UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
DISEÑO DE UN ELECTROESTIMULADOR MUSCULAR
MICROCONTROLADO.
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA EN MECATRÓNICA
PRISCILA MANUELITA SANCHEZ VELASCO
DIRECTOR: DANIEL MIDEROS, PhD.
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 0401664883
APELLIDO Y NOMBRES: Manuelita Sanchez Velasco
DIRECCIÓN: Av. Fernández Salvador Oe5-119 y
Simón Cárdenas Proaño
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 022599245
TELÉFONO MOVIL: 0983297419
DATOS DE LA OBRA
TITULO: Diseño de un electroestimulador
muscular microcontrolado
AUTOR: Manuelita Sanchez V.
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
Daniel Mideros, PhD
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: Ingeniera en Mecatrónica RESUMEN: El proyecto titulado “diseño de un
electroestimulador muscular microcontrolado”, fue elaborado para personas que presentan dolor muscular, derivado de contracturas o dolor postraumático, el mismo que puede ser agudo o crónico.
El dispositivo permitirá controlar tiempo, corriente y voltaje que será aplicado a la persona durante el tratamiento de terapia física para ello se emplearan impulsos rectangulares e impulsos modulares. El tipo de electroterapia que se usara será ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA TRANSCUTANEA (TENS) y CORRIENTES DIADINÁMICAS.
X
La electroterapia es la aplicación de corriente eléctrica para fines terapéuticos, para ello utilizaremos señales cuadradas y sinusoidales para dolores agudos generadas por un microcontrolador ATMEGA 2560 que tendrá una alimentación de 9V y 40V para una posterior etapa de amplificación de corriente y voltaje, un sistema de comunicación que poseerá una pantalla LCD donde se mostrara el tipo de onda y la variación del voltaje, potenciómetros para la variación de corriente y voltaje, un selector y pulsadores de inicio y paro de emergencia para la seguridad y protección de la persona.
PALABRAS CLAVES: Electroestimulación, Fisioterapia, Contracción muscular, Estimulación Eléctrica Transcutanea, Componente Galvánico.
ABSTRACT: The project was developed for the project entitled "design of a microcontrolled muscular electrostimulator", was designed for people who present muscular pain, derived from contractures or post-traumatic pain, which can be acute or chronic.
For the electrical system will have the power of the circuits, which has a power source of 9V, 15V and 40V DC, the control system is responsible for an ATMEGA 2560 microcontroller, for the communication system will use an LCD where Will show the variation of Voltage, current, duration time and wave type to be applied, which will be obtained by electronic printed circuit boards and finally PI will be used for the safety and protection of the person.
KEYWORDS Muscle contraction, Transcutaneous Electrical Stimulation, Galvanic Component.
Se autoriza la publicación de este Proyecto de Titulación en el Repositorio Digital de la Institución.
f:__________________________________________ SANCHEZ VELASCO PRISCILA MANUELITA
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, SANCHEZ VELASCO PRISCILA MANUELITA, CI 0401664883 autor del proyecto titulado: diseño de un electroestimulador muscular microcontrolado previo a la obtención del título de INGENIERA EN MECATRÓNICA en la Universidad Tecnológica Equinoccial.
1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.
2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.
Quito, 22 de Junio 2017
f:__________________________________________ SANCHEZ VELASCO PRISCILA MANUELITA
DECLARACIÓN
Yo PRISCILA MANUELITA SANCHEZ VELASCO, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________ MANUELITA SANCHEZ
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “diseño de un
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTOS
A Dios y a la Virgen por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dadosaludpara lograr misobjetivos, ademásde su infinita bondad y amor.
A mis padres, pilares fundamentales en mi vida, por su amor incondicional, mi ejemplo a seguir quienes sacrificaron todo por sus hijas.
A mi hermana Estefania que constantemente me ha dado palabras de aliento y fuerzas para seguir adelante.
A mi hijo Alejandro que ha llegado a completar la alegría de mi familia, quien me da la fuerza para seguir adelante.
Mis abuelos José Velasco (QEPD), Magdalena Mera y Luz Masabanda, por quererme y apoyarme siempre, esto también se lo debo a ustedes.
A mis amigos que han sido como hermanos para mí, por su apoyo incondicional en cada momento.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN... 1
ABSTRACT ... 2
1. INTRODUCCIÓN ... 3
2. METODOLOGÍA Y DISEÑO ... 3
2.1. REQUERIMIENTOS 9 2.2. DISEÑO CONCEPTUAL 10 2.3. DISEÑO ESPECÍFICO DE LOS SUBSISTEMAS 12 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 12
3.1. OBTENCIÓN DE FORMAS DE ONDA 16 3.2. PRUEBAS DE ESTABILIDAD DE SEÑALES 18 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 20
ii
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
TABLA 1. Casificación de frecuencias bajas menores a 1000 hz ... 5
TABLA 2. Clasificación frecuencias medias entre 1000 hz a 10.000 hz ... 6
TABLA 3. Clasificación frecuencias altas mayores a 10.000 hz ... 7
TABLA 4. Efectos de frecuencias bajas en el cuerpo humano ... 8
TABLA 5. Parámetros corrientes tens ... 10
TABLA 6. Parámetros corrientes diadinámicas ... 11
TABLA 7. Voltaje de las ondas transmitidas por los electrodos ... 19
iii
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA FIGURA 1. MECANISMO GENERAL DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR
DEL MUSCULO ESTRIADO. ... 4
FIGURA 2. SISTEMA MECATRÓNICO DEL ELECTROESTIMULADOR MUSCULAR MICROCONTROLADO. ... 12
FIGURA 3. CIRCUITO ELECTRÓNICO DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN, AMPLIFICACIÓN EN VOLTAJE Y CORRIENTE. ... 13
FIGURA 4. PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD) DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN, AMPLIFICACIÓN EN VOLTAJE Y CORRIENTE. ... 14
FIGURA 5. SISTEMA DE COMUNICACIÓN DEL ELECTROESTIMULADOR MUSCULAR ... 15
FIGURA 6. ONDA CONVENCIONAL TENS DE 50-150 HZ ... 16
FIGURA 7. ONDA CONVENCIONAL TENS DE 1-4 HZ ... 16
FIGURA 8. ONDA CONVENCIONAL TENS DE 1-2 HZ ... 17
FIGURA 9. ONDA CONVENCIONAL TENS DE 50-150 HZ ... 17
FIGURA 10. ONDA DIADINÁMICA CON FRECUENCIA DE 50HZ ... 17
FIGURA 11. ONDA DIADINÁMICA CON FRECUENCIA DE 100HZ ... 18
1
RESUMEN
El presente trabajo describe el diseño de un prototipo denominado electroestimulador muscular microcontrolado, se elaboró para personas que presentan dolor agudo o crónico en músculos estriados. Para ello el dispositivo permite controlar corriente y voltaje que será aplicado a la persona durante el tratamiento de terapia física para ello se emplearan impulsos rectangulares e impulsos sinusoidales. El tipo de electroterapia utilizada será electro estimulación nerviosa transcutánea (tens) y corrientes diadinámicas. El equipo permite aplicar formas de onda con parámetros específicos de frecuencia que ayudan en el tratamiento de la terapia física por medio de un microcontrolador ATMEGA 2560 que tendrá una alimentación de 9V y 40V para una posterior etapa de amplificación de corriente y voltaje, un HMI (human machine interface) que consta de una pantalla LCD donde se muestra el nombre de la onda y la variación del voltaje, potenciómetros para la variación de corriente y voltaje, dos selectores se permiten seleccionar los distintos tipos de onda, pulsadores de inicio y paro de emergencia que permitirá tener mayor seguridad y protección para la persona.
Palabras clave:
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ABSTRACT
The project called "design of a microcontrolled muscular electrostimulator" was developed was designed for people who present muscular pain, caused by contractures or post-traumatic pain, which can be sharp or chronic.
The device will control times, frequencies, currents and voltages that will be apply to the person during the treatment of physical therapy, using rectangular pulses and modular pulses. The type of electrotherapy will be Transcutaneous Electrical Stimulation (TENS) and Diadinamic Currents.
Electrotherapy is the application of electric current for therapeutic purposes, to do this we will use square and sinusoidal signals for sharp pains generated by an ATMEGA 2560 microcontroller which will has a 9V and 40V voltage supply later it will be pass to an amplify phase, a communication system that will have an LCD where will show the wave type and voltage variation, potentiometers for current and voltage variation, start buttons and finally emergency stop button will be used for the safety and protection of the person.
Keywords:
3 La terapia física es el tratamiento de pacientes que sufren de invalidez, lesiones o la perdida de una parte del cuerpo (Shestack, 1985). Se basa en calor, luz, masaje, electricidad, etc. Entre las más usadas se tiene la electroterapia que consiste en la aplicación de corriente eléctrica para fines terapéuticos, la electro estimulación muscular consiste en emular estímulos que el cuerpo produce de forma natural para lograr el movimiento de los músculos con el fin de buscar mejoras para la salud (Arriola, 2013).
El estudio del sistema muscular es fundamental para comprender de manera más clara como trabaja un electroestimulador muscular, los músculos, según sus funciones se clasifican en (Sanchez, 2014):
Músculo Estriado: También llamado voluntario, es un elemento funcional controlado por voluntad propia del organismo en este caso el ser humano. El musculo referido es el que forma parte del complejo musculo esquelético, el que da la estructura compleja de flexo-extensión para que el cuerpo humano se movilice a su libre albedrio, las fibras musculares están interconectadas por electricidad función que se denomina motora. Por lo tanto el dispositivo ayudará a estabilizarlas por medio de pulsos regulados en corriente y voltaje.
Musculo Liso o Visceral: También llamado estriado involuntario, se encuentra en las paredes de las vísceras huecas (ej. Estómago) su función será que las sustancias pasen por las vísceras (ej. Sangre, comida).
Músculo Cardiaco: Denominado también estriado involuntario ya que está controlado por el sistema nervioso simpático y parasimpático y su estructura eléctrica que en conjunto produce contracciones en el órgano llamado corazón.
El presente diseño de un electroestimulador muscular microcontrolado se enfocara el tejido muscular estriado que existe en las extremidades superiores del cuerpo humano, de manera más específica en dolores agudos o crónicos físicos, fisiológicos o químicos.
4
Figura 1. Mecanismo general de la contracción muscular del musculo estriado.
(Hall, 2011)
La electroterapia se divide en tres tipos frecuencias bajas, medias y altas, esto permite tener una información más clara para la selección de las señales a usar en este caso TENS y Diadinámicas para el tratamiento de dolores agudos o crónicos.
La tabla 1, muestra los valores de frecuencias bajas menores a 1.000 Hz, estas modalidades terapéuticas son muy utilizadas en la práctica diaria para fines analgésicos.
MECANISMO GENERAL CONTRACCIÓN MUSCULAR
Potencial de acción viaja hasta sus terminales.
En cada terminal, el nervio secreta una sustancia neurotransmisora acetilcolina.
La acetilcolina abre múltiples canales de cationes.
Esto provoca una despolarización, a su vez, conduce a la apertura de los canales de sodio activados. Esto inicia un
potencial de acción en la membrana.
El potencial viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular, de la misma manera a las fibras nerviosas.
El potencial de acción despolariza la membrana muscular, donde hace que el retículo sarcoplásmico libere grandes
cantidades de iones calcio.
Los iones calcio inician fuerzas de atracción haciendo que se deslicen unos sobre otros en sentido longitudinal, lo que
5
Tabla 1.Clasificación de frecuencias bajas menores a 1000 Hz
Según la forma
Aplicación Forma de onda
Impulsos Rectangulares
Träbert*
-Tratamiento del dolor muscular, paravertebral o articular.
-Dolor derivado de contracturas, postraumático y relajación muscular.
Impulsos Progresivos
Leduc** (Ionofrenesis)
-Estimulación o irritación de receptores y terminaciones nerviosas.
-Drenaje circulatorio de la piel.
Impulsos Progresivos Estimulación
Eléctrica Transcutánea*
-Dolores agudos físicos (traumatismo externo ej Luxación) o fisiológicos (alteraciones fisiopatológicas como ácido láctico ej. Agotamiento muscular)
-Dolores crónicos físicos (ej. Prótesis) o químicos (ej. Neuropatía diabética)
Impulsos Sinusoidales Diadinámicas*
-Dolor en estadios muy agudos y crónicos.
-Tratamiento de neuralgias. -Bloqueos simpáticos.
(Cordero, 2008)*, (DALCAME, 2005)**.
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Tabla 2. Clasificación frecuencias medias entre 1000 Hz a 10.000 Hz
Según la forma
Aplicación Forma de Onda Corrientes
Interferenciales -Causa traumática, degenerativa o reumática. -Prolapsos y hernias discales
-Compresiones radiculares.
-Disminución de la recepción de estímulos dolorosos.
-Relajación muscular. -Disminución de espasmos y contracturas musculares.
(Cordero, 2008).
Su intensidad, al contrario de las corrientes individuales aplicadas, varía rítmicamente.
7
Tabla 3. Clasificación frecuencias altas mayores a 10.000 Hz
Según la forma
Aplicación Forma de Onda
Onda Corta*
-Dilatación de arterias y capilares.
-Activación de los procesos metabólicos -Aumento de la
temperatura corporal y reducción de la presión sanguínea
-Reducción rápida del dolor, reabsorción rápida de hematomas y edemas -Cicatrización rápida de roturas
Micro
Onda** -Produce calentamiento de tejidos ,vasodilatación -Efecto analgésico sobre el sistema nervioso
(Cordero, 2008)*, (Bernal, 2001)**
8
Tabla 4. Efectos de frecuencias bajas en el cuerpo humano
FRECUENCIA (Hz) EFECTOS
1-10 Relajación muscular/anestésico y favorece la circulación
10-20 Mejora resistencia aeróbica y la capacidad oxidativa muscular
20-50 Mejora tono, la definición y da firmeza muscular 40-70 Mejora capacidad láctica del musculo e incrementa
el volumen muscular, fuerza y resistencia 70-120 Mejora fuerza máxima
90-150 Mejora fuerza explosiva, elástica y reactiva
(Pombo, 2004)
Las corrientes de baja frecuencia producen efectos químicos, motores y de relajación que producen calor donde circula energía eléctrica en los tejidos. El electroestimulador muscular ayudará en la relajación muscular, anestésica y mejorará la fuerza elástica del musculo en vista que los tipos de onda a usar son los que se encuentran en el rango de 1 Hz a 10 Hz y de 50 Hz a 150 Hz. El objetivo general será diseñar y construir un electroestimulador muscular microcontrolado capaz de obtener variación de voltaje e intensidad, para ello dentro de los objetivos específicos se tiene la generación y amplificación de en corrientes TENS (cuadradas) y corrientes Diadinámicas (sinusoidales), y la interfaz de comunicación amigable con el operador que se encuentre dentro de los rangos permitidos para la terapia física en frecuencias bajas.
Otro aspecto que se debe tomar en cuenta es la seguridad por lo tanto se regirá en parámetros específicos para la construcción del dispositivo. Al aplicar un estímulo sobre un nervio motor es posible generar un potencial de acción que se transmita a lo largo del nervio y, en último lugar, excite el músculo que enerva dicho nervio. Los valores de frecuencia, intensidad de corriente y voltajes suministrados por el electroestimulador se encuentran en los rangos especificados por:
Tamaño de los electrodos disponibles en el país
Tipo de onda elegida para el tratamiento de dolores agudos y crónicos
Voltaje que varían entre 20V-40V
Corriente 1mA-12mA
9 La metodología en V describe procesos generales para el diseño de sistemas mecatrónicos, la función principal en un sistema en V está dividida en sub-funciones, por lo tanto es necesario definir los requerimientos o problema, a continuación se propone dar una solución que satisfaga los requisitos bajo cada uno de los análisis, cálculos las cuales garantizarán el cumplimiento de los requerimientos. Al ser una metodología que trabaja en conjunto a la vez, los errores se reducen y pueden ser corregidos en la marcha y así obtener un ahorro de recursos (Ingenierue, 2004).
Se tomará en cuenta las necesidades del paciente a ser tratado, para ello, se elaborarán placas para la generación de los diferentes tipos de onda requeridos en el tratamiento. Los pilares fundamentales en el proyecto serán electrónicos, software y de control, puesto que el operario del equipo tendrá que interactuar con el dispositivo para realizar las combinaciones necesarias de las ondas para un óptimo tratamiento del paciente. Por lo tanto costa de un microcontrolador que hará la función de un generador de ondas cuadradas y sinusoidales, amplificadores de voltaje y corriente y un sistema de comunicación que permitirá el control del prototipo.
2.1. REQUERIMIENTOS
El electroestimulador muscular microcontrolado consta de una fuente de voltaje la cual suministra alimentación al dispositivo, un microcontrolador el cual generara las señales dependiendo de la elección del operario, una etapa de amplificación de voltaje y corriente la cual se podrá variar con potenciómetros y para finalizar una interfaz gráfica que consta de una pantalla LCD de 4x20 que permitirá al usuario visualizar el nombre de señal, voltaje y un conteo de los minutos recomendados de aplicación para cada tipo de onda. Los requerimientos para el diseño son definidos en base a los siguientes parámetros (Cordero, 2008):
- Frecuencias establecidas en relación con la señal cuadrada y sinusoidal a generar entre 1 y 150 Hz.
- Voltajes mínimos de 9V y voltajes máximos 36V.
- Corrientes mínimas de 3.3 mA y corrientes máximas 12mA calculadas por la fórmula (Rodríguez J. , 2014):
I = Dosis x Superficie x Componente Galvanico [1]
Dónde: 𝐼 = Intensidad máxima de seguridad
10 - Tiempos de sesión que puede durar entre 30 segundos y 3 minutos de
electroestimulación recomendados para las diferentes ondas.
- Dimensiones de los electrodos (3.5cm x 6.5cm) que se encontraron en el mercado.
2.2. DISEÑO CONCEPTUAL
Para el diseño del proyecto se realizó un análisis sobre el electroestimulador muscular para identificar aspectos claves que definen al sistema. Se eligió dos tipos de corrientes TENS y corrientes Diadinámicas que se enfocan en el tratamiento de dolores crónicos y agudos, en las siguientes tablas se muestra las características requeridas por el sistema.
Corrientes TENS
Tabla 5. Parámetros corrientes TENS
TIPO FRECUENCIA
(Hz)
IMPULSO(ms) FORMA DE ONDA
Convencional o High Rate 50-150 0.04-0.02
Acupuntural o Lowrate 1-4 0.15-.0.25
Burts (Salvas o Ráfagas) 1-2 0.1-0.2
Breve o Intensa 50-150 0.15-0.5
(Cordero, 2008)
El tiempo de aplicación de la corriente TENS recomendado es de diez minutos, cabe recalcar que no son tiempo fijos esto dependerá del especialista y de la terapia física que se le dará al paciente (Cordero, 2008).
Corrientes Diadinámicas
11 - Monofásica 3 minutos
- Difásica 3 minutos
- Cortos periodos 4 minutos - Largos periodos 4 minutos - Soft 4 minutos
Tabla 6. Parámetros corrientes Diadinámicas
TIPO FRECUENCIA(Hz) IMPULSO FORMA DE ONDA
Monofásica (MF)
50 6,8,o,10 ms
Difásica (DF)
100 6 y 10 ms
Cortos Periodos (CP)
50 y 100 1 seg. MF y 1 seg. DF
Largos Periodos (LP)
50 y 100 5 seg. MF y 10 seg. DF
Ritmos Sincopados (RS)
50 y 100 6 seg. MF y 6 seg. DF
(Cordero, 2008)
Una vez planteados los objetivos de los subsistemas se procede a integrar toda la información y así se obtendrá el sistema electroestimulador muscular microcontrolado, por lo tanto se diseñará una interfaz de comunicación donde se seleccionará el nombre de la onda y se podrá visualizar el tiempo que se recomienda usarlo dependiendo de la forma de onda, además se puede observar el valor del voltaje. Mediante la programación en un microcontrolador se enviará señales en el rango de frecuencias bajas entre 1Hz y 150Hz al paciente, para finalizar se obtendrá una etapa de amplificación y posteriormente se transmitirán por medio de electrodos de 3.5cm x 6.5 cm hacia los músculos.
12 permitirán emular la contracción muscular y de esta manera generar el alivio de dolores agudos o crónicos.
La alimentación, interfaz gráfica, el sistema eléctrico y el sistema de control tendrán una interconexión de manera que el dispositivo cumpla con las normas de seguridad que el paciente necesite dependiendo del tiempo, la frecuencia y los pulsos que se le dará en la rehabilitación.
Figura 2. Sistema mecatrónico del electroestimulador muscular microcontrolado.
2.3. DISEÑO ESPECÍFICO DE LOS SUBSISTEMAS
Para el desarrollo del prototipo y el uso correcto de la metodología en V es necesario el diseño de los subsistemas que permitirá tener un enfoque en problemas puntuales para que puedan ser resueltos de forma eficaz.
SISTEMA DE ALIMENTACION
El sistema de alimentación consta de dos partes fuentes de alimentación y amplificación.
Se diseñará dos fuentes de corriente continua la primera de 9V que alimentará al microcontrolador el cual generará las señales y la última de 36V que nos permitirá amplificar la señal generada en corriente y voltaje que se transmitirá por medio de los electrodos.
En la Figura 3 se observan dos etapas:
13
En la etapa 2 se observa la amplificación en voltaje con un LM741 que llegara hasta de 0 a 36V y la ampliación del voltaje con un transistor
2N222 de 0 a 12mA.
14
Figura 4. PCB (Printed Circuit Board) del sistema de alimentación, amplificación en voltaje y corriente.
SISTEMA DE CONTROL
La generación de señales se apoyara en el uso de un microcontrolador que hace posible las diferentes formas. El microcontrolador que se utilizara es un ATMEGA 2560 para la generación de señales en este caso 9 tipos de onda 4 cuadradas y 5 sinusoidales.
Para la etapa de amplificación de corriente se usara un transistor 2N222 para tener una amplificación de corriente la cual se regulara con un potenciómetro. Se eligió este transistor ya que puede amplificar pequeñas corrientes a tensiones pequeñas o medias y trabajar a frecuencias que nuestro dispositivo requiere.
Finalmente se realizara una etapa de amplificación de voltaje con el integrado LM741 que permitirá amplificar el voltaje hasta los parámetros requeridos por el dispositivo.
INTERFAZ DE COMUNICACIÓN
15 el cual mostrara el nombre de la onda, el valor del voltaje y un conteo del tiempo que se aconseja aplicar el tipo de onda. Para finalizar dos potenciómetros que nos permitirán variar del voltaje y la corriente.
Figura 5. Sistema de comunicación del electroestimulador muscular
16 Se presentan los resultados obtenidos de las pruebas realizadas, que consta de la generación y amplificación de señales que se transmitirán por medio de dos electrodos.
3.1. OBTENCIÓN DE FORMAS DE ONDA
Se probó todos los tipos de ondas generadas como se observa a continuación:
TENS
- Convencional
Figura 6. Onda convencional TENS de 50-150 Hz
- Acupuntural
17 - Ráfagas
Figura 8. Onda convencional TENS de 1-2 Hz
- Intensa
Figura 9. Onda convencional TENS de 50-150 Hz
DIADINAMICAS
- Onda de 50Hz
18 - Onda de 100Hz
Figura 11. Onda Diadinámica con frecuencia de 100Hz
- ELECTROESTIMULADOR MUSCULAR MICROCONTROLADO
Figura 12. Prototipo electroestimulador muscular microcontrolado
3.2. PRUEBAS DE ESTABILIDAD DE SEÑALES
19
σ = √∑ (𝑋𝑖−𝑋)
2 𝑛
𝑖=1
𝑛 [2]
Dónde: Xi = Valor medido
X = Promedio
n = Número de muestras
La Tabla 7 muestra la variación que existe en las diferentes ondas, como se puede observar es mínima, lo que muestra que existe una estabilidad siendo el menor valor de voltaje 0.02 V y el mayor valor 2.91 V.
Tabla 7. Voltaje de las ondas transmitidas por los electrodos
SEÑAL CARGA (OHM) PROMEDIO VALOR MINIMO VALOR MAXIMO DESVIACION ESTANDAR
20 La Tabla 8 muestra la variación que existe en las diferentes ondas, como se puede observar es mínima, lo que muestra que existe una estabilidad siendo el menor valor de voltaje 0.005 mA y el mayor valor 2.16mA.
Tabla 8. Estabilidad de la corriente de las ondas transmitidas por los electrodos
SEÑAL CARGA (OHM) PROMEDIO VALOR MINIMO VALOR MAXIMO DESVIACION ESTANDAR
27 6,1 5,59454 6,61 0,5054603920 460 9,06 9,0515590040 9,07 0,0084409960 2200 0,55 0,5456584160 0,55 0,0043415840 27 5,82 5,7205840400 5,92 0,0994159600 460 10 9,9799842200 10,02 0,0200157800 2200 0,55 0,5458500700 0,55 0,0041499300 27 0,98 0,9063370000 1,05 0,0736630000 460 9,97 9,9434110000 10,00 0,0265890000 2200 2,27 2,2673457610 2,27 0,0026542390 27 7,41 7,3299135200 7,49 0,0800864800 460 10,1 10,078100450 10,12 0,0218995500 2200 1,26 1,2527623100 1,27 0,0072376900 27 29,78 29,746551140 29,81 0,0334488600 460 9,97 9,9096660900 10,03 0,0603339100 2200 1,47 1,0905749000 1,85 0,3794251000 27 2,45 1,3681869000 3,53 1,0818131000 460 9,99 9,9652309000 10,01 0,0247691000 2200 2,22 2,0652916000 2,37 0,1547084000 27 7,83 7,7499793700 7,91 0,0800206300 460 9,9 9,6354850820 10,16 0,2645149180 2200 2,24 2,1320206300 2,35 0,1079793700 27 8,12 8,0557880100 8,18 0,0642119900 460 9,94 9,8774495700 10,00 0,0625504300 2200 2,24 2,1587535200 2,32 0,0812464800 27 7,55 7,3578505800 7,74 0,1921494200 460 9,97 9,8491150400 10,09 0,1208849600 2200 2,14 1,9806641100 2,30 0,1593358900
21
CONCLUSIONES
El dispositivo es capaz de generar ondas, amplificarlas, controlar su voltaje y corriente. Por su baja frecuencia, las corrientes TENS y Diadinámicas no tienen riesgo de producir efectos adversos en la profundidad del musculo, por lo que son una de las opciones en el tratamiento de pacientes con problemas complejos.
Se obtuvo las señales cuadradas y sinusoidales con su forma, frecuencia e impulso de acuerdo a las terapias sugeridas para dolores crónicos o agudos.
La variación de las señales en voltaje y corriente es mínima, no sobrepasa los valores establecidos lo que indica que el prototipo cumple con el objetivo planteado en un inicio, por lo tanto es seguro para el paciente.
RECOMENDACIONES
Se recomienda ampliar la investigación del tamaño de los electrodos y de los diferentes tipos de ondas para mejorar el sistema.
La aplicación de las distintas terapias sean suministradas por un especialista ya que el mal uso de la aplicación pude causar lesiones graves.
No se debe utilizar en pacientes con marcapasos o enfermedades de tipo cardiaco.
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BIBLIOGRAFÍA
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