencia Apaga ora Activar tonos DTFM seg n c digo habitaci n activa transmisor 22 Verifica c digo de desactivaci n Chequea se al bocina fin Apaga alarmas Cheque se al de bocina de comunicaci n fin de comunicaci n Chequea se al Retorna a la instrucci n habitaciones de donde fue llamada Activa alarma de llamada en espera normal o emergencia 69 12 2 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA HABITACI N Activar llamado normal Chequea E hacia puesto de enfermer a se
14. para su correcto funcionamiento Adicionalmente este sistema cuenta con una pantalla de mensajes en el puesto de enfermer a y algunas otras funciones de control de datos similar al sistema anterior que le incorporan una tarjeta de adquisici n de datos y un software Este equipo fue repotenciado utilizando los elementos del llamado antiguo por el personal de mantenimiento de la cl nica las am ricas implementando los m dulos de transmisi n y recepci n suministrado por la empresa wi calling e instalado en la Cl nica Las Am ricas en la ciudad de Medell n Figura 23 Terminal de habitaci n que marca el evento de llamado normal en esta aplicaci n se utilizaron los componentes y el cableado interno ya existentes del llamado que se repotencio en la cl nica Fuente Elaboraci n propia 28 Figura 24 Este equipo el que recibe la se al de los m dulos de las habitaciones y se comunica por puerto USB con el computador donde se le realiza su respectivo tratamiento a los datos emitidos por los m dulos de habitaci n el software es el encargado de controlar la informaci n que se visualiza en la pantalla Fuente Elaboraci n propia Figura 25 Pantalla de donde se visualiza el n mero de la habitaci n que est generando el llamado al puesto de enfermer a y donde tambi n se puede saber qu tipo de llamado se est realizando la diferencia se percibe con la intensidad de la alarma intermitente tanto visual como auditiva
15. 1RA FILA PAUSE 10 1 0 THEN KEY 1 RETURN SI FUE PRESIONADA LA TECLA IF C2 0THEN KEY 2 RETURN Y ASI SUCESIVAMENTE 0 THEN KEY 3 RETURN C4 0 THEN 10 RETURN HIGH F1 PONER EN ALTO LA 1RA FILA LOW 2 PONER EN BAJO LA 2DA FILA PAUSE 10 1 0 THEN KEY 4 RETURN SI FUE PRESIONADA LA TECLA 2 0THEN KEY 5 RETURN Y ASI SUCESIVAMENTE 0 THEN KEY 6 RETURN C4 0 THEN KEY 11 RETURN 65 HIGH F2 PONER EN ALTO LA 1RA FILA PONER EN ALTO LA 4TA FILA PAUSE 10 RETURN VARIA ARA AR AAA AAA AAA AA III RUTINA ANTI REBOTE FR RIOR TR RIOR IIR IIR IR IIR RUTINA WHILE C1 0 OR C2 0 OR 0 OR C4 0 PAUSE 25 WEND RETURN END 66 10 CONCLUSIONES Los m dulos de transmisi n y recepci n que se adquirieron no fueron los m s adecuados para la aplicaci n que se pretend a desarrollar debido a que ten an como limitaci n de su dise o que no era permitido estar encendidos ambos al mismo tiempo solo se pod an utilizar uno a la vez Al ser independientes los m dulos no eran bidireccionales lo cual nos conllev a realizar un muestreo de se al o samplehold para activar o desactivar los m dulos para poder lograr una comunicaci n bidireccional pero este tiene un funcionamiento deficientemente a la hora de establecer una comunicaci n debido a que no se logra una comunicaci n fluida
16. 34 21 Femke Ongenae Maxim Claeys Wannes Kerckhove Thomas Dupont Piet Verhoeve Filip DeTurck 2014 A self learning nurse call system Department of Information Technology INTEC Ghent University Belgium Minds VZW Gaston Crommenlaan Ghent Belgium ELSEVIER 44 110 123 22 http www holtek com paf comm 9170v111 paf 23 http www farnell com datasheets 1640767 paf 73
17. COMENDACIONES PARA FUTUROS DESARROLLOS FINES SIMILAR Et rt 68 2 DIAGRAMAS DE FLUJO valerse declare lille ostia 69 12 1 DIAGRAMAS DE FLUJO DE LA 69 12 2 DIAGRAMAS DE FLUJODE LA 70 18 PRESUPUESTO o uuu at dita ce la sai ao 71 REFERENCIA S cut la ad aaah de 72 1 INTRODUCCI N Un sistema NURSE CALL o de llamado a la enfermera es un sistema de apoyo que facilita la comunicaci n del personal de enfermer a con los pacientes y de los pacientes con el personal de enfermer a est basado en alarmas sonoras y luminosas para identificar la solicitud del llamado normal o emergencia de paciente y establecer una comunicaci n bidireccional entre paciente y personal del puesto de enfermer a El equipo consta de una consola de control y m dulos para cada cama que se comunica entre s de forma cableada o inal mbrica y tienen diferentes alarmas que identifican la solicitud de llamado ver Figura 1 El personal de enfermer a atiende la solicitud del llamado y determina si es emergencia o de informaci n y si es necesario desplazarse hasta la habitaci n del paciente resuelve las dudas o necesidades del paciente sin tener que desplazarse a la habitaci n que realiz el llamado Figura 1 Esquema general de un llamado a enfermer a Tomado de http www urbansecuritysystems co uk nurse call htm
18. DISE O E IMPLEMENTACI N DE UN SISTEMA NURSE CALL INAL MBRICO PARA MONITORIZACI N DE PACIENTES HOSPITALIZADOS ELKIN HUMBERTO SANCHEZ PEREZ JOHAN SEBASTI N ESTRADA PINEDA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELL N FACULTAD DE INGENIER A ELECTR NICA MEDELL N 2014 DISE O E IMPLEMENTACI N DE UN SISTEMA NURSE CALL INAL MBRICO PARA MONITORIZACI N DE PACIENTES HOSPITALIZADOS ELKIN HUMBERTO SANCHEZ PEREZ JOHAN SEBASTI N ESTRADA PINEDA Proyecto presentado para optar al t tulo de ingenier a electr nica Asesor Gustavo Meneses Benavides UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELL N FACULTAD DE INGENIER AS INGENIERIA ELECTR NICA MEDELLIN 2014 Nota de aceptaci n Firma del jurado Firma del jurado Medell n 06 de Marzo de 2014 CONTENIDO INTRODUCCION sonas cie 6 2 PLANTEAMIENTO DEL 00 00 7 8 OBJETIVO GENERAL e 8 4 OBJETIVOS ESPEGIFIGOSuZ u sau cs aS Qan sss aQ S sQ QAQ SAO 8 5 CONCEPTOS Y 9 ESE STADO DE LARTE ida 24 Si Na AN 37 8 MANEJO B SICO DEL EQUIPO ooooococcnccccccnoconononococococicicicicicinonininin ss 53 9 C DIGOS DE LOS 56 9 1 C DIGO DEL MICROCONTROLADOR DEL M DULO DE LA HABITACION 56 9 2 C DIGO DEL MICROCONTROLADOR DEL M DULO DEL PUESTO DE ENFERMERA e e da 60 CONCLUSIONES 67 11 RE
19. El microcontrolador se program para generar los tonos se tuvieron dificultades a la hora de hacer la decodificaci n de los tonos con el circuito integrado 9170 debido a que la se al generada por el microcontrolador no era identificada por este integrado Despu s de realizar pruebas y mediciones con el osciloscopio se identific que los tonos eran decodificados por el 9170 pero era necesario anular el condensador de salida del cristal oscilador del microcontrolador Se identific que el amplificador de audio debe tener un ancho de banda superior a 20 2 para poder que los tonos DTMF sean decodificados Se dise un sistema de comunicaci n bidireccional el cual cumple con las condiciones de llamado normal y de emergencia pero no fue posible implementarlo por deficiencias en los m dulos de transmisi n y recepci n de audio 67 11 RECOMENDACIONES PARA FUTUROS DESARROLLOS CON FINES SIMILARES Con relaci n al avance de estos sistemas en la actualidad nacional e internacional y las exigencias del medio que cada vez son m s exigentes con los desarrollos tecnol gicos se plantea realizar este sistema de llamado a enfermeras con c maras inal mbricas con sistema de transmisi n WiFi Estas c maras son de precios muy accesibles y manejan voz video y datos y as se aprovechar an completamente las bondades del direccionamiento que son protocolos de enrutamiento que permiten una escalabilidad muy amplia
20. PORTB 6 1 OFF AMPLIFICADOR PORTA 2 0 LAMPARA EXTERIOR DATO 0 FUNCIONES 56 DEL PUESTO DE EMFERMERIA PORTA 3 0 ACTIVA FUENTE DE RX SP GOSUB LEER IF DATO 1 THEN LLAMADO LLAMADO NORMAL DE LA HABITACION A 0 SW HABITACI N A PORTA O IF A 1 THEN LLNORMAL LLAMADO DE EMERGENCIA DEL BA O B 0 SW BA O B PORTA 1 IF B 1 THEN LLEMER GOTO INICIO ww CONTROL LLAMADO NORMAL LLNORMAL PORTA 3 1 ACTIVA FUENTE DE TX PAUSE 200 DTMFOUT PORTA 5 1 ENVIA EL 1 PAUSE 200 PORTA 3 0 ACTIVA FUENTE DE RX SP PAUSE 500 PORTA 2 1 ON LAMPARA EXTERIOR GOSUB LEER IF DATO 3 THEN LLAMADON DATO DE INICIO ASK GOTO LLNORMAL 57 LLAMADON PORTA 2 0 OFF LAMPARA EXTERIOR PORTA 3 1 ACTIVA FUENTE DE CHEMICN PAUSE 100 E 0 E PORTB 7 IF E 1 THEN CHEMICN PORTA 3 0 ACTIVADO M DULO DE RX SP PORTB 6 0 ON AMPLIFICADOR CHESPN PAUSE 100 D 0 D PORTA 4 IF D 1 then CHESPN IF E 0 THEN LLNFIN GOTO LLAMADON LLNFIN PORTA 3 1 ACTIVA FUENTE SP PORTB 6 1 OFF AMPLIFICADOR GOTO INICIO CONTROL LLAMADO DE EMERGENCIA LLEMER PORTA 3 1 ACTIVA FUENTE DE TX PAUSE 100 DTMFOUT PORTA 5 2 PAUSE 200 58 2 1 1 EXTERIOR IF 0 THEN DTMFOUT PORTA 5 3 GOTO LLEMER CONTROL LLAMADO DE CONSOLA LLAMADO PORTA 3 1 PAUSE 100 DTMFOUT PORTA 5 3 PAUSE 500 CHESP
21. a el paciente pulsador de emergencia ubicado en el ba o l mpara ubicada en la parte de afuera de la puerta de ingreso a la habitaci n y circuito de alarma luminoso 1 2 ver Figura 3 recuadro de color amarillo Figura 3 Elementos que componen sistema de llamado a enfermer a Tomado de http www diytrade com china pd 5873183 nurse_call_system html FM FRECUENCIA MODULADA La Frecuencia Modulada FM es una t cnica que se utiliza en radiodifusi n para la transmisi n de la se al de sonido de televisi n por los sistemas privados de radio m viles terrestres por sat lites de radiodifusi n directa y para sistemas de tel fonos inal mbricos y celulares ver Figura 4 s lo por nombrar las aplicaciones m s comunes 3 Frecuencias 109 100 1000 10 10 10 10 10 Hz Hz Hz Hz Hz Figura 4 Rango de frecuencias a las cuales funcionan los artefactos comunes que utilizan frecuencia modulada para su funcionamiento Tomado de http Awww proteccioncivil org catalogo carpeta02 carpeta24 vademecum1 2 vdm020 htm 10 El ancho de banda de una se al usualmente determinada el n mero bandas laterales significativas ver Figura 5 en los tres pares principales de bandas laterales esta contenido el 99 del poder de la se al FM es mucho m s inmune al ruido que AM y ahora es la forma m s popular de la modulaci n anal gica 3 Fr2Fm FoFe Fe Fot2Fm Figura 5 Principales b
22. a inal mbrico y el impacto en la puntuaci n de satisfacci n del paciente Un estudio piloto En el 2010 en el Hospital de Ni os de Pittsburgh se realiz una revisi n de la efectividad de la pronta respuesta de las enfermeras a las llamadas de los pacientes Como una iniciativa para mejorar el proceso se implement un sistema de telefon a inal mbrico en la unidad hospitalaria para mejorar las comunicaciones 34 entre los cuidadores Este ensayo se realiz 6 semanas donde cada enfermera al inicio de su turno se le asign un tel fono inal mbrico Con este nuevo sistema de llamado inal mbrico los llamados de los pacientes llegaban a la estaci n de enfermer a y el coordinador del hospital llamaba m s r pidamente a las enfermeras disponibles para que atendieran la solicitud del paciente Despu s de la prueba de 6 semanas los datos de este estudio piloto revelaron un aumento significativo en la atenci n a la solicitud de los pacientes de aproximadamente entre el 50 y el 66 7 m s eficaz se indag entre los pacientes y sus familiares y todos estuvieron de acuerdo con que el sistema de telefon a inal mbrico facilit la pronta atenci n a su solicitud de atenci n 20 Un llamado de enfermer a de auto aprendizaje La aplicaci n eHealth est basada en la filosof a del sistema de llamado enfermer a que eval a la prioridad de una llamada en funci n del contexto actual y asigna el personal m s indicado para q
23. ablezca comunicaci n con el usuario y poder solicitar la ayuda respectiva Normal Emergencia Habitaciones 7 11 15 Parlante ON OFF ON Llamar Hablar Figura 46 Comunicaci n establecida entre el puesto de enfermer a y la habitaci n 54 Puesto de enfermer a habitaci n 1 Se presiona el n mero de la habitaci n con la que se desea establecer comunicaci n y luego presionamos el bot n llamar Normal Emergencia Farlante Parlante MIC C ON OFF TonoON Llamar Hablar Figura 47 Realizando llamado desde el puesto de enfermer a hacia la habitaci n 55 9 C DIGO DE LOS MICROCONTROLADORES Se procede a mostrar el c digo realizado para el funcionamiento de los microcontroladores y posterior control tanto del m dulo de la habitaci n como del m dulo del puesto de enfermer a el c digo que se utiliz para la programaci n de los microcontroladores fue desarrollado en el editor MicroCode Studio utilizando el lenguaje Basic y posteriormente compilado con Pic Basic Pro 9 1 C DIGO DEL MICROCONTROLADOR DEL M DULO DE LA HABITACI N DEFINE OSC 10 TRISA 00010011 TRISB 00000001 TRISC 00001111 ANSEL 00000000 ANSELH 00000000 ADCONO 00 A VAR BYTE SW AEREO B VAR BYTE SW BA O C VAR BYTE FUENTE RX TX D VAR BYTE CONTROL RX SP E VAR BYTE CONTROL TX MIC DATO VAR BYTE INICIO
24. ada tecla Tomado de http mural uv es masimo DTMF html DECODIFICADOR DE DTMF El HT9170B ver Figura 12 es un dispositivo que est integrado con un decodificador digital y un filtro separador de frecuencias para identificar la se al 15 de entrada y muestra la salida un c digo binario generando los valores 0 al 15 Contiene filtros de condensadores conmutados de alta precisi n que se utilizan para dividir las se ales de tono en el grupo de las se ales bajas y altas para poder identificar los tonos Figura 12 Fotograf a del encapsulado del decodificador de DTMF HT9170B Tomado de http www dongfangic com product 10000 5C3478 html Caracteristicas principales del dispositivo e Voltaje de operaci n 2 5V a 5 5V Requiere pocos componentes externos para su funcionamiento e requiere filtro externo e Bajo consumo de corriente 16 SteeringControlCir c ui t Low Group Filter H i gh G r oup Filter F r equen c y Figura 13 Diagrama de bloques del decodificador HT9170B Tomado de http html alldatasheet com htmlpdf 64509 HOLTEK HT 91 70B 367 2 HT 91 70B html MICROCONTROLADOR Un microcontrolador es un circuito integrado que nos ofrece las mismas prestaciones que un computador en su interior encontramos los componentes basicos que tiene una computadora para su funcionamiento tales como el procesador memoria y varios perif ricos que se le agregan para mejorar su desem
25. andas laterales que componen una se al de frecuencia modulada Tomado de http www rodrigocadiz com imc html S_intesis_FM html El transmisor de FM normalmente incorpora un sintetizador de frecuencia PLL Phase Locked Loop m s conocido como fase de bucle programable que puede cubrir toda la banda de operaci n ver Figura 6 para el tipo particular de servicio 13141 em 88 9097 95 98 101 104 106 108 O 20 5 60 7 so 100 Figura 6 Banda de operaci n Megahertz en la que se difunde la informaci n de FM por la radio Tomado de http www 6v6 co uk archive dials pilotuner FM607A JPG 11 TX FM AUDIO M dulo Transmisor ver Figura 7 Figura 7 M dulo transmisor de FM fabricado por ABACOM Technologies Tomado de http www abacom tech com Audio RF Transmitter Module TX FM AUDIO P93312 aspx Especificaciones t cnicas e Frecuencia portadora 433 75MHz 100KHz e Sensibilidad de modulaci n 100mVp p e Ancho de banda del audio 20Hz a 2 e Fuente 12V 10 e Consumo de 15mA con TX habilitado e Entrada de impedancia LF 10 Salida de impedancia RF 500 e Potencia de salida de LF con una carga de 500 10mW e Interruptor de encendido en menos de 100us 12 ENABLE SWITCH MATCHING Figura 8 Diagrama de bloques del m dulo de TX Tomada de http www abacom tech com
26. ar los prototipos de los transceptores de la habitaci n del paciente y del sitio de control para el sistema NURSE CALL Objetivo espec fico 3 Realizar la documentaci n t cnica y manual de usuario 5 CONCEPTOS Y ELEMENTOS UTILIZADOS SISTEMA DE LLAMADO A ENFERMERA O NURSE CALL El sistema NURSE CALL es un conjunto de varios m dulos de habitaci n y una consola de control y comunicaci n ubicada en el puesto de enfermer a Esta consola se puede comunicar con todos los m dulos de habitaci n de forma cableada o inal mbrica la consola de control y comunicaci n est conformada por un receptor y un trasmisor FM Frecuencia Modulada de audio que soporta transmisi n y recepci n de tonos DTMF Tono Duales de Multifrecuencia un circuito de control que direcciona las llamadas de entrada y salida e identifica si es un llamado normal o de emergencia circuito amplificador de audio pantalla de visualizaci n de 2 por 16 teclado matricial bocina telef nica circuito de alarma luminoso y sonora y fuente conversora de voltaje AC a DC 1 2 ver Figura 3 recuadro de color rojo Los m dulos de habitaci n est n conformados por un receptor y un trasmisor FM Frecuencia Modulada de audio que soporta transmisi n y recepci n de tonos DTMF un circuito de control que direcciona la llamada de entrada o salida e identifica si el llamado de salida es normal o de emergencia circuito amplificador de audio pulsador a reo con cable par
27. btener mayor ganancia de amplificaci n de la se al se realizan variaciones de capacitancia entre los pines 1 y 8 para tener en cuenta la impedancia del parlante y los vatios que recomienda el fabricante cuando se realizan variaciones de amplificaci n se debe tener presente la potencia que soporta la fuente de alimentaci n si la fuente no soporta el consumo de corriente del amplificador no dar a ning n resultado o podr a descargar las bater as en muy poco tiempo dependiendo el tipo de alimentaci n 43 Figura 35 Esquema de la conexion del circuito del amplificador de audio utilizando un integrado LM386 y un parlante de 8 ohmios a un 1 vatio Elaboraci n propia Microcontrolador Es un circuito integrado programable capaz de ejecutar las ordenes programadas en su memoria para realizar esta programaci n existen varios programas en este caso se utiliz el programa MicroCode Studio para la elaboraci n del programa En este proyecto el microcontrolador era el encargado de generar los tonos esto fue posible por que el microcontrolador PIC16f886 tiene la librer a necesaria para producir estos tonos con unas instrucciones predeterminadas Despu s de haber realizado varias pruebas fue necesario utilizar un cristal de 10 MHz tambi n fue programado para desempe ar las funciones de lectura de pines del teclado lectura de pines para la decodificaci n de los datos que le entregaba el decodificador de tonos DTMF HT9170B c
28. carse con el circuito de habitaci n y realizar la identificaci n de las habitaciones que realicen llamados de emergencia o normal 49 Se utiliz ULN 2804 para aislar las se ales de entrada y salida microcontrolador adicionalmente se aprovechan los beneficios de ganancia en corriente para activar relay y transistores que el microcontrolador no logra activar directamente La consola del puesto de enfermer a tiene bocina y a trav s de la pantalla LCD se identifica de qu habitaci n se est realizando el llamado Figura 42 Montaje del circuito de control del m dulo del puesto de enfermer a Elaboraci n propia 50 Figura 43 Circuito de control puesto de enfermer a funcionamiento Elaboraci n propia A continuaci n veremos el montaje completo del circuito de la consola de control incluyendo los conectores para los m dulos de TX y RX teclado matricial LCD las etapas de control amplificaci n de micr fonos y parlante Samplehold decodificaci n DTMF y fuente ver figura 40 51 LY La Ja 3 JNE ka gt H ATA freer ot A noncer Figura 44 Proyecci n del circuito del m dulo del puesto de enfermer a en 3D Elaboraci n propia 52 8 INSTRUCCIONES EL MANEJO DEL EQUIPO El sistema Nurse Call fue dise ado para facilita
29. cionamiento de la se al y los dem s pines del modulo tiene prop sitos espec ficos es importante destacar que la antena puede ser utilizada por los m dulos de TX y RX conmut ndola con un rel ver figura 30 y Figura 32 Esquema de la conexi n de los pines del m dulo de transmisi n para su correcta polarizaci n Elaboraci n propia M dulo de recepci n Este hibrido utiliza los pines 1 y 16 para las se ales de referencia y los dem s pines son utilizados con fines espec ficos para el correcto 41 funcionamiento del receptor de igual forma se destaca que la antena es compartida para los m dulos de TX y RX con un rel que realiza la conmutaci n Figura 33 Esquema de la conexi n de los pines del m dulo de recepci n y el circuito de las referencias de voltaje que aumentar los niveles de recepci n para su correcto funcionamiento Elaboraci n propia 42 o gt x b 7 k gt 7 K at D t Figura 34 Montaje del circuito de TX y RX a trav s del conector blanco se polariza entrada y salida de audio tonos DTMF y se al de control para encender y apagar los m dulos m s conmutando de la antena Elaboraci n propia Circuito amplificador del parlante Esta etapa fue utilizada en el circuito de la consola de control del puesto de enfermer a y los m dulos de habitaci n sin variaciones relevantes al propuesto por el fabricante 23 Para o
30. de transmisi n y de recepci n para evitar que est n encendidos al mismo tiempo 45 Figura 37 Esquema del circuito de los Samplehold utilizando los amplificadores operacionales de un integrado LM324 Elaboraci n propia LCD Es una pantalla de cristal l quido que est compuesta de pixeles monocrom ticos o en color colocados delante de una fuente de luz reflectora que es la que nos permite ver la informaci n que est siendo emitida por los electrones sobre el cristal l quido para poder visualizar la informaci n que procesa el microcontrolador en el LCD es necesario configurar los pines del bus de datos dependiendo de la cantidad de bits 4 8 bits a utilizar el pin enable que habilita el LCD el R W es el pin de escritura al LCD el n mero de l neas que se van a utilizar del LCD y el puerto del microcontrolador por cual se van sacar los datos hacia el LCD 46 LCD DISPLAY 16 2 Figura 38 Esquema de la conexi n de los pines del LCD 16x2 utilizado para la visualizaci n de los datos Elaboraci n propia Teclado matricial En un teclado matricial al presionar alguna de las teclas se genera un cruce entre una fila y una columna esta es la forma como estan enlazados internamente los teclados cada uno de estos cruces o uniones corresponde a un n mero esta informaci n la lee el microcontrolador en donde hay un algoritmo grabado y dispuesto para tomar la informaci n correspondiente a cual f
31. do el personal que sostiene la comunicaci n de lo contrario los sonidos externos hacen que el sistema se quede prendiendo y apagando los circuitos en ciclo cerrado y no reconoce otras funciones Las pruebas de funcionamiento realizadas a los m dulos de FM utilizando un interruptor mec nico para realizar el cambio de recepci n a transmisi n fueron exitosas Cuando los m dulos est n ubicados en un plano horizontal y tienen una adecuada l nea de vista registraron un alcance aproximado de 55 metros utilizando una pila recargable de 8 6 V a 2200 miliamperios y un consumo de 130 miliamperios la antena es helicoidal con un di metro de 1 5cm y est hecha de 26 vueltas con un alambre de 0 55mm de grosor Tambi n se pudo identificar una buena transmisi n teniendo en el medio paredes como obst culo de hasta tres salones de separaci n entre los m dulos y cada sal n de 4 a 5 metros de ancho en el caso contrario cuando no hay sintonizaci n entre las antenas se pierde el 40 enganche entre los m dulos y comunicaci n como cuando se realiz la prueba con un m dulo ubicado un piso m s arriba que el otro El montaje que corresponde al circuito de la consola de control de TX y RX ubicada en el puesto de enfermer a es el mismo montaje utilizado para las habitaciones ver figura 30 M dulo de transmisi n El pin 2 se utiliza para encender el TX y los pines 6 y 7 son utilizado como pre nfasis para realizar el acondi
32. e presionar un pulsador durante el tiempo que se est hablando y soltarlo para escuchar Algunas empresas realizan implementaciones de control a estos llamados para hacerlos m s eficientes y realizar una mejor monitorizaci n de los pacientes y el personal m dico la m s com n es tomar se ales adicionales de cada m dulo de habitaci n y llevarlas a una tarjeta de adquisici n de datos se puede realizar por multiplexaci n de forma matricial y con microcontroladores con estos realizamos adquisici n y transferencia de datos a una computadora donde un software realiza el debido procesamiento de esta informaci n y toma datos de tiempo de llamado y tiempo de respuesta de las enfermeras les crean alias con las historias cl nicas para el suministro de medicamentos y ex menes pendientes entre otras funciones que requiera la instituci n Un sistema de llamado actual tiene cableado con pantalla LCD en la consola de control indicadores luminosos rotulados y m dulo de habitaci n con dos entradas una para c digo amarillo y la otra para el c digo azul y una pera o pulsador a reo de eventos Un esquema b sico de instalaci n de una habitaci n con dos terminales de llamado a modo general m s no espec fico puede verse en la figura 22 26 INDICADOR LUMINOSO EXTERIOR CONSOLA DE CONTROL CON VISUALIZADOR LCD PULSADOR AEREO Figura 22 Sistema de llamado de enfermer a cableado con visualizador LCD e indicadores luminosos
33. equipo dise ado para este proyecto NURSE CALL hace parte de los requerimientos de seguridad del paciente 14 15 1 6 Sistemas alambricos Los sistemas actuales cableados tienen un concentrador donde todos los cables de cada una de las habitaciones normalmente utilizan lineas comunes de fuentes y masas para las senales de audio y control Los circuitos electr nicos de las habitaciones utilizan dos pulsadores que marcan los eventos y se diferencia la clase de c digo o llamado que se est realizando c digo Amarillo cuando se tiene un llamado normal o c digo Azul cuando es un 25 llamado de emergencia al tiempo se utiliza enclavamiento electr nico que marca el evento realizado por el usuario se activan unas alarmas en el puesto de enfermer a sonoras y luminosas al igual en la parte externa de la habitaci n y dependiendo de la clase de c digo se podr deshabilitar del puesto de enfermer a o el personal se debe desplazar hasta la cama del paciente para deshabilitar el llamado el evento tambi n determina los destellos y la intensidad de la alarma algunas marcas utilizan distintivos de colores en las se ales luminosas para diferenciar el tipo de llamado realizado por el usuario Estos sistemas no tienen una comunicaci n de audio bidireccional cuando el paciente realiza un llamado normal se puede atender desde la consola de control del puesto de enfermer a y hablar con el paciente pero en un solo sentido se deb
34. idados y las acciones sanitarias Permite una respuesta eficiente del equipo m dico y de enfermer a a las llamadas de emergencia y normal NURSE CALL SYSTEMS WEST CALL Figura 28 Sistema de llamado a enfermer a West Call Tomado de http chickasawtel com products healthcare 32 LCDT LA CASA DEL TELEFONO Figura 29 Sistema de llamado a enfermer a inal mbrico con tecnologia VoIP Tomado de http www Icdtcorp com index php receptor inalambrico para hasta 40 transmisores y 40a y 40c html El futuro de estos sistemas es interconectarlos a las redes de datos de la instituci n y que los familiares del paciente puedan obtener informaci n y verlos en tiempo real e implementarles otras funciones de monitorizaci n de tipo sanitarias ambientales ubicaci n exacta del paciente monitorizaci n de signos vitales integrando dispositivos que admitan estos protocolos eventos del paciente que generan llamados de emergencia si hay alteraciones fuera del rango programado aportar entretenimiento entre tantas funciones que pueden ser implementadas en el rea de las comunicaciones Los siguientes tems mencionan las funciones que debe cumplir un sistema de llamado de enfermer a e Consola de control ubicada en el puesto de enfermer a principal que tiene comunicaci n con todos los pacientes hospitalizados alarma sonora y luminosa que identifican que paciente est llamado identifica si el tipo de llamado es normal o de
35. ila y a cual columna es la que esta mandando datos de ceros o unos a los pines de lectura del microcontrolador para este poder identificarlos y poder mostrarnos por medio del LCD a que n mero corresponde la tecla que se esta presionando El teclado matrical oper correctamente en la aplicaci n que se estaba desarrollando despu s de depurar bien el c digo con el que se puso en funcionamiento Figura 39 Esquema de conexi n de los pines del teclado matricial de 4 filas por 4 columnas Elaboraci n propia 47 Tarjeta de control circuito de habitaci n Realiza las diferentes funciones de control y sensado de se ales que activan el sistema a trav s del conector se ingresa polarizaci n de 5 0 V se ales de entrada de los pulsadores que registran llamado normal o de emergencia se ales de salida o entrada del DTMF y activaci n de alarmas luminosas y sonoras Se utiliz el circuito integrado ULN 2804 para aislar las se ales de entrada y salida del microcontrolador adicionalmente se aprovechan los beneficios de ganancia en corriente para activar el rel y los transistores que el microcontrolador no alcanza a excitar directamente El microcontrolador realiza lectura de los pines del decodificador DTMF y genera los tonos para ser trasmitidos y ejecuta el programa para comunicarse con la consola de control o para recibir un llamado del puesto de enfermer a 3 AAA EL LLLLLLE ADD ADA
36. integrado se le pueden realizar ajustes con los componentes externos que recomienda el fabricante estas variaciones le dan mayor o menor ganancia a los amplificadores operacionales que utiliza de esta forma se puede obtener una mejor respuesta en la recepcion de la se al de entrada La fuente de polarizaci n que se utiliz para este circuito fue de 5 0 con un consumo de corriente en operaci n de 6 4 mili Amperios mA utilizando los componentes externos con sus respectivos valores recomendados por el fabricante este circuito funcion correctamente para la aplicaci n requerida 37 Figura 30 Esquema del circuito decodificador utilizando un integrado 9170 y sus respectivos componentes perif ricos para su ptimo funcionamiento 22 Elaboraci n propia Circuito amplificador del micr fono Se realizaron diferentes montajes en esta etapa del circuito debido a que el circuito amplificador de micr fono que se instala en las habitaciones del paciente requiere tener muy buen alcance pues se debe escuchar al paciente con total claridad sin que tenga que realizar mucho esfuerzo para que lo escuchen a diferencia la consola de control ubicada en el puesto de enfermer a tiene bocina y no requiere de un circuito de amplificaci n de micr fono con mucha ganancia El circuito integrado LM358N se utiliz para ambas etapas de amplificaci n de micr fono este amplificador operacional AmpOp internamente maneja dos
37. mente Fuente Elaboraci n propia 29 Figura 26 Captura de pantalla del software que registra los diferentes eventos que se generan los m dulos de habitaci n en el cual queda grabado el tipo de llamado realizado fecha y hora del llamado y de atenci n del personal m dico Fuente Elaboraci n propia Sistema de llamado de enfermer a inal mbrico utilizando las comunicaciones RF software QUADRANT este permite las comunicaciones entre los distintos dispositivos a trav s de se ales de radio frecuencia RF Cabe destacar como caracter stica principal de QUADRANT que es uno de los principales en la arquitectura de software para los tel fonos m viles Estos sistemas tienen muchas ventajas de funcionamiento comparado con los anteriores llamados de enfermer a principalmente porque maneja protocolos de enrutamiento y direccionamiento estandarizado que le permiten ser escalable en cantidad de m dulos de pacientes tel fonos para las enfermeras encargadas de cierta cantidad de usuarios y el software que pude tener diversas aplicaciones seg n las necesidades de los pacientes y requerimientos de la instituci n totalmente integrable con las base de datos de la cl nica para utilizar su informaci n y complementar la base de datos 30 de las historias cl nicas los pacientes registrando los eventos y respuesta de los mismos suministro de medicamentos entre otras funciones que pueden ser incorporadas en el s
38. ndas con mayor longitud como las ondas de radio las microondas los infrarrojos la luz visible la luz ultravioleta y los rayos X hasta los que tienen menor longitud como los rayos Gamma 12 13 Las ondas de radio suelen ser utilizadas mediante antenas del tama o apropiado seg n el principio de resonancia se usan para la transmisi n de datos a trav s de la modulaci n variando la combinaci n de amplitud frecuencia y fase de la onda dentro de una banda de frecuencia por ejemplo la televisi n los tel fonos 19 m viles las resonancias magn ticas las redes inal mbricas y radio aficionados son algunos usos populares de las ondas de radio 12 13 Para poder realizar la transmisi n y recepci n de la informaci n por medio de la frecuencia modulada o FM es necesario que se realice el correcto intercambio de la informaci n entre transmisor y receptor en nuestro caso la energ a electromagn tica generada en el transmisor es radiada al medio de transmisi n y transportada hasta el receptor sin conexi n f sica entre ste y el transmisor 17 ver Figura 14 Canal de niena ropagaci n transmisora Antena receptora Transmisor Receptor Canal de radio Figura 14 Esquema general de la difusi n desde el transmisor hasta el receptor Tomado de http www tsc urjc es Master RETEPAD sites default files Material_Adicional_Ficha3_2 pdf La funci n del transmisor es acondiciona
39. no eran bidireccionales adicionalmente no ten an forma de diferenciar si era llamado de emergencia o normal el funcionamiento se describe a continuaci n El usuario presiona un pulsador o suiche el cual activa el sistema y genera una alarma sonora en el puesto de enfermer a al igual que una se al luminosa que indica el n mero de habitaci n Para contestar al llamado se debe sostener un pulsador y hablar y soltarlo cuando se quiere escuchar a la otra persona para dar por terminada la comunicaci n se deshabilita el suiche correspondiente a la habitaci n que realiz el llamado Algunos desarrollos actuales a nivel nacional que cumplen con las m nimas exigencias no tienen implementaciones relevantes en comparacion con los m s antiguos ver figura 21 las principales diferencias son la utilizaci n de led cable 24 y alarmas con osciladores 555 a diferencia los primeros que eran con timbres electromec nicos filamentos y cableado duplex Figura 21 Prototipo de una consola actual con las funciones b sicas de un llamado a enfermer a Tomado de http www inelsoft net alarma_para_enfermeria_en_clinicas html Llamado de enfermer a al mbricos e inal mbricos actuales Actualmente la mayor a de los sistemas de llamado de enfermer a funcionan de forma al mbrica y algunos de forma inal mbrica y cumplen con las normas establecidas por las entidades reguladoras de los servicios de hospitalizaci n el
40. nte amplificadas 19 ver Figura 16 una parte importante consiste en la demodulaci n que sucede para poder que las se ales el ctricas sean reconstruidas y las podamos escuchar de forma normal Figura 16 Proceso de comunicaci n entre una antena emisora y una receptora Tomado de http www ieslaaldea com documentos tecnologia tecnocomunic01 pdf 21 Algunos tipos de antena m s utilizados para la trasmisi n y recepci n de datos FM son La antena lineal es generalmente conocida como un monopolo o dipolo asim trico este tipo de antenas radian en el plano del horizonte y se suelen utilizar para transmisiones a larga distancia como en el caso de las se ales de televisi n en muy altas y ultra altas frecuencias VHF y UHF 19 ver Figura 17 Figura 17 Antena lineal Tomado de http www ieslaaldea com documentos tecnologia tecnocomunic01 paf La antena omnidireccional isotr pica tiene una ganancia de la unidad y por la posici n de los conductores en la estructura capta multiples diversas ondas 19 ver Figura 18 Figura 18 Antena omnidireccional isotr pica ideal para radiodifusi n de AM y FM Tomado de http www ieslaaldea com documentos tecnologia tecnocomunic01 paf 22 La antena direccional de televisi n tiene una ganancia superior la unidad consta de varios elementos adicionales en la estructura que favorecen la captaci n de la se al y opera en la banda UHF 19 ver Figura 19
41. oftware Estos sistemas cumple con las funciones b sicas de un llamado a enfermeras y aportando mayor calidad en la comunicaci n de audio bidireccional mayor estabilidad y confiabilidad en la marcaci n de eventos aporta mecanismos que facilitan la calidad en la atenci n de los usuarios implementando alarmas en los tel fonos de las enfermeras de pacientes que requieran cuidados especiales y notificaci n de eventos fitosanitarios NEVATEC SIENALITE San Vincent Hospital Cardiology Hab 572 Figura 27 Sistema de llamado enfermer a fabricante Nevatec Sienalite Tomado de http www nevatec es products sienalite Sistema de llamado a enfermer a inal mbrico utilizando las comunicaciones WI FI es el primero en aportar los beneficios de la tecnolog a del direccionamiento al sector de las comunicaciones hospitalarias Se ha dise ado para ofrecer un dispositivo compacto e integrable con otros equipos de mayor jerarqu a en el mundo de las redes de datos 31 Adem s de cubrir todas las necesidades de un sistema de llamadas enfermera integra la tecnolog a VolP nativa basada en el protocolo SIP Protocolo de Inicio de Sesiones y es compatible con cualquier sistema de telefon a est ndar Su funcionamiento va m s all de la simple comunicaci n paciente enfermera para ofrecer un nuevo horizonte en la calidad de la atenci n hospitalaria gracias a la gesti n automatizada de los cu
42. olarizaci n acondicionamiento de se al de audio y conexi n de antena Estos m dulos funcionan por separado no son bidireccionales y est n sintonizados a la misma frecuencia esto significa que ellos se escuchan entre s 39 hay que estarlos prendiendo y apagando para que no se anulen e identifiquen maestro Si estos m dulos se dejan prendidos y se apaga el audio no funcionan se identific que cuando est n polarizados en el mismo circuito impreso se anula y no responden a otros m dulos externos esta es la principal raz n por la cual el proyecto no funcion de la forma como fue planteado en tener una comunicaci n de audio fluida y no utilizar pulsadores externos para habilitar o deshabilitar la comunicaci n entre el paciente y el personal del puesto de enfermeras para tratar de solucionar esta limitaci n se implement un circuito samplehold o de retenci n de se al ver figura 32 que identificar cuando la persona habla para habilitar transmisi n y cuando hay silencio se enciende la recepci n esto con relaci n a una conversaci n esta se convierte en una se al de control de apagado y encendido de los m dulos FM y circuitos de amplificaci n de micr fono y parlantes esto se realiza a trav s del microcontrolador Esta implementaci n no funcion debido a que se requer an espacios en los cuales no hubiera otras interferencias auditivas porque el sistema no identifica sonido nicamente cuando est hablan
43. ontrol del LCD identificar los pines de entrada para marcar las diferentes funciones del sistema de llamado de enfermer a se ales de control para encender y apagar los m dulos de TX y RX y encender el indicador luminoso exterior y el de la consola 44 El programa puede identificar cual habitaci n est realizando el llamado y si es c digo amarillo o c digo azul de igual forma se pueden realizar llamadas a las habitaciones y entre otras programaciones que se realizaron para que el sistema funcione correctamente sao badd badd Figura 36 Esquema de las Conexiones de los pines del Microcontrolador 16F886 Elaboraci n propia Samplehold o circuito de muestreo y retenci n Es un dispositivo que se activa con una se al an loga durante un intervalo de tiempo y luego mantiene constante el valor de esta se al que tom como muestra por el tiempo que sea necesario este tipo de circuitos son muy utilizados a la hora de realizar una conversi n an loga digital realizando una comparaci n de valores de voltaje en un rango predeterminad Este dispositivo fue dise ado con el fin de realizar la detecci n del voltaje en la etapa de salida del audio debido a que los m dulos de transmisi n y recepci n no se pueden mantener encendidos al mismo tiempo entonces cuando este dejara de percibir voltaje en la salida del amplificador de audio el dispositivo entrar a en acci n y estar a intercambiando la alimentaci n de los m dulos
44. operacionales un rango de voltaje de 0 3v a 32v y frecuencia entre 1KHz y 20 KHz Kilo Hertz nos respondi muy bien con relaci n al ruido y a los niveles de ganancia requeridos En los ensayos realizados el circuito amplificador de habitaci n present mejor sensibilidad y menos interferencia con una fuente de polarizaci n a 5 0 V y la implementaci n de un capacitor en serie con la salida de la se al de audio en 38 este circuito se utilizaron los dos operacionales debido a que se requer a con mayor amplificaci n y en ambos circuitos se utilizaron micr fonos tipo ELECTRET que utiliza un electrodo fluorocarbonato o policarbonato de fluor y una l mina de pl stico que al estar polarizada y percibir peque as variaciones en su diafragma hay una conversi n de esta fuerza mec nica en variaciones de voltaje de esta forma obtenemos la conversi n de un sonido en se ales el ctricas Figura 31 Esquema del circuito de amplificaci n de la se al del micr fono utilizando los dos amplificadores operacionales que trae el integrado LM358 Elaboraci n propia M dulos de transmisi n y recepci n de FM Los circuitos utilizados para realizar la comunicaci n inal mbrica por frecuencia modulada FM son unos m dulos tipo h bridos de la marca ABACOM Technologies estos circuitos requieren componentes perif ricos que le proporcionan unos niveles de voltaje ajustables como referencias algunos pines son de control p
45. peno el secreto de los microcontroladores lo podemos atribuir a su tamano su precio y su diversidad 10 11 El procesador es el elemento mas importante del microcontrolador y determina sus principales caracteristicas tanto a nivel hardware como software el procesador se encarga de direccionar la memoria de instrucciones recibir el c digo de la instrucci n en curso su decodificaci n y la ejecuci n de la operaci n que implica la instrucci n as como la b squeda de los operandos y el almacenamiento del resultado 10 11 La memoria de instrucciones y datos est integrada en el propio chip una parte de est debe ser no vol til de tipo ROM Read Only Memory o memoria de solo lectura y se destina a contener el programa de instrucciones que gobierna la 17 aplicaci n la parte de la memoria ser tipo RAM Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio se destina a guardar las variables y los datos y es de poca capacidad de almacenamiento los microcontroladores se diferencian de los computadores personales principalmente en que no existen sistemas de almacenamiento masivo como disco duro o disquetes y en como el microcontrolador s lo se destina a una tarea en la memoria ROM s lo hay que almacenar un nico programa de trabajo por otra parte como s lo existe un programa activo no se requiere guardar una copia del mismo en la RAM pues se ejecuta directamente desde la ROM 11 9 Los microcontrolado
46. r la vida de las personas durante el tiempo que est n hospitalizados y el trabajo de las enfermeras para ubicar m s r pidamente el usuario con dificultad El sistema Nurse Call consta de dos m dulos uno que va instalado en la habitaci n y otro que estar a situado en el puesto de enfermer a el m dulo de la habitaci n est compuesto por el m dulo de transmisi n y recepci n que este a su vez tiene un micr fono y un parlante para que el usuario pueda establecer comunicaci n con el puesto de enfermer a el pulsador a reo el pulsador de emergencia situado en el ba o y la baliza o indicador luminoso que se encuentra situado en la parte exterior de la entrada de la habitaci n para la r pida ubicaci n del usuario solicitante el m dulo del puesto de enfermer a est compuesto por el m dulo de transmisi n y recepci n que este a su vez tiene un micr fono y un parlante para que la enfermera pueda establecer comunicaci n con el usuario y tiene un LCD donde muestra el n mero de la habitaci n de la que se est n comunicando Pasos para establecer comunicaci n Habitaci n puesto de enfermer a 1 Accionar el pulsador a reo ubicado al lado de la cama o el pulsador de emergencia situado en el ba o 53 M dulo de Habitaci n M dulo Ba o Normal Emergencia EMERGENCIA Pulsador de Ba o Parlante Pulsador a reo Figura 45 Pulsadores ubicados en la habitaci n y en el ba o 2 Esperar que la enfermera est
47. r las se ales de informaci n en ancho de banda y potencia para entregarlas al de medio de transporte y la funci n del receptor es capturar las se ales en el medio de transporte amplificarlas y acondicionarlas a fin de que resulten claros para el usuario final 17 Para que la comunicaci n sin medios cableados funcione es necesario el uso del modulador o codificador que va de la mano con el transmisor y el demodulador o decodificador que va de la mano con el receptor los cuales transforman las se ales el ctricas que es la forma en la que viajan las se ales de audio nuevamente en se ales de audibles ver Figura 15 20 Transporte Figura 15 Diagrama de bloques del proceso de transmisi n y recepci n de la informaci n Tomado de http www tsc urjc es Master RETEPAD sites default files Material_Adicional_Ficha3_2 pdf Un elemento fundamental para que se comunique el transmisor con el receptor es la antena la cual es la parte de un sistema transmisor o receptor dise ada espec ficamente para radiar o recibir ondas electromagn ticas 18 La antena emisora es la encargada de transmitir la se al modulada y la difunde al espacio en forma de ondas electromagn ticas a trav s del aire 19 ver Figura 16 Las antenas receptoras reciben se ales de muchas frecuencias por lo que su ancho de banda de recepci n debe ser amplio y las se ales que reciben suelen ser d biles por lo que deben ser posteriorme
48. res son dise ados para disminuir el costo econ mico y el consumo de energ a de un sistema en particular por eso el tama o de la CPU la cantidad de memoria y los perif ricos incluidos depender n de la aplicaci n todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que genera una onda cuadrada de alta frecuencia que configura los impulsos de reloj usados en la sincronizaci n de todas las operaciones del sistema generalmente el circuito de reloj est incorporado en el microcontrolador y s lo se necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar la frecuencia de trabajo los microcontroladores est n siendo empleados en muchos sistemas presentes en nuestra vida diaria como juguetes hornos microondas frigor ficos televisores computadoras impresoras m dems el sistema de arranque de los autom viles y muchas otras m s aplicaciones 11 9 18 Microcontrolador Memoria X E Perif ricos internos Figura 14 Aspecto f sico de un microcontrolador y esquema de su estructura interna b sica Tomado de http static3 wikia nocookie net __cb20080626141407 electronica images 0 0c Esquema_basico_t emporizador png ESPECTRO ELECTROMAGN TICO El espectro de un objeto es la distribuci n caracter stica de la radiaci n electromagn tica de ese objeto el espectro electromagn tico es el rango de todas las radiaciones electromagn ticas posibles de ondas que van desde las o
49. tros para almacenarlos y utilizarlos posteriormente Por ltimo el componente de integraci n unifica los nuevos valores de los par metros y su fiabilidad asociada en los sistemas de llamado de enfermer a 21 36 7 RESULTADOS A continuaci n se pueden observar los diferentes esquemas de los circuitos realizados con el software EAGLE implementados en el desarrollo de las diversas etapas del proyecto donde cada una de las figuras tiene su explicaci n de la manera como fue utilizada en el proyecto y de los componentes utilizados en dicho circuito para su ptimo funcionamiento Tambi n se muestran los circuitos implementados tanto en la vista en 3D realizada con el software POV Ray como en los impresos donde se les realizaron todas las pruebas de uso correspondientes para ver su comportamiento Decodificador de tonos DTMF A este circuito integrado IC le ingresa una se al con una frecuencia determinada la cual es generada por un circuito generador de tonos DTMF utilizando un cruce de frecuencias esta combinaci n de frecuencias da como resultado una nueva frecuencia que es identificada por el decodificador y este genera una variaci n de voltaje de O a 5 Voltios V en los pines de salidad DO a D3 estos utilizan una decodificacion hexadecimal para identificar los n meros del 0 al 15 teniendo en cuenta que los valores num ricos del 10 al 15 son reemplazados por los caracteres A B C D E y F respectivamente Al circuito
50. ue brinde la atenci n m s apropiada a cada llamada La eHealth est ayudando a mejorar la tecnolog a de la salud en favor de perfeccionar las herramientas de las personas que intervienen en el proceso para mejorar la calidad de la atenci n a los pacientes en los distintos hospitales 21 La principal funcionalidad de los sistemas de llamado a enfermer a es proporcionar un apoyo eficiente al paciente cuando se solicita a la enfermera y emplear un algoritmo de llamada de enfermer a sofisticado que lleva a los equipos de comunicaci n de los miembros del personal la informaci n del perfil del paciente Los pacientes pueden lanzar tres tipos de llamadas es decir las llamadas de servicio para las solicitudes de cuidar llamadas sanitarias procedentes de los espacios de aseo y llamadas normales para las solicitudes m dicas 21 35 La extensi n de auto aprendizaje consiste los siguientes pasos En primer lugar los algoritmos de seguimiento se utilizan para controlar c mo se manipula la aplicaci n con una determinada situaci n Estos algoritmos se re nen almacenan datos y cuando se han recogido suficientes datos de la colecci n de componentes y de entrada de datos el convertidor recupera los datos y los transforma al formato de datos interno utilizado por los componentes de auto aprendizaje En segundo lugar el Pre procesador limpia los datos y un post procesador es utilizado para descubrir los nuevos valores de los par me
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