Sistema de monitoreo continuo de signos vitales con sensores no invasivos y transmisión inalámbrica de datos

Abstract

En esta memoria de título se presenta un dispositivo “wearable”, que consiste en un sistema de monitoreo continuo de signos vitales y variables ambientales, con sensores no invasivos y transmisión inalámbrica de datos, para determinar el estado de salud actual del usuario y las condiciones de su entorno, con el fin de entregar asistencia médica si se requiere. Este sistema registra las siguientes señales: Electrocardiograma (ECG), mediante electrodos textiles que sensan la actividad eléctrica del corazón, movimiento respiratorio, gracias a un elástico piezoresistivo que capta el movimiento tóraco-abdominal, Temperatura Corporal Periférica (TCP), a través de un termistor de resistencia variable que capta la temperatura axilar, Temperatura Ambiental (Ta) y Humedad Relativa (HR), mediante un sensor comercial, SHT15, que determina digitalmente las condiciones ambientales. A partir de las mediciones se calcularon parámetros fisiológicos, Frecuencia Cardiaca (FC) y Frecuencia Respiratoria (FR). Luego, los sensores fueron incorporados a una camiseta de microfibra y se fabricó un circuito analógico para acondicionar esta señal según los requerimientos del Microcontrolador (MCU) para su posterior digitalización. Una vez que las señales son digitalizadas se realiza un pre-procesamiento en el MCU, para posteriormente ser enviado mediante un módulo Bluetooth (BT) a un computador personal, el cual es utilizado como central de monitoreo. El software diseñado tiene dos modos: Adquisición, donde se despliega una interfaz que permite visualizar en tiempo real las señales, parámetros fisiológicos y variables ambientales, y Revisión de Datos, que consiste en una interfaz que muestra los datos adquiridos por el sistema, con el objetivo de tener almacenada la información y pueda ser revisada por un profesional capacitado. Para entregar mayor seguridad al paciente, al dispositivo se le agrega un sistema de alarmas que informa al usuario cuando tiene uno o varios parámetros fuera de los rangos, los cuales son establecidos previamente. Además, se lleva un registro de estas alertas, para que puedan ser revisadas por un especialista, mediante la interfaz diseñada para la revisión de datos y así identificar el momento exacto de la descompensación. El sistema fue probado en 3 sujetos, dos adultos y un infante, los cuales fueron medidos en laboratorio y en el hogar. Los sujetos de prueba adultos, tenían 20 y 23 años, de sexo femenino y masculino, respectivamente, la infante de 9 años, de sexo femenino. Se realizaron mediciones en reposo y en actividad de baja intensidad, en donde se aprecia un buen funcionamiento del dispositivo en los adultos, ya que la camiseta era de su tamaño y quedaba ajustada al cuerpo. Sin embargo, a la iv niña, a pesar de que la camiseta quedaba holgada y la señal se ve afectada por movimientos y ruido externo, también se pudo monitorear los signos vitales, por lo que, utilizando una camiseta de su tamaño deberían desaparecer estas componentes. Por otro lado, el sujeto de 23 años se sometió a distintas actividades, siendo monitoreado por el dispositivo. Estas actividades son: acostado, trabajo de escritorio, caminando, sentarse y pararse reiterativamente, lavando loza, bicicleta a baja intensidad, bicicleta a mediana intensidad y realizando sentadillas. Se comprobó que el sistema funciona correctamente en las actividades de reposo y baja intensidad, viéndose afectado por ruido y saturación en las actividades de mediana intensidad. En general, las mediciones de ciclos respiratorios, TCP, Ta y HR no fueron afectadas por perturbaciones, sin embargo, el sensor con mayor sensibilidad a estas componentes fueron los electrodos textiles, afectando al ECG en las actividades de mediana intensidad.