ESTUDIO, A TRAVES DE MEDICIONES, DEL CANAL DE RADIO EN
LAS BANDAS ISM Y UNII, Y DE LAS INTERFERENCIAS
GENERADAS EN EL HOSPITAL UNIVERSITARIO DE LA
SAMARITANA
MIGUEL ANGEL ROJAS TORRES
FERNANDO ANDRES SANCHEZ GONZALEZ
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
BOGOTA
ESTUDIO, A TRAVES DE MEDICIONES, DEL CANAL DE RADIO
EN LAS BANDAS ISM Y UNII, Y DE LAS INTERFERENCIAS
GENERADAS EN EL HOSPITAL UNIVERSITARIO DE LA
SAMARITANA
MIGUEL ANGEL ROJAS TORRES
FERNANDO ANDRES SANCHEZ GONZALEZ
Proyecto de grado para optar el título de
Ingeniero Electrónico
Asesor
ROBERTO BUSTAMANTE MILLER Ph.D.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
BOGOTA
RESUMEN
En los últimos años las tecnologías inalámbricas se han hecho populares principalmente debido a las ventajas que poseen sobre su contraparte alámbrica; por ejemplo los teléfonos celulares nos permiten hacer y recibir llamadas dentro del área de cobertura del servicio, sin que esto implique una ubicación específica para el transmisor o el receptor; es decir cuando marcamos un número telefónico asignado a un teléfono celular, no estamos comunicándonos con una posición particular, como en el caso de la telefonía fija, sino con un receptor móvil que puede estar esencialmente en cualquier lugar. Del mismo modo las WLANs nos permiten agregar el concepto de movilidad a los servicios ofrecidos por una LAN cableada.
Las ventajas entregadas por una WLAN como incremento en la productividad y por lo tanto en las ganancias, entre otras, han llevado a empresas como Intel1 o al Hospital Universitario de la Samaritana a implementar sistemas
WLAN. Al utilizar redes inalámbricas de área local es particularmente importante considerar el ambiente electromagnético en el que opera la red y la forma en que se propaga la señal empleada en la comunicación inalámbrica.
Las fuentes de interferencia o ruido electromagnético, que afectan el desempeño de la WLAN, varían considerablemente según el ambiente en el que se encuentre la red. Este trabajo considera particularmente la interferencia electromagnética que existe en el HUS, un hospital calificado como institución de salud de nivel 3. La medición del nivel de interferencia será un punto de partida, para seleccionar convenientemente los canales utilizados por los puntos de acceso dentro la red.
En cuanto a la propagación de la señal empleada por la WLAN, se ajustan modelos de atenuación de forma que se adapten a las instalaciones del hospital. Los modelos obtenidos pueden utilizarse para predecir teóricamente el valor de la potencia recibida en cierto punto, dada la posición de la antena transmisora, la potencia emitida y el valor de ciertos parámetros propios del modelo.
Dentro del proyecto inicialmente se llevó a cabo una etapa de recolección de información, en la que se revisó la regulación nacional; se estipularon los equipos médicos relevantes para el trabajo, comparando la literatura de referencia con los equipos que se encuentran en el hospital. Finalmente se analizó la estructura del edificio en las instalaciones del hospital y sobre mapas; éstos últimos fueron validados sobre el terreno.
Paralelamente a la búsqueda de información, se implementó el sistema de adquisición de datos, considerando la importancia de la correcta calibración de los instrumentos utilizados.
Posteriormente se realizaron las mediciones correspondientes al estudio del ambiente electromagnético en el hospital y a la atenuación debido al trayecto de la señal inalámbrica.
Finalmente se hallaron las conclusiones a partir del análisis de los datos recolectados.
AGRADECIMIENTOS
Un sincero agradecimiento a nuestro asesor, Dr. Roberto Bustamante Miller por su guía en el desarrollo de éste trabajo, por su colaboración, paciencia y ayuda cuando pensamos que este proyecto no se podría culminar. De la misma manera queremos agradecerle a la Universidad de los Andes el préstamo de los equipos, para llevar a cabo el trabajo en el Hospital.
A Julián Herrera y a Eduardo Rodríguez por sus valiosos consejos y enseñanzas.
Un agradecimiento al departamento de Ingeniería Civil (Dr. José I. Rengifo y William Fuentes), que nos colaboro con la validación de los mapas del hospital y con las mediciones de la distancia entre pisos.
Al profesor Antonio Salazar, que fue el intermediario entre el hospital y la Universidad para que se pudiera desarrollar el proyecto.
Un agradecimiento al personal del Hospital Universitario de la Samaritana que nos colaboro para que se pudieran hacer mediciones en zonas muy complicadas como fueron las salas de cirugía y las zonas de cuidados intensivos y neonatos, que son áreas de alto riesgo y poco acceso. De igual manera un agradecimiento al personal de las otras áreas del hospital por su enorme colaboración.
Un agradecimiento a la empresa Metricom, quienes calibraron el analizador de espectros para que se pudieran realizar las mediciones de nivel de ruido e interferencia, especialmente por habernos prestado sus instalaciones para hacer pruebas y mediciones.
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
1. INTRODUCCION
111.1 Motivación
111.2 Definición del Problema
111.3 Trabajos y Estudios Previos
141.4 Planteamiento de la Solución
142. BUSQUEDA DE INFORMACION
172.1 Regulación y Normatividad
172.2 Equipos Médicos Relevantes para las Mediciones de
19Interferencia o Ruido Electromagnético sobre la
Red Inalámbrica.
2.3 Recolección de Información del Problema Particular
262.3.1 Visita al HUS 26
2.3.2 Descripción de los Pisos. 27
2.3.2.1 Piso 1 27 2.3.2.2 Piso 2 28 2.3.2.3 Piso 3 28 2.3.2.4 Piso 4 28 2.3.2.5 Piso 5 29 2.3.2.6 Sótano 29
3. SISTEMA IMPLEMENTADO PARA TOMAR LAS
31MEDICIONES
3.1 Recursos Requeridos
313.1.1
Dos Antenas Omnidireccionales Tipo Vela (2.4GHz – 313.1.2 .Dos Antenas Omnidireccionales Tipo Vela 32
(5.15GHz – 5.35GHz).
3.1.3 Analizador de Espectros HP 8595E.
32
3.1.4 Cable de Conexión LMR 600. 33
3.1.5 Generador de Señales de Onda Continua 33
3.1.6 Tarjeta de Comunicación (PCMCIA-GPIB) 34
3.1.7 Computador Portátil 34
3.1.8 Programas desarrollados 35
3.1.9 Equipos de Protección 35
3.1.9.1 UPS 35
3.1.9.2 Supresor de Picos 36
3.2 Sistema Automático De Mediciones
363.2.1 Necesidad del Sistema 36
3.2.2 Arquitectura del Sistema 37
3.2.3 Descripción de los Programas 38
3.2.3.1 Programa para realizar las Mediciones del 38
Nivel de Interferencia y Ruido Electromagnético.
3.2.3.2 Programa de Adquisición de Datos para 41
Hallar los Modelos de Atenuación.
4. METODOLOGIAS DE MEDICION Y RESULTADOS
444.1 Mediciones del Nivel de Interferencia y Ruido
44Electromagnético.
4.1.1 Selección de los Equipos o Areas en el HUS 44
4.1.1.1 Sótano 44 4.1.1.2 Piso 1 44 4.1.1.3 Piso 2 44 4.1.1.4 Piso 3 44 4.1.1.5 Piso 4 44 4.1.1.6 Piso 5 45
4.1.2 Metodología Empleada 45
4.1.3. Presentación y Análisis de las Mediciones del 46
Nivel de Interferencia o Ruido Electromagnético.
4.1.3.1 Ubicación de las antenas receptoras: frente a 47
la sala de reanimación y traumas, que se encuentra en el sótano dentro de la unidad de urgencias.
4.1.3.2 Ubicación de las antenas receptoras: frente a 52
la sala de observación para mujeres, ubicada en el sótano dentro de la unidad de urgencias.
4.1.3.3 Ubicación de las antenas receptoras: 55
Radiología, salida pasillo sur.
4.1.3.4 Ubicación de las antenas receptoras: Dentro 58
de la Sala de Reanimación, que hace parte de la unidad de urgencias.
4.1.3.5 Ubicación de las antenas receptoras: Sala 60
de cuidado intermedio, ubicada en el quinto piso.
4.1.3.6 Ubicación de las antenas receptoras: Unidad 63
de Cuidado Intensivo.
4.1.3.7 Ubicación de las antenas receptoras: Sala 65
de Cuidado Intensivo, frente a la cama 297.
4.1.3.8 Ubicación de la antena receptora: Sala interior 71
de neonatología.
4.1.3.9 Ubicación de las antenas receptoras: 74
Radiología, cuarto para Tomografía Axial Computarizada (TAC).
4.1.3.10 Ubicación de las antenas receptoras: 77
Laboratorio Clínico.
4.1.3.11 Ubicación de las antenas receptoras: 79
4.1.3.12 Ubicación de las antenas receptoras: 82
Unidad Renal
4.1.3.13 Ubicación de las antenas receptoras: 85
Sala de Cuidado Intermedio, dentro del área de Neurocirugía.
4.1.3.14 Ubicación de las antenas receptoras: 93
Unidad de Ecografía y Mamografía.
4.1.3.15 Ubicación de las antenas receptoras: 95
Patología.
4.1.3.16 Ubicación de las antenas receptoras: 97
Salas de Cirugía.
4.1.3.17 Ubicación de las antenas receptoras: 107
Cardiología
4.2
Atenuación Debido al Trayecto
1104.2.1 Descripción precisa de la Metodología de Medición y 111
de la Ubicación de los Módulos Transmisor y Receptor para desarrollar los Modelos de Atenuación.
4.2.2 Plan Establecido para Realizar las Mediciones 116
Atenuación Debido al Trayecto.
4.2.3 Estructura Física del HUS. 118
4.2.3.1 Piso 2 121
4.2.3.2 Piso 3 123
4.2.3.3 Piso 4 124
4.2.4 Modelos Propuestos para Predecir la Atenuación 125
Debido al Trayecto en Distintas Áreas del HUS.
4.2.4.1 Modelo en Función de la Distancia 125
4.2.4.2 Modelo de Propagación en Espacio 128
5. SUGERENCIAS Y RECOMENDACIONES PARA
131REALIZAR TRABAJOS SIMILARES AL PRESENTADO.
6. CONCLUSIONES
1327. ABREVIACIONES Y ACRONIMOS
1358. BIBLIOGRAFIA
1369. ANEXOS
13710. LISTA DE FIGURAS
13811. LISTA DE TABLAS
1401. INTRODUCCION
1.1 Motivación
Existen diversas motivaciones generales para realizar el proyecto, por ejemplo la tecnología con que se trabaja es relativamente nueva y brinda amplias posibilidades en varios campos de aplicación, además se estan usufructuando convenientemente tecnologías inalámbricas en beneficio de la salud pública y del bienestar social. En el proyecto se encuentran involucradas básicamente dos partes: HUS y Universidad de los Andes. El hospital ha brindado un apoyo significativo para el proyecto, luego de considerar que el desarrollo del mismo le aportará los beneficios especificados en la propuesta presentada con anterioridad por los estudiantes.
Por otra parte, nosotros como estudiantes encontramos en el proyecto, una buena oportunidad para aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo de nuestra formación académica.
Ambas partes son concientes que pueden contribuir enormemente a lo largo del desarrollo del proyecto, y se encuentran dispuestas a hacerlo de la mejor manera posible.
1.2 Definición del problema
Hace menos de un año, el Hospital Universitario de la Samaritana instaló una red inalámbrica 802.11b/g. La WLAN le permite al equipo médico recetar los tratamientos y medicamentos pertinentes, desde la misma habitación en la que se encuentre el paciente; por esto se puede decir que la calidad de atención a los pacientes ha mejorado, ya que se han eliminado los papeles
redundantes, y con ellos los posibles errores de trascripción, etcétera. Como beneficio para el hospital, la implementación de ésta tecnología ha reducido los costos operativos.
El hospital no ha colocado en operación la red en las áreas de cardiología, radiología, unidad renal, salas de cirugía y neonatos principalmente. La anterior decisión se ha tomado teniendo en cuenta que los equipos médicos pueden causar interferencia sobre la WLAN deteriorando su desempeño, o peor aún, ésta última podría afectar el comportamiento de los equipos médicos. Sin embargo, el proyecto como tal no puede solucionar todos los inconvenientes planteados, pero si puede contribuir a su solución a través de los siguientes objetivos:
• Realizar las mediciones necesarias para caracterizar la atenuación debida al trayecto en el canal de radio. (No fue posible realizar éstas
mediciones debido al inconveniente expuesto en la página 108).
• Desarrollo de un modelo de propagación a gran escala para la señal de banda estrecha a 2.4245 GHz y 5.29 GHz.
• Medición de la potencia electromagnética recibida en las siguientes bandas de interés: 2.4GHz – 2.4835GHz y 5.150GHz – 5.350GHz. Las mediciones se realizarán, cerca de algunos equipos médicos seleccionados o áreas particulares del hospital. Estas mediciones se realizarán considerando una ubicación fija.
El problema se relaciona particularmente con la caracterización del canal de radio en el HUS, sin embargo también es muy importante tener en cuenta que el sistema con el que se trabajará involucra también a los pacientes del hospital, quienes no pueden verse perjudicados en ningún momento. Del
mismo modo también es relevante considerar que los equipos con los que se trabajará son bastante delicados y por lo tanto deben manejarse con suficiente precaución.
La metodología para solucionar del problema particular esta basada en un modelo de la atenuación producida por el canal. Existen, a saber, 2 tipos de modelos que se pueden emplear para caracterizar un canal de radio frecuencia:
1. Modelos determinísticos por trazado de rayos. 2. Modelos de propagación estadísticos.
Los modelos determinísticos son implementados a través de programas computacionales, los cuales son capaces de determinar la forma en que se propagan las ondas electromagnéticas con bastante precisión, aplicando conceptos propios de la teoría electromagnética de las ondas; de esta forma se puede hallar la potencia recibida en cierto punto dada la ubicación y la potencia de la antena transmisora. Bajo esta aproximación es necesario que el ambiente en el que se propagan las ondas esté muy bien caracterizado, es decir los planos deben ofrecer suficiente exactitud, para que los resultados sean satisfactorios. Otra desventaja de los modelos determinísticos respecto a los estadísticos es su costo, esto se debe principalmente al costo comercial del software, el cual podría desarrollarse eventualmente en el futuro pero se requiere un muy buen conocimiento del tema y un plazo de tiempo bastante largo.
Por su parte, los modelos de propagación estadísticos emplean una gran cantidad de mediciones para adaptar modelos matemáticos que permitan predecir, con la mejor exactitud posible, el nivel de la potencia recibida en función de la potencia transmitida y otros parámetros propios del modelo.
En cuanto a la medición de la interferencia generada por los equipos médicos es necesario notar que no se sabe en realidad que frecuencias están siendo radiadas por los equipos, así que es necesario realizar un análisis espectral sobre toda la extensión de las bandas de interés. Sería muy complicado hallar la variación temporal y a la vez en función de la distancia para la potencia radiada, así que solo se considerará una posición fija para la antena receptora. Medir el nivel de interferencia nos permite suponer en alguna medida la proporción señal a ruido bajo la cual opera la WLAN, dicha proporción esta de hecho relacionada con el desempeño de la red inalámbrica.
1.3 Trabajos y Estudios Previos
El estudio sobre el ruido y la interferencia recibida por la red inalámbrica está basado en el trabajo realizado por Seshagiri Krishnamoorthy [1] dentro del programa de maestría en el Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia.
Por otra parte, la metodología utilizada para modelar la atenuación debido al trayecto, parte del trabajo [2] asesorado por T. S. Rappaport, quien es uno de los investigadores que más ha trabajado en el tema a nivel mundial.
1.4 Planteamiento de la Solución
El proyecto aborda dos situaciones:
i. Mediciones del nivel de interferencia y ruido electromagnético en el hospital.
ii. Modelo de atenuación para diferentes pisos y zonas del hospital, en las frecuencias 2.4245GHz y 5.29GHz.
Respecto a la primera situación mencionada, es necesario medir el nivel de potencia electromagnética sobre las frecuencias correspondientes a las bandas de interés.
Para realizar las mediciones del nivel de interferencia, se utilizará el procedimiento seguido en [1]. En ésta referencia se expone, a grandes rasgos, como se creó el sistema empleado para medir el nivel de contaminación electromagnética en un ambiente hospitalario; se considera la interferencia acumulada causada por: equipos de comunicación, equipos médicos y otro tipo de equipos, por ejemplo hornos microondas. En el trabajo mencionado, por ejemplo, se presenta gráficamente la potencia radiada por un horno microondas, la medición se realiza a 3m de distancia de la fuente y la frecuencia central es 2.45GHz.
El procedimiento de medición será el siguiente: a lo largo de 2 segundos se registrará la máxima potencia recibida en cada una de las frecuencias de las bandas de interés. Luego estas componentes máximas, halladas cada 2 segundos, se graficarán en función del tiempo. Se presentará la gráfica en tercera dimensión y solo en los casos en los que sea relevante se mostrarán las proyecciones en los planos: Potencia-Frecuencia y Potencia-Tiempo. En el plano de la primera proyección mencionada se grafican las frecuencias centrales de los canales utilizados en el estándar IEEE 802.11x, dichas frecuencias se anexan al documento. Así que la proyección Potencia-Frecuencia nos permitirá encontrar que canales son los que presentaron mayor y menor nivel de potencia electromagnética. Por otra parte la proyección Potencia-Tiempo junto con la información del horario en que operaron los equipos médicos durante el tiempo de medición, nos permitirá suponer en algún grado que equipo es el que estaba emitiendo cierta potencia electromagnética registrada en el resultado.
Se registró el máximo espectro agregado cada 2 segundos, para reducir la cantidad de información almacenada. Las mediciones se realizaron de forma automática.
Para la segunda situación planteada, teniendo en cuenta lo mencionado en la definición del problema, se utilizará un modelo estadístico para modelar las pérdidas debido al trayecto. Es decir, es necesario tomar mediciones exhaustivas para determinar el nivel de potencia recibida en las áreas de interés. En éste caso la potencia transmitida por la antena, que se encontrará en una ubicación fija, será constante. Luego será necesario estimar la componente de variación lenta de la señal, de forma que los resultados se puedan utilizar para adaptar modelos propuestos en otros trabajos y solo eventualmente proponer nuevos modelos.
Tanto las mediciones del nivel de interferencia, como las de atenuación debido al trayecto se explican con más detalle en las siguientes secciones.
2. BUSQUEDA DE INFORMACION
2.1 Regulación y Normatividad
Los productos inalámbricos Wi-Fi deben cumplir con el estándar IEEE 802.11, pero también deben satisfacer las restricciones establecidas por los entes reguladores del país en que operaren. De esta forma se pretende que los dispositivos electrónicos sean compatibles electromagnéticamente; así se reduce la probabilidad que un equipo opere incorrectamente debido a los campos electromagnéticos a los que esta siendo sometido. Se procura que la regulación de cada país, basada en las sugerencias de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, promueva la reducción de la interferencia entre los numerosos usuarios de equipos de radio.
Particularmente los equipos que puedan formar parte de una red inalámbrica, deben cumplir con los requisitos operativos, establecidos por los organismos reguladores. Como se mencionó, generalmente las entidades reguladoras de cada país se basan en los estándares creados por institutos internacionales prestigiosos, como el IEEE, para administrar la forma en que operarán las distintas tecnologías.
En Estados Unidos el organismo que regula las comunicaciones es la FCC. Colombia es un país que depende en gran medida de la tecnología y reglamentación que utilice Estados Unidos, por eso la mayoría de los dispositivos de comunicaciones deben cumplir con los requisitos determinados por la FCC. Específicamente las redes inalámbricas de área local solo pueden utilizar equipos avalados por esta entidad2.
2Artículo 11, Resolución 000689; Diario Oficial 45.533 de 28 de Abril de 2004; Ministerio de Comunicaciones - Colombia
Independientemente de la certificación por parte de la FCC para los equipos electrónicos, el espectro electromagnético es propiedad exclusiva del Estado Colombiano y como tal constituye un bien de dominio público que no se puede vender y cuya gestión, administración y control corresponden al Ministerio de Comunicaciones de conformidad con las leyes y decretos vigentes.
Las bandas de interés de éste trabajo, que hacen parte de las bandas conocidas como ISM y UNII, se encuentran dentro del espectro radioeléctrico, el cual conforme a las resoluciones y decretos del Ministerio de Comunicaciones se define como el conjunto de ondas electromagnéticas cuya frecuencia se fija convencionalmente por debajo de 3000GHz y que se propagan por el espacio sin guía artificial.
Las bandas que serán utilizadas en éste proyecto son libres por lo que no hace falta alquilar una parte del espectro radioeléctrico para llevar a cabo el trabajo.
Es necesario contar con un cuadro de atribución de bandas de frecuencias radioeléctricas para la República de Colombia, de tal forma que los diversos servicios de telecomunicaciones inalámbricas, operen en bandas de frecuencias definidas previamente sin que causen interferencia entre si.3 En el cuadro de atribución de bandas de frecuencias se puede observar en que rangos de frecuencia operan los diferentes sistemas. Al analizar la tabla se puede ver cuales son las aplicaciones que trabajan cerca de las bandas de nuestro interés.
3 Ministerio de Comunicaciones, Republica de Colombia; Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencia; 2001.
Cerca de la banda ISM operan:
- INVESTIGACIÓN ESPACIAL (espacio lejano) (espacio-Tierra) - MÓVIL salvo móvil aeronáutico
- RADIOLOCALIZACIÓN
- MÓVIL POR SATÉLITE (espacio-Tierra) Similarmente cerca de la banda UNII operan: - RADIONAVEGACIÓN AERONÁUTICA
- EXPLORACIÓN DE LA TIERRA POR SATÉLITE (activo) - RADIOLOCALIZACIÓN
- INVESTIGACIÓN ESPACIAL - RADIONAVEGACIÓN MARÍTIMA
2.2 Equipos Médicos Relevantes para las Mediciones de
Interferencia o Ruido Electromagnético sobre la Red Inalámbrica
Inicialmente el trabajo se enfocó en la búsqueda de los equipos que pudieran generar ruido o interferencia electromagnética sobre las bandas seleccionadas, según la referencia [1]. Luego los equipos mencionados en la referencia se compararon con los que se encuentran en el hospital, basándonos en el inventario suministrado por el mismo. Posteriormente con la lista de equipos relevantes, se determinaron las áreas más importantes para ésta parte del estudio.
Las áreas en las que se realizaron las mediciones en [1] son:
• Urgencias
• Unidad de Cuidados Intensivos
• Salas de Cirugía
o Resonancia Magnética
o Radiología
Por otra parte los siguientes equipos médicos esporádicamente han reportado un funcionamiento incorrecto debido a interferencia electromagnética, como se menciona en [1].
• Marca pasos.
• Monitores de apnea conocidos como capnógrafos.
• Ayudas auditivas.
• Sillas eléctricas.
• Monitores de gas anestésico.
Las descargas electrostáticas también han generado funcionamiento incorrecto en:
• Calentadores para niños.
• Bombas de infusión.
Otros equipos que probablemente pueden generar interferencia son:
• Hornos microondas.
• Teléfonos inalámbricos o celulares.
• Puntos de acceso.
• Motores.
• Electrocardiógrafos.
• Equipos de rayos X portátiles y fijos.
• Resonancia magnética.
• Equipos de anestesiología.
• Laboratorios para electrodiagnósticos.
• Desfibrilador.
• Unidades electro quirúrgicas (electrobisturís).
• Unidades diatérmicas.
Las 2 últimas unidades en algunos casos pueden producir campos electromagnéticos más fuertes que los generados por los equipos de comunicaciones.
También es importante tener en cuenta que los dispositivos que cumplan con la parte 15 del código de la FCC deben cumplir con las siguientes condiciones:
1. No pueden causar interferencia dañina.
2. Deben aceptar cualquier interferencia recibida.
De ésta forma se espera que un equipo que cumpla con ésta norma pueda operar correctamente en un ambiente electromagnético que presente campos relativamente fuertes, y adicionalmente no genere campos perjudiciales para otros equipos.
Con base en la lista de equipos que se acaba de presentar y el inventario de equipos del HUS, consideramos que los equipos relevantes para las mediciones del nivel de interferencia y ruido electromagnético sobre la red, son los que se presentan a continuación, con una breve descripción de su funcionamiento.
Marcapasos Cardíaco. Es un dispositivo electrónico pequeño de carácter
invasivo que ayuda a que el corazón lata uniformemente. Estimula células especiales dentro del corazón emitiendo impulsos eléctricos. Estas células se denominan células marcapasos. Si algo evita que las células marcapasos ejecuten su función, el corazón no puede latir normalmente.
El marcapasos se comporta como un generador de pulsos eléctricos; los electrodos pueden ser colocados en un vaso sanguíneo del pecho, del cuello o del corazón. El generador del marcapasos va conectado a los electrodos. El tiempo de vida promedio en el que el marcapasos mantiene un estado de operación seguro y confiable dentro del paciente, es de aproximadamente 5 a 10 años. Después de este tiempo es posible que empiece a fallar por cualquier interferencia exterior. En lo posible se deben evitar señales de radiofrecuencia4.
Monitores de Apnea. En el HUS se encuentran en salas de cirugía, en la
unidad de cuidados intensivos y en unidad renal.
Equipos de Anestesiología. Este equipo médico permite elegir y combinar
gases, vaporizar cantidades exactas de gases anestésicos y por lo tanto administrar concentraciones controladas de mezclas a través de las vías respiratorias.
Los aparatos de anestesia son equipos que utilizan componentes microelectrónicos de precisión para poder asegurar que se suministre una cantidad exacta de gas al paciente. Estos equipos se encuentran principalmente en las salas de cirugía y en recuperación pos-operatoria.
Calentadores para Niños. Ubicados en neonatología y salas de partos.
Bombas de Infusión. Dispositivos que regulan las mezclas de medicamentos
que se le suministran a un paciente. Estos equipos están conformados por microprocesadores y circuitos electrónicos en general, de ésta forma facilitan
la administración intravenosa, subcutánea, intraperitoneal e intrarraquídea de drogas y soluciones. Son usadas donde es esencial la precisión.
Los microprocesadores contienen mensajes que alertan de problemas en los componentes o circuitos internos. Mientras este tipo de tecnología ha incrementado la auto vigilancia y las capacidades de monitoreo de infusión de los dispositivos, los mecanismos de bombeo continúan siendo algo anticuados.
Es conveniente evitar la cercanía de fuentes de interferencia electromagnética, tales como teléfonos celulares o inalámbricos, sistemas electrónicos de seguridad, transmisores de radio o televisión. Deben protegerse contra interferencias eléctricas y descargas electrostáticas.
Si la fuente de interferencia es de suficiente magnitud para alterar el funcionamiento de la bomba, puede originarse sobre infusión, subinfusión, o incluso se pueden borrar los parámetros programados.5
Estos equipos se encuentran en casi todas las habitaciones, zonas de cirugía y cuidados intensivos.
Hornos Microondas. En la cocina hay dos, uno en neonatos, en patología, en
la cafetería y otro en salas de cirugía.
Puntos de Acceso. Están instalados en todos los pisos menos en el sótano,
generalmente se encuentran ubicados en los pasillos principales.
Motores. Son utilizados normalmente en centrifugas, que se encuentran
principalmente en patología, laboratorio clínico y microbiología.
Electrocardiógrafos. Un electrocardiógrafo detecta las actividades del
corazón y las reproduce en un gráfico, grabando niveles de voltaje en el tiempo. Cada parte de un electrocardiograma está directamente relacionada con los impulsos eléctricos asociados a los eventos del corazón, y sus variaciones o anomalías pueden a menudo ser trazadas e identificadas en un lugar particular del corazón6.
Los electrocardiógrafos se encuentran ubicados en cardiología, salas de cirugía y urgencias.
Equipos de Rayos X. Los rayos X son una forma de radiación
electromagnética (como la luz), tienen una gran energía en cada fotón y por ello pueden penetrar a través del cuerpo humano y producir una imagen en una placa de fotografía. En este paso a través del cuerpo, se modifica la intensidad de la radiación, por ello al pasar por estructuras densas como el hueso en la placa aparecerá un tono blanco, si la radiación atraviesa estructuras con aire aparece un tono negro. Entre ambas densidades pueden aparecer diferentes tonos de grises, dependiendo de la densidad de la estructura atravesada por los haces de rayos X7.
La mayoría se encuentra en el departamento de imágenes diagnósticas, y salas de cirugía, sin embargo el hospital también posee equipos móviles que pueden estar en cualquier parte del hospital.
Desfibrilador. Es un dispositivo que se utiliza para intentar reanimar a un
individuo inconsciente colocando sobre el pecho dos grandes placas metálicas que, unidas mediante cables a una fuente de voltaje, transmiten
6 Equipos Médicos del Hospital Clínico Universitario de Zaragoza, Revisión: 001.00/1.999
una descarga eléctrica, esta última puede generar una perturbación en el espectro electromagnético, debido a que puede llegar a ser una señal de radiofrecuencia.
La desfibrilación se basa en la aplicación brusca y breve de una corriente eléctrica de alta amplitud, detiene las «arritmias rápidas» cardiacas o el paro en el corazón8.
Este equipo puede estar en cualquier parte del hospital, pero generalmente se encuentran en la unidad de cuidados intensivos, salas de cirugía y urgencias. Solo se activa cuando es estrictamente necesario.
Unidades Electro Quirúrgicas (Electro Bisturí). Están diseñados para producir
energía eléctrica de alta frecuencia. La frecuencia de la señal de los electrobisturís que se encuentran en salas de cirugía es 447KHz.
El funcionamiento durante una operación se concentra en lograr la incisión con el calor obtenido por corriente eléctrica de alta intensidad. Este equipo se encuentra ubicado en todas las salas de cirugía del hospital, incluyendo las cirugías ambulatorias.
El fenómeno conocido como ultratérmia, es debido a una fuga de corriente eléctrica a través de la lona húmeda de la camilla del paciente, mojada con algún agente líquido conductor, ya sea sueros salinos, orina, etcétera. El resultado de esta fuga es una curva de temperatura que puede alcanzar los
8 Lucy Jo Atkinson ,"Biotechnology : Specialized surgical Tools",Chapter 10 , Berry & Kohn's
100ºC. Toda parte metálica puede servir como emisor de ondas radioeléctricas9.
2.3 Recolección de Información del Problema Particular
2.3.1 Visita al HUS.
El hospital se encuentra ubicado en un área de 8.500 metros cuadrados, pero su área total construida es de 15.600 metros cuadrados. Se encuentra dentro del gran proyecto Ciudad Salud, esta ubicado cerca del Instituto Nacional de Cancerología, del Hospital de la Misericordia, del Hospital Santa Clara y del Instituto Materno Infantil10.
Figura 1. Ubicación geográfica del HUS
9AAGL Technical Bulletin Committee ,"Electrosurgical Safety",AAGL Technical Bulletin , January,1995 , nº1 pages 1-7.
2.3.2 Descripción de los Pisos.
Ya descrita la ubicación geográfica del HUS, se dará a una descripción de cada uno de los pisos.
2.3.2.1 Piso 1
Las placas que lo separan del sótano y el segundo piso son hechas de concreto. Algunas de las paredes están blindadas en plomo en la zona de imágenes diagnósticas, tiene dos pasillos, uno de ellos une las alas sur y norte; mientras el otro va de oriente a occidente.
Este piso tiene acceso a 8 escaleras, aunque solo la principal y otras dos ubicadas en las alas sur y norte comunican todos los pisos. Existen 3 ascensores que comunican todos los pisos. Los dos ascensores principales están ubicados cerca de la zona de radiología, en el primer piso, son utilizados por pacientes, visitantes, personal médico y administrativo del hospital; el otro ascensor solo se utiliza para el transporte de material séptico.
En este piso se encuentran ubicados los departamentos de:
• Sistemas.
• Imágenes diagnósticas.
• Laboratorio clínico y banco de sangre.
• Bacteriología. • Patología. • Capilla. • Hematología. • Depósito. • Almacén administrativo.
2.3.2.2 Piso 2
En este piso funcionan las siguientes dependencias:
• Hospitalización pos-quirúrgica para hombres (Habitaciones).
• Hospitalización pos-quirúrgica para mujeres (Habitaciones).
• Habitaciones para estudiantes y médicos.
• Servicios administrativos.
• Unidad de cuidados intensivos.
• Salas de recuperación post – quirúrgica.
• 8 Salas de cirugía.
2.3.2.3 Piso 3
Los pasillos de éste piso son similares a los de los niveles 1 y 2, pero la distribución interna varia con respecto a los dos pisos anteriores.
En este piso se encuentran las siguientes dependencias:
• Ortopedia.
• Habitaciones de ortopedia.
• Habitaciones de maternidad.
• Salas de cirugía, para maternidad.
• Ginecología.
• Neonatología.
2.3.2.4 Piso 4
En este piso se encuentran las siguientes dependencias:
• Neurología.
• Urología. • Gastroenterología. • Unidad renal. • Cardiología. • Neumología. • Medicina interna. • Inmunología. • Secciones administrativas.
• Habitaciones de pacientes en las alas sur y norte.
2.3.2.5 PISO 5
El 70% de este piso corresponde a habitaciones, la otra parte corresponde a:
• Medicina interna.
• Biblioteca.
2.3.2.6 SOTANO
Esta área del hospital es muy parecida al primer piso, pero cuenta con un poco más de área y más departamentos.
Los pasillos son iguales a los del resto del edificio pero la distribución interna es muy diferente.
En este nivel funcionan las siguientes unidades:
• Urgencias.
• Consulta externa.
• Auditorio.
• Farmacia. • Deposito de drogas. • Subestación eléctrica. • Cocina. • Almacén general. • Cuarto de máquinas. • Lavandería.
3. SISTEMA IMPLEMENTADO PARA TOMAR LAS
MEDICIONES
3.1 Recursos Requeridos
3.1.1 Dos Antenas Omnidireccionales Tipo Vela (2.4GHz – 2.5GHz)
Las antenas CUSHCRAFT S2403B son las utilizadas para permitir la comunicación entre el transmisor y el receptor, en el caso de las mediciones para caracterizar la atenuación del canal. En las mediciones del nivel de interferencia simplemente se utiliza una de ellas como antena receptora. El patrón de radiación y las características de la antena, se presentan a continuación11:
Figura 2. Patrones de radiación para antenas de 2.4GHz-2.5GHz
3.1.2 Dos Antenas Omnidireccionales Tipo Vela (5.15 GHz – 5.35 GHz)
Las antenas CUSHCRAFT S5153BP tienen el mismo uso que las antenas anteriores. Sus características son12:
Figura 3. Patrones de radiación para antenas de 5.15GHz-5.35GHz
3.1.3 Analizador de Espectros HP8595E
Este equipo nos permite visualizar el espectro de la señal de entrada, entre 9KHz y 6.5GHz o en un intervalo menor. Posee un puerto de comunicación
GPIB, que permite intercambiar información con un computador que tenga puerto PCMCIA.
Antes de realizar las mediciones con el analizador de espectros, éste equipo fue calibrado en una empresa fidedigna.
3.1.4 Cable de conexión LMR 600
Este cable es necesario para la conexión de la antena S2403B con el analizador de espectros.
Figura 4. Cable de conexión LMR 600 Este cable es ideal para cableados cortos de alimentación de antenas, ya que genera una baja atenuación.
3.1.5 Generador de Señales de Onda Continua
Figura 5. Generador de Señales
La referencia seleccionada es Anritsu 68047C, ya que permite generar una onda sinusoidal continua de 2,4245GHz y de 5,29GHz. La máxima potencia de salida es 20 dBm.
Este dispositivo va a ser utilizado en las mediciones de pérdidas debido al trayecto como transmisor.
3.1.6 Tarjeta de Comunicación (PCMCIA-GPIB)13
Figura 6. Tarjeta PCMCIA-GPIB
Esta tarjeta puede ser utilizada por ejemplo para controlar instrumentos de medición programables, como en el caso del sistema implementado. El estándar que utiliza el sistema de comunicación es IEEE 488.2.
Especificaciones técnicas:
NI PCMCIA – GPIB for Windows 2000/XP/Me/98 GPIB Interfase para PCMCIA
TNT4882C ASIC
Bajo consumo de potencia
Compatible con los estándares IEEE 488.1 e IEEE 488.2 Condiciones de máximo rendimiento:
Tasa de muestreo: 20MHz Resolución Timestamp: 50ns
Dimensiones: Tarjeta para PEC tipo II Conector I/O: Cable de 24 pines
3.1.7 Computador Portátil
El ordenador tiene un puerto PCMCIA, a través del cual se conectara la tarjeta de comunicación GPIB-PCMCIA. También es necesario que cuente con LabVIEW, para que pueda ejecutar los programas de adquisición
desarrollados. La versión utilizada fue LabVIEW 7.0. Por último es necesario que tenga la suficiente memoria para el almacenamiento de los datos.
3.1.8 Programas Desarrollados
Las mediciones del nivel de interferencia y ruido electromagnético se desarrollarán de forma automática, siguiendo el procedimiento especificado anteriormente en la sección Planteamiento de la Solución.
En cuanto al programa de adquisición de datos para desarrollar los modelos de atenuación, la recolección de información se realiza de manera semiautomática, de modo que el operario pueda desplazar el sistema de medición la distancia adecuada antes de medir y almacenar el nivel de potencia recibida. Es decir, es necesario que el operario desplace el sistema de medición un centímetro o 0.5cm entre 2 mediciones consecutivas, dependiendo de la frecuencia en la que se están tomando las mediciones. El análisis realizado para determinar los valores anteriores se presenta en la sección Descripción de la Metodología de Medición y de la Ubicación de los
Módulos Transmisor y Receptor para desarrollar el Modelo de Atenuación,
que se encuentra más adelante.
3.1.9 Equipos de protección
14Para que los equipos empleados no sufran ningún problema relacionado
con la calidad de la potencia, como pueden ser cortes de energía, señales transitorias, fenómenos conocidos como sags, surge o armónicos en la red, se utilizaron los siguientes equipos de protección:
3.1.9.1 UPS
Este dispositivo es una fuente de potencia ininterrumpida, como lo indican sus siglas en inglés. Nos permite reducir el riesgo de daño, en equipos como el analizador de espectros, en caso que falle el fluido
eléctrico en el hospital. De igual manera es útil para desplazar los equipos rápidamente sin necesidad de apagarlos. Adicionalmente cumple la función de estabilizador de voltaje.
3.1.9.2 Supresor de Picos
Con este dispositivo de protección pretendemos que los fenómenos relacionados con transientes, cortes en la forma de onda y picos relacionados con sobrevoltajes de corta duración que son comúnmente llamados picos de voltaje, sean controlados.
3.2 Sistema Automático De Mediciones
3.2.1 Necesidad del Sistema
Las mediciones que se plantearon podrían hacerse manualmente, sin embargo se necesitaría un tiempo mayor para realizar el trabajo y aumentaría la probabilidad de cometer errores en las mediciones, debido a errores de transcripción por ejemplo.
El sistema implementado permite reducir el tiempo requerido para realizar las mediciones, y nos ofrece una mayor confiabilidad en las mismas.
El programa para medir la interferencia y el ruido electromagnético realiza las mediciones de forma automática. Por otra parte, en el programa con el que se toman los datos para desarrollar los modelos de atenuación es necesaria la intervención humana, para permitir ubicar el sistema sucesivamente en posiciones adecuadas, ya que el módulo de medición debe desplazarse 0,5cm o un centímetro entre mediciones sucesivas. Se descartó la posibilidad de desarrollar un programa totalmente automático, en el que se tomaran mediciones del nivel de potencia recibida cada vez que transcurriera cierto intervalo de tiempo constante, porque era demasiado difícil controlar la velocidad del módulo receptor de manera adecuada.
3.2.2 Arquitectura Del Sistema
En la siguiente figura se presenta la arquitectura del sistema utilizado para
realizar las mediciones del nivel de ruido e interferencia electromagnética.
Figura7. Arquitectura planteada para las mediciones del nivel de interferencia y ruido electromagnético Inicialmente la señal es recibida en la antena receptora, que está diseñada para las frecuencias de interés. Luego el analizador de espectros halla la composición espectral de la señal; por último ésta información es enviada al portátil a través del sistema de comunicación GPIB, para ser almacenada. La configuración del analizador de espectros se especifica desde el computador portátil antes de la medición.
La arquitectura del sistema utilizado en las mediciones de atenuación debida al trayecto se muestra a continuación.
En éste tipo de mediciones simplemente se agrega el módulo transmisor, que consta del generador de señales, los cables de conexión y la antena. En las mediciones del nivel de interferencia y ruido electromagnético, la antena se va a ubicar a 3 metros del equipo seleccionado o en la zona en la cual se busca hacer la medición.
Figura 9. Ubicación de los equipos para las mediciones de Interferencia y ruido electromagnético
3.2.3 Descripción de los Programas
3.2.3.1 Programa para realizar las Mediciones del Nivel de Interferencia y Ruido Electromagnético
La siguiente figura presenta el panel frontal del instrumento virtual desarrollado.
El algoritmo implementado en el programa se presenta en la siguiente figura.
Figura 11. Algoritmo para la adquisición de datos del nivel de interferencia y ruido electromagnético
1. Conectar todos los dispositivos que se utilizaran en las mediciones
2. Fijar la dirección del analizador de espectros utilizando el dispositivo GPIB
3. Inicializar el programa
4. Configuración del tiempo de adquisición
5. Configurar la frecuencia Central
6. Configurar el Span
7. Se toma la máxima potencia durante 2 segundos
8. Se almacenan el espectro de máxima potencia Error ? 1 1
9. Se gráfica la máxima potencia en función de la frecuencia y del tiempo. Transcurrió tiempo de adquisición FIN SI NO NO SI
La programación sobre LabVIEW se realiza de manera gráfica. Los principales bloques del programa se presentan a continuación.
Figura 12. Etapa de configuración del analizador de espectros
Figura 14. Fragmento de la etapa final para graficar el espectro
3.2.3.2 Programa de Adquisición de Datos para hallar los Modelos de Atenuación
A través del siguiente panel frontal se pueden realizar y observar las mediciones de pequeña escala, para cada ubicación del módulo transmisor y módulo receptor.
La configuración de la operación del analizador de espectros, se estableció a través de una etapa similar a la utilizada en el programa de medición del nivel de interferencia y ruido electromagnético; sin embargo para estas mediciones se utiliza la configuración de Cero Span, para facilitar el procesamiento de la información.
Una vez se ha establecido la configuración del analizador de espectros, se adquiere la señal, cuando el usuario lo determine, se almacena y se grafica.
El algoritmo implementado en el programa se muestra a continuación.
Figura 17. Algoritmo para la toma de mediciones de atenuación
1. Conectar todos los dispositivos que se utilizaran en las mediciones
2. Fijar la dirección del analizador de espectros utilizando el dispositivo GPIB
3. Comunicar todos los dispositivos y dar inicializar desde el software
4. Configurar tiempo de barrido
5. Determinar la frecuencia central
6. Configurar el span
7. Configurar el ancho de banda de video y el ancho de banda resolución
8. Para cada intervalo de distancia X, se oprimirá enter, para guardar el dato de la potencia en ese punto
10. Promedia las mediciones Error ? 1 1 Número de mediciones Necesarias ? 9. Graficar FIN SI SI NO NO
4. METODOLOGIAS DE MEDICION Y RESULTADOS
4. 1 Mediciones del Nivel de Interferencia y Ruido
Electromagnético
4.1.1 Selección de los Equipos o Areas en el HUS
A partir de la comparación de la información contenida en [1] y el inventario de equipos del HUS, consideramos que los siguientes lugares son los más importantes para realizar las mediciones de nivel de interferencia y ruido electromagnético.
4.1.1.1 Sótano: Area de Urgencias.
Equipos: Monitores de signos vitales y ventiladores artificiales.
4.1.1.2 Piso 1: Unidad de Imágenes diagnósticas, laboratorio clínico,
patología.
Equipos: TAC, rayos X, ecógrafo, mamógrafo y centrifugas.
4.1.1.3 Piso 2: Unidad de cuidados intensivos, salas de cirugía y pasillo
entre ellas.
Equipos: desfibrilador, electrobisturí, monitores de apnea.
4.1.1.4 Piso 3: Salas de cirugía para maternidad, neonatología y pasillos
cercanos.
Equipos: desfibrilador, electrobisturí, incubadoras, monitores de signos vitales, lámparas diatérmicas y calentadores para niños.
4.1.1.5 Piso 4: Unidad Renal y Cardiología.
Equipos: desfibrilador, electrocardiógrafo, equipo de diálisis, equipos de laparoscopia.
4.1.1.6 Piso 5: Pasillos, sala de cuidado intermedio, cuartos de pacientes
con equipos eléctricos y electrónicos.
4.1.2 Metodología Empleada
Para todas las mediciones del nivel de interferencia se ubicó la antena receptora en una posición fija, y se registró la magnitud del espectro de la señal recibida en las bandas de interés, de la forma que se describió en la sección Planteamiento de la Solución. Se tomaron mediciones en intervalos de tiempo en los cuales los equipos cercanos estaban operando y ocasionalmente en periodos en los que estaban encendidos pero no estaban realizando un examen como tal. A lo largo de estas mediciones no se apagaron ni los Puntos de Acceso ni las PDA´s, porque la señal emitida por alguno de estos dispositivos puede ser parte de la interferencia a la que está sometido otro.
Se tomaron mediciones en las bandas limitadas por las siguientes frecuencias 2.4GHz – 2.4835GHz y 5.15GHz – 5.35GHz. En el resto del documento nos referiremos al primer intervalo de frecuencias como Banda 1 y al segundo como Banda 2. Las antenas empleadas están diseñadas específicamente para las frecuencias de interés y se ubicaron verticalmente. El centro de la antena empleada en las mediciones de la Banda 1 se encontraba a 1.01m del piso; en el caso de la Banda 2 ésta distancia era de 79cm.
Se esperaba que no se presentara ningún nivel significativo de potencia en la Banda 2, por lo que las mediciones que se realizaron en esta banda solo abarcaron una hora o menos. Por otra parte, en la Banda 1 se realizaron mediciones a lo largo de 2 horas, generalmente.
Las mediciones de interferencia y ruido electromagnético se tomaron utilizando la siguiente configuración para el analizador de espectros.
Banda 1 Banda 2 Frecuencia central 2.44175 5.25GHz Span 83.5MHz 200MHz Ancho de banda de resolución15 3MHz 3MHz
Ancho de banda de video16 1MHz 1MHz
Tiempo de barrido 20ms 20ms
Tabla 1. Configuración del analizador de espectros en las mediciones del nivel de Interferencia y ruido electromagnético
4.1.3 Presentación y Análisis de las Mediciones del Nivel de Interferencia o Ruido Electromagnético
En éste trabajo se considera que la interferencia electromagnética está conformada por todas las señales que fueron emitidas por un equipo de comunicaciones, por ejemplo una AP, sin que éste último equipo se encuentre intercambiando información con otro dispositivo, y adicionalmente la señal emitida afecte la comunicación entre otros equipos. Por otra parte, se considera que el ruido está constituido por señales emitidas por dispositivos que no sean equipos de comunicaciones, por ejemplo hornos microondas, o por fuentes naturales.
Las mediciones realizadas y el análisis correspondiente se presentan a continuación. Es conveniente aclarar que cada numeral que se presenta, se compone de mínimo una medición en la Banda 1 y una en la Banda 2; sin embargo en algunos casos se realizaron mediciones adicionales. La hora se
15 Se configuró el analizador de espectros para que determinara éstos valores automáticamente
16 Se configuró el analizador de espectros para que determinara éstos valores automáticamente
da en formato de 24 horas por día. Para cada medición se presentan las proyecciones mencionadas en la sección Planteamiento de la Solución cuando es relevante.
Para hallar la potencia recibida en antena en las mediciones de la Banda 1, es necesario sumar la atenuación del cable (LMR 600) conectado al analizador de espectros (0,74dB17) y restar la ganancia de la antena(3.dBd + 2,14 = 5,14 dBi). Es decir que a las mediciones que se presentan a continuación es necesario restar 4,4dB, para obtener el valor de la potencia recibida en antena. Similarmente en la Banda 2 es necesario restar 5dB, ya que la pérdida introducida por el cable utilizado en éste tipo de mediciones está dada por 0,06 frecuencia[GHz]18.
4.1.3.1 Ubicación de las antenas receptoras: frente a la sala de reanimación y traumas, que se encuentra en el sótano dentro de la unidad de urgencias.
4.1.3.1.1 Banda 1.
Fecha: Miércoles 6 de Abril de 2005. Hora inicial: 9:08
Tiempo de Medición: 2 horas. Ubicación del sistema de medición:
La antena se ubicó frente a la sala de reanimación y traumatología, en el pasillo este-oeste de la zona de urgencias. (Ver cuadro), las coordenadas fueron:
- 1,99m contra la esquina inferior izquierda de la columna de la pared norte-este. - 7,26m contra la pared este.
17 Valor medido en Metricom.Ltda 18 www.johnsonsomp.com
- La distancia de la antena al techo fue 1,19m.
Inicialmente, se tenían en funcionamiento los siguientes equipos:
11 bombas de infusión, 3 monitores de signos vitales, un ventilador y un punto de acceso.
Resultado:
La máxima potencia medida, en el analizador de espectros, es aproximadamente -47dBm, se observa que a lo largo de las 2 horas de medición, la potencia electromagnética estuvo concentrada cerca de los canales 10, 11 y 12, alrededor de 2.46GHz. En principio no se conoce la fuente de la radiación con certeza, pero se sabe que los puntos de acceso dentro del hospital están configurados para funcionar en los canales 1, 6 y 11, por lo que se cree que la parte de la medición mencionada corresponde a la señal del AP ubicado en la unidad de urgencias, el cual aunque no se este
comunicando con ningún dispositivo envía tramas baliza. Inicialmente se pensó que AP estaba apagado porque la caja en la que estaba ubicado no permitía ver sus leds externos, los cuales titilan cuando se presenta actividad. Se creía que la señal provenía de la ventana ubicada cerca del AP, y probablemente era emitida por algún AP en un piso superior. Esta idea se descartó luego que se confirmó en el departamento de sistemas que el AP en la unidad de urgencias efectivamente estaba activo. También se consideró la posibilidad que la radiación fuera emitida desde el interior de la sala de reanimación y traumas, pero observando los resultados de las mediciones en los numerales 4.1 y 7.1 se comprobó que la fuente no podía estar allí. En dichas mediciones se encontraban activos los mismos equipos que en ésta medición, pero no se detectó potencia electromagnética superior al piso de ruido.
Para corroborar la hipótesis según la cual la señal registrada es emitida por el AP ubicado en la unidad, se realizaron las siguientes mediciones, por un lapso de tiempo menor.
Medición en cerca del AP
La radiación efectivamente está centrada en el canal 11.
Medición a la salida de la unidad de urgencias, es decir lejos del AP, durante 30 minutos.
Esta última medición se realizó el martes 19 de abril, a las 18:31. La duración fue de 30 minutos. El sistema de medición se desplazó temporalmente hacia el minuto 9 debido al ingreso de una camilla a la unidad. Como se puede observar no se detectó ninguna señal similar a las que se encontraron en las mediciones anteriores, en las cuales el sistema se encontraba más cerca del AP, lo que nos sugiere que la radiación es emitida por ese dispositivo.
Para corroborar que el punto de acceso estuviera funcionando cuando se realizó la medición anterior, se tomo una nueva medida, por solo 5 minutos, cerca de la columna en la que está ubicado el AP. El resultado fue el siguiente.
La máxima potencia medida esta cerca de la registrada el 6 de abril en una ubicación similar, lo que permite deducir que en ambos casos el AP se encontraba encendido. Además, el 19 de abril también se verificó que durante el tiempo de medición se encontraran titilando los leds del AP, con lo que se comprobó que se estaba generando actividad.
4.1.3.1.2 Banda 2.
Fecha: Miércoles 6 de Abril de 2005. Hora inicial: 12:17
Tiempo de Medición: una hora. Ubicación del sistema de medición:
- 2,01m contra la esquina inferior izquierda de la columna de la pared norte-este (Ubicación Geográfica medición 1.1).
- La distancia de la antena al techo fue 1,41m.
Equipos funcionando en la sala de reanimación y traumas: Los mismos que en la medición 1.1.
No se detectó un nivel de potencia significativamente mayor que el piso de ruido.
4.1.3.2 Ubicación de las antenas receptoras: frente a la sala de observación para mujeres, ubicada en el sótano dentro de la unidad de urgencias.
El AP mencionado en la medición 1 se encontraba funcionando permanentemente.
4.1.3.2.1 Banda 1
Fecha: Miércoles 6 de Abril de 2005. Hora inicial: 14:26
Tiempo de Medición: Una hora. Ubicación del sistema de medición:
La antena se ubicó sobre un pasillo del departamento de urgencias, al frente de la jefatura de enfermería. (ver cuadro), las coordenadas se describen a continuación. - Ubicación de la antena
7,05m.
- Con respecto a la referencia PR2 0,16m. - La distancia de la antena al techo fue 1,19m.
Las condiciones de medición fueron las mismas que para el caso de la Banda 2, excepto porque la medición fue realizada por un periodo de 2 horas. Las condiciones de medición para la Banda 2 se describen en el numeral 2.2.
Parece despreciable, pero en la proyección Potencia-Frecuencia se puede observar una pequeña concentración de potencia alrededor de 2.46GHz, justo la misma frecuencia alrededor de la cual se encontró radiación significativa en el numeral 1.1. Es decir se puede suponer que la fuente era el mismo AP; sin embargo la señal se ve atenuada probablemente porque la columna, en la que se encuentra el dispositivo, evita en parte que la señal sea recibida en este punto de medición, además el AP se encuentra dentro de una caja metálica por razones de seguridad.
4.1.3.2.2 Banda 2.
Fecha: Miércoles 6 de Abril de 2005. Hora inicial: 14:26
Tiempo de Medición: Una hora.
Con respecto al mapa de ubicación geográfica del numeral 2.1 Antena con respecto al punto PR1 = 7.05m
Antena con respecto al punto PR2 = 0.84m Distancia de la antena al techo 1,41m.
Durante la medición, una bomba de infusión se encontraba cerca de la antena receptora. El dispositivo médico estuvo funcionando entre el minuto 5 y el minuto 60. La distancia entre la antena y la bomba de infusión fue de 1.25m durante los primeros 4 minutos, luego fue de 1.32m.
No existen zonas para destacar de los datos obtenidos, la zona oscura corresponde a errores de graficación. El piso de ruido generalmente esta por debajo de -65dBm. Por accidente una camilla golpeó la base de la antena aproximadamente en el minuto 6 sin embargo no se observa ningún tipo de cambio en la gráfica final, como se esperaba.
4.1.3.3 Ubicación de las antenas receptoras: Radiología, salida pasillo sur.
4.1.3.3.1 Banda 1.
Fecha: Jueves 7 de Abril de 2005. Hora inicial: 11:54
Tiempo de Medición: 2 horas. Ubicación del sistema de medición:
La antena se ubicó a la entrada del departamento de imágenes diagnosticas sobre el pasillo este-oeste, frente a la sala de procedimientos (norte).
(ver cuadro), las coordenadas fueron:
- Antena con respecto al punto PR3 la distancia fue de 0.19m. - La distancia de la antena al techo fue 1,44m.
La tarjeta de red inalámbrica del computador portátil utilizado no encuentra una conexión disponible.
Resultado:
No se detectó ningún nivel significativo de potencia aunque en algunas de las salas dentro de la unidad de radiología se estaban realizando diversos procedimientos con equipos de rayos x. Es necesario anotar que en la sala en la que se ubicó el sistema de medición no había equipos funcionando, además todas las paredes de la unidad contienen placas de plomo, se cree que por esta razón no se detectó ningún tipo de señal.
4.1.3.2.2 Banda 2.
Fecha: Jueves 7 de Abril de 2005. Hora inicial: 14:25
Utilizando la misma ubicación geográfica para la medición 3.1, se tiene que la distancia entre la antena receptora y el punto de referencia PR3 es 0.54m. La distancia de la antena al techo era 1.685m, las condiciones de medición fueron las mismas que en el numeral 3.1.
Resultado:
La ubicación se seleccionó para medir el nivel de radiación que salía de la unidad de radiología, como conclusión se encontró que no existe ningún tipo de radiación significativa en ninguna de las bandas estudiadas, como se esperaba ya que los rayos X tienen frecuencias del orden de 1016Hz.
4.1.3.4 Ubicación de las antenas receptoras: Dentro de la Sala de Reanimación, que hace parte de la unidad de urgencias.
4.1.3.4.1 Banda 1.
Fecha: Jueves 7 de Abril de 2005. Hora inicial: 15:44
Tiempo de Medición: 2 horas.
Ubicación del sistema de medición: La antena se ubicó entre la sala de reanimación y la sala de traumas. (ver cuadro), las coordenadas fueron: Distancia de la antena al punto de referencia PR4 0.91m.
Distancia de la antena al punto de referencia PR5 = 0.84m.
Equipos activos dentro de la sala: una bomba de infusión y 2 monitores de signos vitales. Excepto por el ventilador, son los mismos equipos que se encontraban funcionando en la medición del numeral 1.1.
4.1.3.4.2 Banda 2.
Fecha: Jueves 7 de Abril de 2005. Hora inicial: 18:01
Tiempo de Medición: una hora.
Utilizando la misma ubicación geográfica que en la medición 4.1, se tiene que la distancia entre la antena receptora y el punto de referencia PR4 es 1.16m.
Equipos activos dentro de la sala: una bomba de infusión, un endoscopio y 3 monitores de signos vitales. La medición se realizó en el cuarto occidental mientras que en el cuarto oriental, al que se puede llegar a través de un pasillo, se practicaba una endoscopia. La ubicación de los equipos fue la misma que para las hechas para la banda 1.
No se obtuvo actividad relevante.
4.1.3.5 Ubicación de las antenas receptoras: Sala de cuidado intermedio, ubicada en el quinto piso.
4.1.3.5.1 Banda 1.
Fecha: Martes 19 de Abril de 2005. Hora inicial: 22:10
Tiempo de Medición: una hora Ubicación del sistema de medición:
La antena se ubicó en la parte norte de la sala de cuidados intermedios (ver cuadro), las coordenadas fueron:
Distancia entre el receptor y el punto de referencia PR7 4.47m.
La distancia entre el techo y la antena 1.72m.
Equipos activos dentro de la sala: 3 bombas de infusión y 2 monitores de signos vitales.
Resultado:
No se recibieron señales superiores al piso de ruido.
En la siguiente medición, realizada el sábado 9 de abril a las 12:51, el monitor de signos vitales indicaba que se estaba presentando saturación del nivel de oxígeno en la sangre del paciente aproximadamente durante los primeros 2 minutos, en los últimos 3 minutos la operación del equipo fue normal.
No se observa un cambio significativo entre los espectros adquiridos cuando el monitor activa su alarma para indicar saturación de oxígeno o cuando la desactiva, como se esperaba.
4.1.3.5.2 Banda 2.
Fecha: Sábado 9 de Abril de 2005. Hora inicial: 15:20
Tiempo de Medición: una hora.
Utilizando la misma ubicación geográfica para la medición 5.1, se tiene que la distancia entre la antena receptora y el punto de referencia PR7 es 4.93m. Las condiciones de medición fueron bastante similares a las de la medición 5.1, sin embargo en éste caso la alarma de saturación de oxígeno se activo del minuto 17 al 20, del 26 al 28, en el minuto 35 y del 53 al 59.
4.1.3.6 Ubicación de las antenas receptoras: Unidad de Cuidado Intensivo.
4.1.3.6.1 Banda 1.
Fecha: Martes 19 de Abril de 2005. Hora inicial: 23:47
Tiempo de Medición: una hora. Ubicación del sistema de medición:
La antena se ubicó frente a la cama 292 esquina noreste de la sala. (ver cuadro), las coordenadas fueron:
Distancia del receptor con respecto al punto de referencia PR8 1.15m.
Distancia del receptor con respecto al punto de referencia PR9 1.07m.
Altura desde el centro de la antena al techo: 1.46m.
Durante el periodo de medición estaban operando los siguientes equipos en la unidad: 9 bombas de infusión, 2 ventiladores artificiales y 6 monitores de signos vitales.
Resultado: