capítulo ii el proyecto
Anuncio
Universidad Tecnologica de Queretaro Digitally signed by Universidad Tecnologica de Queretaro DN: cn=Universidad Tecnologica de Queretaro, c=MX, o=Universidad Tecnologica de Queretaro, ou=UTEQ, [email protected] Date: 2007.05.21 18:01:15 -06'00' UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Voluntad ● Conocimiento ● Servicio CONSTRUCCIÓN DEL APARATO “INTELECT TENS” CLÍNICA NEURÓLOGICA DE QUERÉTARO Reporte de Estadía para obtener el Título de Técnico Superior Universitario en Electrónica y Automatización PATRICIA GÓMEZ MARTÍNEZ Santiago de Querétaro, Qro. Agosto de 2006 2 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Voluntad ● Conocimiento ● Servicio CONSTRUCCIÓN DEL APARATO “INTELECT TENS” CLÍNICA NEURÓLOGICA DE QUERÉTARO Reporte de Estadía para obtener el Título de Técnico Superior Universitario en Electrónica y Automatización ASESOR DE LA EMPRESA DR. FAUSTINO LLAMAS IBARRA ASESOR DE LA ESCUELA ING. MANUEL MELÉNDEZ ROMERO ALUMNO PATRICIA GÓMEZ MARTÍNEZ Santiago de Querétaro, Qro. Agosto de 2006 3 AGRADECIMIENTOS Me gustaría agradecer a mis padres, Estela Martínez Orozco y Julián Gómez Rico por el apoyo que siempre he tenido de ellos, por los valores que me inculcaron los cuales me han servido para alcanzar metas, y a toda mi familia por apoyarme en que yo siguiera estudiando. Le agradezco a mi asesor de estadía el Ing. Manuel Meléndez por ayudarme en todo el proceso. A mi tutor Ubaldo Flora, le agradezco haberme apoyado en todo momento; y también a mis compañeros del grupo E-39. Les agradezco a todos los maestros de la carrera de Electrónica y Automatización por haberme ayudado en todo momento, lo cual siempre tendré presente y aprecio mucho. Agradezco a la clínica neurológica de Querétaro, ya que me brindaron las facilidades necesarias para desarrollar mi proyecto, y me apoyaron en todo lo que estuvo a su alcance. 4 ÍNDICE AGRADECIMIENTOS ÍNDICE INTRODUCCIÓN CAPÍTULO I. ANTECEDENTES GENERALES DE LA EMPRESA Pág. 1.1 Antecedentes de la empresa ...................................................................11 1.2 Misión.....................................................................................................11 1.3 Visión .....................................................................................................11 1.4 Política de calidad...................................................................................12 1.5 Organización...........................................................................................12 1.6 Campo de desarrollo nacional ...............................................................13 1.7 Proceso general de producción ...............................................................14 CAPÍTULO II. EL PROYECTO 2.1 Antecedentes...........................................................................................17 2.2 Definición del proyecto .........................................................................17 2.3 Objetivo ..................................................................................................18 2.4 Alcance ...................................................................................................18 5 2.5 Plan de trabajo .......................................................................................19 2.5.1 Separación de actividades.........................................19 2.5.2 Secuencia de actividades ..........................................19 2.5.3 Asignación de tiempos .............................................20 2.5.4 Gráfica de Gantt ......................................................21 CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO 3.1 Diodos.........................................................................................23 3.1.1 Diodo LED ..................................................................24 3.1.2 El relee. ........................................................................25 3.2 Ne555 .........................................................................................25 3.2.1 Comparadores ..............................................................29 3.2.2 Divisor de tensión ........................................................30 3.2.3 Transistores.................................................................31 3.3 Biestable Ne555..........................................................................32 3.3.1 Multivibrador biestable Ne555 ....................................35 3.4 Analgesia eléctrica......................................................................37 3.5 Neurofisiología del dolor............................................................38 3.6 Teoría de la puerta ......................................................................39 3.7 Estimuladores nerviosos .............................................................42 CAPÍTULO IV. DESARROLLO DEL PROYECTO 6 4.1 Diagramas ..................................................................................61 4.1.1 Diagrama en ultiboard .................................................61 4.2 Multivibrador astable...................................................................62 4.3 Circuito del aparato TENS ..........................................................64 4.4 Circuito terminado.......................................................................66 4.5 Fcionamiento del aparato TENS ................................................76 CAPÍTULO V. ACTIVIDADES DIVERSAS 5.1 Actividades .................................................................................80 CAPÍTULO VI. EVALUACIÓN ECONÓMICA Y RESULTADOS OBTENIDOS 6.1 Evaluación económica................................................................82 6.2 Resultados obtenidos ..................................................................83 CONCLUSIONES Conclusiones.....................................................................................85 BIBLIOGRAFÍA Bibliografía.......................................................................................87 GLOSARIO Glosario ............................................................................................89 7 INTRODUCCIÓN En la actualidad, existen infinidad de aparatos para rehabilitación médica. En este reporte se mostrarán las funciones del aparato “Intelect Tens” y se explicará la construcción del circuito eléctrico que hace la función TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation). Dicho aparato genera pulsos, los cuales son aplicados por medio de electrodos colocados muy próximos a las terminales nerviosas del cuerpo humano, con el fin de rehabilitar nervios atrofiados y controlar dolores. A continuación, se comenzará por explicar las partes del aparato y cómo surgió la Clínica Neurológica de Querétaro. En el capítulo I se hablará sobre los antecedentes de la Clínica Neurológica de Querétaro. En el capítulo II se mostrará cómo surge la necesidad de elaborar este proyecto, así como la planeación completa de éste. 8 En el capítulo III se abordan las definiciones necesarias para comprender el proyecto. En el capítulo IV se describirá el desarrollo del proyecto, así como los circuitos eléctricos utilizados. En el capítulo V se describirán las actividades realizadas en la empresa, que no corresponden al proyecto. Se presenta la evaluación y resultados obtenidos en el capítulo VI. Finalmente se presentan las conclusiones a las que se llegaron después de todo el proceso. 9 CAPÍTULO I ANTECEDENTES GENERALES DE LA EMPRESA 10 1.1 Antecedentes de la empresa La clínica neurológica de Querétaro surge en 1989 debido a la necesidad en Querétaro de contar con atención neurológica para pacientes con lesiones congénitas, causadas por accidentes o degenerativas, así como proporcionar el servicio de diagnostico y rehabilitación con trato humano y código de ética, teniendo como objetivo prioritario el bienestar del paciente en todo momento y circunstancia. 1.2 Misión1 La clínica neurológica de Querétaro es una institución que busca satisfacer las necesidades de salud neurológica y mental brindando servicios integrales de calidad aplicando y desarrollando tecnología de punta. 1.3 Visión Integrar la atención medica multidisciplinaria para mejorar la calidad de vida de los pacientes, con diagnostico y tratamientos acertados y oportunos, con tecnología de punta consecuente de una eficiente administración de sus recursos, sentido de pertenencia de todos sus miembros y satisfacción permanente de nuestros pacientes. 1 La misión, visión y política de calidad de la empresa, se han transcrito tal y como obran en el sistema y documentos de calidad. 11 1.4 Política de Calidad Trato humano, honestidad, responsabilidad. 1.5 Organización - Dirección general: El director se encarga de dirigir los departamentos, también es uno de los doctores principales de la clínica neurológica. - Recepción: Este departamento se encarga de hacer citas para los pacientes, para recibir llamadas, etc. - Clínica neurológica: La clínica se divide por los tipos de consulta que se pueden solicitar, como neuropsiquiatría, rehabilitación, psicología y neuropsiquiatra. - Operaciones: Aquí se atienden las operaciones que se realizan en la clínica. - Administración: Es el área que se encarga de administrar, tener una contabilidad y ver qué productos son necesarios para el almacén. - Instituto de rehabilitación: En él se dan clases en las mañanas de rehabilitación. - Proyectos: Es donde asignan proyectos a alumnos de la UTEQ de diferentes carreras como el área de Electrónica en la cual se están haciendo los proyectos de elaborar un electrocardiógrafo y un oscilador de pulsos, en la carrera de Mantenimiento se elaborada un aparato que mide la humedad de la piel y en Telemática se están elaborando unas paginas de la clínica neurológica. El organigrama de la clínica se muestra a continuación en la figura 1.1 12 Dirección General Recepción Clínica Neurológic a Neuro Psiquiatra Recepción Rehabilitación Operaciones Psicología Neuro Pediatra Hospital Administración Contabilidad Almacén Instituto Recepción Rehabilitación Dirección Gte de op. Proyectos Gte. Urgencias TSU. Patología TSU. Tomografía Electrocardio Enfermería Figura 1.1 Organigrama de la Clínica Neurológica de Querétaro TSU. TSU. TSU. Sub. 1.6 Campo de desarrollo Esta empresa cuenta con clínicas en San Juan del Río y en San Miguel de Allende, también tienen contacto con clínicas internacionales que se encuentran en Italia, ya que en el Instituto de rehabilitación, donde se dan clases, los alumnos tienen la posibilidad de ir a Italia a completar sus estudios. 1.7 Proceso general de producción Los servicios que ofrece la clínica son: - Consultas médicas. - Estudios. - Recibir atención medica. - Operaciones. - Rehabilitación. - Clases de rehabilitación. - Entre otros. El proceso desde que llega el paciente a la clínica es recibir una consulta en la cual se le evalúa; se hacen estudios; se le da medicamento, si lo requiere y si no es posible tratar al paciente con medicamento, se interna al paciente; si se requiere se le opera, después de la operación vendría la rehabilitación del paciente. Cuando se le da rehabilitación al paciente físico, también tiene que complementarse con ayuda psicológica, para su rehabilitación porque no va a poder estar bien por motivos de perdida de algún miembro o porque quedo con alguna discapacidad, para esto la ayuda psicológica le ayuda a poder aceptar las cosas. A continuación se muestra un diagrama de flujo en la figura 1.2 donde se muestra como se lleva el proceso de los pacientes en la clínica. Consulta Estudios Rehabilitación Resultados Internar Operación Atención medica Figura 1.2 Diagrama 15 CAPÍTULO II EL PROYECTO 16 2.1 Antecedentes El proyecto surgió porque en la clínica solamente se contaba con un aparato, del cual no funcionaba una sección llamada EMS, que es un estimulador de pulsos, y que es muy necesario en la clínica, ya que se utiliza para el alivio y control de dolores intratables. Los dolores intratables no se pueden quitar con medicamento y por eso es necesario tener algún tipo de terapia. Es indispensable evaluar la intensidad del dolor tanto para decidir el mejor tratamiento para el caso como para determinar la efectividad de la terapia. 2.2 Definición del proyecto El nombre del proyecto es “Intelect Tens” es un estimulador de 2 canales es muy importante para el control del dolor. Los dispositivos de estimulación eléctrica transcutánea (tens) se utilizan para el alivio sintomático y el control de dolores intratables y como parte de un tratamiento para el control de dolores post operatorios o post traumáticos. 2.3 Objetivo Construcción de un aparato Intelect Tens que cubra las necesidades de la Clínica Neurológica de Querétaro. 17 El proyecto ayudará a: - Mejorar la calidad del aparato - Distribuir el aparato en partes individuales - Tener más aparatos funcionando al mismo tiempo 2.4 Alcance - El aparato permitirá la atención simultánea de varios pacientes, y será vendido a otras clínicas, lo que implica una gran rentabilidad futura para la empresa. - Este aparato puede tener un alcance muy amplio, ya que en la clínica se pretende fabricarlo en grandes cantidades para venderlo, ya que la mayoría de estos aparatos son un poco caros. - Ayudará a la sociedad porque si los enfermos van a alguna clínica donde se tenga este aparato, podrán utilizarlo para su rehabilitación; es decir, su uso va a ser más accesible. - El aparato dará mayor prestigio y reconocimiento a la clínica con otras clínicas y con el público en general. 18 2.5 Plan de trabajo La gráfica de Gantt que se expone al final de este apartado, ayudara a ver con mayor claridad el tiempo de realización del proyecto. A continuación, se hace una relación de actividades. 2.5.1 Separación de actividades 1. Elaborar una lista de los elementos que se ocuparán. 2. Elaborar los diagramas del aparato. 3. Pasar el diagrama a multisim. 4. Pasar el diagrama a ultiboard. 5. Hacer la placa del diagrama. 6. Soldar todos los elementos. 7. Probar el aparato. 2.5.2 Secuencia de actividades 1. Elaborar una lista de los elementos que se ocuparán. 2. Elaborar los diagramas del aparato. 3. Pasar el diagrama a multisim. 4. Pasar el diagrama a ultiboard. 19 5. Hacer la placa del diagrama. 6. Soldar todos los elementos. 7. Hacer dos transformadores 8. Probar el circuito. 9. Aprobación 2.5.3 Asignación de tiempos 1. Elaborar una lista de los elementos que ocuparán. 1 día 2. Elaborar los diagramas del aparato. 15 días 3. Pasar el diagrama a multisim. 10 días 4. Pasar el diagrama a ultiboard. 10 días 5. Hacer la placa del diagrama. 10 días 6. Soldar todos los elementos. 5 días 7. Hacer dos transformadores 5 días 8. Probar el circuito. 1 día 9. Aprobación 1 día 2.5.4 Gráfica de Gantt A continuación se muestran los tiempos en los que se hará cada actividad utilizando una gráfica de Gantt que se muestra en la figura 2.2 20 8Mayo 8-29Mayo 30Mayo-13Junio 14-27Junio 30Junio-13Julio 14-20Julio 21-27Julio 28Julio-3Agosto 4Agosto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Figura 2.2 Gráfica de Gantt CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO 3.1 Diodos Diodo rectificador2 El diodo rectificador está constituido por una unión PN simple (silicio o germanio), de modo que la corriente sólo puede atravesarlo en un sentido, de ánodo (+) a cátodo (-); si se polariza inversamente circula una pequeña corriente de fugas despreciable en la mayoría de los casos. Se puede polarizar directa e inversamente: en la polarización directa el positivo de la batería esta conectado al ánodo del diodo y en la inversa, mientras que en la inversa se conecta al cátodo. Si la tensión aplicada es directa, el diodo conduce, mientras que si la tensión es inversa, solo circula una pequeña corriente de fuga. Para los valores de intensidad habituales, en un diodo de silicio, la tensión en los bornes es de aproximadamente0.7V, pasando a 1.1V para una corriente de 1 amper. Diodo Zener Si preparamos una unión PN de modo que trabaje en polarización inversa, nos encontramos con que a partir de una cierta intensidad, la caída de tensión es constante. Así pues, un diodo zener deberá polarizarse siempre inversamente, esto es, con el positivo conectado al cátodo (-) del diodo. No se diferencia de los diodos rectificadores más que por su tamaño, que es más pequeño. 2 Albert Paul Malvino “Electrónica” págs. 40 a la 135. 23 La tensión de zener (Vz) depende de la construcción del componente, Así podemos encontrar zeners en el mercado de diversas tensiones, desde 0,7V hasta 100V sin ningún tipo de escala de valores normalizados. 3.1.1 Diodo LED Un tipo muy particular de unión PN preparada de tal manera que al circular una intensidad desprende energía luminosa; a estos diodos se les denomina diodos emisores de luz o LED abreviadamente. Se polarizan directamente, de ánodo a cátodo. Soporta tensiones inversas medias y es posible modularlo en frecuencia. En la mayoría de los casos, la caída de tensión en el diodo led suele oscilar entre 1.7V y 2.2V, sugiriéndose intensidad de funcionamiento del orden de los 10mA. 3.1.2 El relevador Es un componente electromagnético de interconexión entre circuitos de control y circuitos a controlar. Un relee consiste en una bobina arrollada sobre un soporte metálico de modo 24 que, al circular por las espiras de la bobina una cierta corriente, provoca la atracción de una lamina sobre el soporte metálico que activada unos contactos eléctricos asociados. Debemos conocer dos parámetros básicos. -Bobina: tensión de alimentación y consumo. -Contactos: corriente máxima admisible 3.2 Descripción del integrado Ne555 El circuito integrado 555 presenta varios tipos de encapsulado: a. 8 patillas en MINIDIP en plástico b. Cápsula DIP de 14 patillas c. Encapsulado metálico TO-99 Estando las dos últimas casi en desuso (a lo largo de la práctica usaremos el DIP 8 patillas). 25 Funcionamiento del NE 555:3 La tensión de funcionamiento del 555 va de 5V a 20V. Interiormente, en la patilla 8 va conectado un divisor de tensión mediante 3 resistencias. La patilla 6 es una de las importantes, sale del comparador superior y cuando la tensión de referencia, en la patilla 6, sea mayor a dos tercios de Vcc, entonces este comienza a funcionar llegando al flip flop y sacando un uno, donde llega a un transistor que en este momento actúa como un interruptor cerrado y también llega a la salida invirtiendo esta señal que entra y transformándola en 0. La patilla 5 es la entrada negativa del comparador superior. La patilla 2 es la entrada negativa del comparador inferior, cuando este tiene una tensión de referencia inferior a un tercio de Vcc, entonces el comparador inferior empieza a funcionar, dando un impulso al flip flop saliendo de el un 0, entonces llega al transistor que al no llegar tensión a la base de este, funciona como interruptor cerrado, y llegando a la salida que invirtiéndolo saca un 1 ósea vcc. La patilla 1 va directamente a masa. 3 www.usbid.com/part.cfm/NE555: 18 de junio de 2006 26 La patilla 7 es la de descarga del condensador. La patilla 3 es la salida. La patilla 4 es el reset. La patilla 8 es +VCC. En la figura 3.1 se puede apreciar en donde se encuentran cada una de las patillas y el funcionamiento de cada una de estas. Figura 3.1 Funcionamiento del NE555 27 ESTRUCTURA INTERNA La circuitería interna del 555 según National Semiconductors, se muestra en la figura 3.2: Figura 3.2 Circuitería interna del 555 El diagrama de conexión se muestra en la figura 3.3: 28 Figura 3.3 Diagrama de conexión 3.2.1 Comparadores Ofrecen a su salida dos estados perfectamente diferenciados (alto y bajo) en función de las tensiones aplicadas a sus entradas (+ y -), de tal forma que: si V(+)>V(-), la salida toma un nivel alto si V(+)<V(-), la salida toma un nivel bajo No se contempla el caso V(+)=V(-), ya que una muy pequeña variación entre ambas haces que la salida adopte el nivel determinado por el sentido de dicha variación. 29 Flip-flop (biestable RS): Su funcionamiento responde al de cualquier biestable, ofreciendo dos estados permanentes. Presenta dos entradas de activación R y S, que condicionan su salida Q: Si R pasa de nivel bajo a alto, hace que el biestable pase a nivel bajo. Si S pasa de nivel bajo a alto, el biestable pasa a nivel alto. El paso de R o S de estado alto a bajo no influye al biestable 3.2.2 Divisor de tensión: Está formado por tres resistencias iguales (valores típicos: 5k). Su comportamiento caracteriza el estado de los comparadores. Sitúa 1/3Vcc en la entrada no inversora del comparador I, y 2/3 Vcc en la inversora del comparador II. 30 3.2.3 Transistores T1 descarga el condensador que se colocará externamente. T2 se encarga de resetear el flip-flop, poniéndolo a nivel alto independientemente de los niveles de R y S. Etapa de salida: La etapa de salida suele tener la siguiente forma: Vin=0 Vout=1 Vin=1 Vout=0 La patilla 5 "control" permite variar los niveles de comparación a valores distintos de los fijados por el divisor de tensión, lo que aumenta la versatilidad del circuito. En caso de no utilizar esta posibilidad es recomendable utilizar un condensador (valor típico: 0.01 µF) que aumenta la inmunidad al ruido y disminuye el rizado de las tensiones de comparación. 31 Características generales • Elevada estabilidad térmica: variación del orden de 0.005 por 100ºC. • El 555 se alimenta entre +Vcc y masa (no +Vcc y -Vcc como estamos acostumbrados). El margen de tensiones se sitúa entre 4.5 y 18V, lo que le permite ser compatible con tecnología digital TTL, CMOS ... • Corriente de salida de hasta 200 mA tanto entregada como absorbida, lo que en muchos casos hace necesario el uso de circuitos exteriores para excitar a la carga. • Impedancia de salida baja. Zoutµ 10µ . • Es un componente de rápida respuesta que puede trabajar a frecuencias mayores de 500 kHz. Con tiempo de subida y bajada del orden de 100 ns, independientemente de la tensión de salida. La resistencia La resistencia es un componente lineal, que dependerá de una tensión una corriente y del valor del resistor, si la resistencia aumenta la tensión aumente y la corriente baja y si la resistencia baja viceversa. 32 3.3 Biestable Ne555 Inicialmente el condensador está descargado. Para que esto sea así T1 debe estar en saturación, para lo que a su vez es preciso que el biestable esté en nivel alto (lo que implica que la salida está en nivel bajo). El Terminal de disparo se coloca una señal mayor que 1/3 Vcc con lo que el comparador I se satura negativamente, es decir R=0. t (es tal que si C está cargado, le da tiempo a descargarse, por lo tanto es mayor que el tiempo de descarga del condensador)Una vez que se hace menor que 1/3Vcc el comparador II se satura positivamente .Entonces el flip-flop pasa a estado bajo, lo que provoca: a)Vo=Vcc b)T1 pasa a estar al corte, con lo que el condensador se comienza a cargar a través de R . t En este intervalo C se sigue cargando hasta alcanzar un valor mayor que Vcc, lo cual no produce ningún cambio. t La tensión del condensador alcanza 2/3 Vcc y el comparador I se satura positivamente, lo cual hace que el biestable pase a estado alto. Esto implica: a)Vo en nivel bajo a. T1 pasa a saturación 33 El condensador se descarga a través de T1 y el comparador I se satura negativamente con lo que el circuito se sitúa en las condiciones de partida a la espera de un nuevo impulso que haga repetirse el ciclo. Temporización. Se puede apreciar en la figura 3.4 como deben ir conectados los componentes para un circuito biestable. Figura 3.4 Biestable El tiempo característico del monoestable está relacionado con el periodo de carga del condensador, que a su vez depende únicamente de los componentes externos: 34 Montaje y prueba del multivibrador monoestable Para excitar al monoestable utilizamos un generador de baja frecuencia, a una frecuencia de 100Hz y con una tensión de pico de 5 voltios para una onda cuadrada. Entre la salida de este generador y la entrada del circuito, introducimos un conformador de impulsos con el fin de transformar la onda cuadrada en un tren de impulsos de corta duración y negativos para excitar al monoestable. Además la salida del monoestable está conectada con el circuito astable utilizado en el apartado a)(10kHz)de la sección dedicada a estudiar la configuración astable del 555. 3.3.1 Funcionamiento Del Multivibrador Biestable Con El Ne555 Este circuito tiene dos estados estables en la salida: +Vcc y 0v. Consta de dos salidas y una sola entrada. 35 Inicialmente tenemos el circuito con la salida en nivel bajo, si pulsamos P1 enviamos un impulso al comparador inferior este impulso hará bajar la tensión de referencia que tiene este comparador a menos tensión de 1/3de +Vcc enviando este comparador un impulso al flip flop, que nos sacara un 0 que la salida nos invertirá teniendo +Vcc en la patilla 3 o salida del 555, se quedara en este estado indefinidamente hasta que pulsemos P2, en este momento enviamos un impulso al comparador superior, este impulso es mayor que la tensión de referencia de dicho comparador o sea mayor de 2/3 de +Vcc entonces el flip flop se cambiara de estado dando un uno que la salida nos invertirá sacando el circuito 0v, quedando en este estado indefinidamente hasta que volvamos a pulsar P1 volviendo a repetirse el proceso anterior. R1 va conectada de +Vcc al comparador inferior así lo mantiene a mas tensión de 1/3 de +Vcc y cuando pulsamos P1 que esta conectado entre el comparador inferior y masa hacemos que dicho comparador tenga 0v de esta manera se conectara el comparador inferior. R2 está conectada al comparador superior y a masa manteniendo así el comparador con menos tensión de +Vcc permaneciendo así desactivado, y cuando pulsamos P2, se activa por que P2 esta conectado a +Vcc lo que provoca que se supere la tensión de referencia a mas de 2/3 de +Vcc y enviará un impulso al flip flop. 36 En la figura 3.5 se muestra el funcionamiento del multivibrador biestable con el Ne555. Figura 3.5 Multivibrador biestable 3.4 Analgesia eléctrica4 La estimulación eléctrica del nervio periférico con electrodos de superficie a través de la piel mediante equipos portátiles, se conoce bajo el nombre de T.E.N.S. (transcutaneous electrical nerve stimulation). Se trata de una técnica no invasiva, fácil de aplicar, que utiliza la corriente alterna de baja frecuencia con fines analgésicos, y que ha supuesto un importante avance en el tratamiento de los procesos dolorosos tanto agudos como crónicos. Desde el año 1.970, fecha en la que aparecieron los primeros T.E.N.S. portátiles, el empleo de la analgesia eléctrica se ha ido incrementando día a día gracias a su sencillez de manejo, eficacia y carencia de efectos indeseados. 4 www.melzak.com: 5 de julio de 2006 37 Aunque la aplicación de la electricidad con fines antiálgicos tiene numerosos antecedentes históricos, fueron los trabajos de Melzack y Wall (Gate Control Theory) y la profundización sobre el conocimiento de las características de las fibras aferentes del nervio periférico los que sirvieron para sentar las bases neurofisiológicas de la analgesia moderna. 3.5 Neurofisiología del dolor El dolor, puede definirse como: "La señal de alarma que avisa a nuestro organismo de la existencia de alguna causa que amenaza su integridad para que ponga en marcha, a la mayor brevedad posible, una reacción de defensa o de protección”. La existencia de dolor requiere de dos componentes: • El sensorial: Que corresponde a los mecanismos neurofisiológicos que permiten la transición y decodificación del estímulo doloroso. • El emocional o afectivo: Que corresponde a la toma de conciencia de la existencia del dolor. Esta toma de conciencia, transforma el mensaje de dolor en una sensación de sufrimiento que es la que le confiere el carácter de alarma. Se llama nociceptor a una terminación nerviosa especializada capaz de registrar estímulos dolorosos. Los nociceptores transmiten el mensaje doloroso a través de las fibras sensitivas (ver tabla 3.1).Las fibras sensitivas, se clasifican en dos grandes grupos: 38 • Fibras Aβ: Son rápidas y de grueso calibre. Transmiten las sensaciones táctiles. • Fibras A∂ y C: Son lentas y de calibre fino. Sólo transmiten sensaciones dolorosas. La transmisión del mensaje doloroso, se realiza mediante impulsos eléctricos, los cuales, provocan la liberación de unas sustancias químicas, llamadas neurotransmisores o substancias algógenas (que provocan dolor). Existen gran número de sustancias algógenas como: la histamina, el potasio, la serotonina, las prostaglandinas, etc. pero, el principal neurotransmisor algógeno, es la sustancia P. Tabla 3.1 Fibras del sistema nervioso 3.6 Teoría de la puerta La sustancia P, se encuentra acumulada en las terminaciones de las fibras C en forma de vesículas, las cuales, hacen sinapsis a nivel de la sustancia gelatinosa del asta posterior de la médula espinal. Cuando hay un estímulo doloroso, las vesículas liberan la sustancia P, 39 cuyas moléculas pasan a la hendidura sináptica, se fijan a los receptores de la membrana postsináptica y transmite un impulso percibido como dolor. Ahora bien, formando sinapsis con las fibras C, a nivel de la sustancia gelatinosa, están las ínter neuronas moduladoras, que ante ciertos estímulos, liberan encefalina sobre las terminales de las fibras C, impidiendo la expulsión de la sustancia P a la hendidura sináptica, bloqueando de esta forma la transmisión del dolor. Todo este mecanismo fue explicado por Wall y Melzack en el año 1.965, con su teoría de la barrera o de la puerta de entrada (Gate Control Theory) (Fig.1). Estos autores, sugieren que la sustancia gelatinosa del asta posterior de la médula espinal actúa como una compuerta del dolor ejerciendo un grado variable de inhibición sobre la transmisión de los impulsos nociceptivos desde la periferia hasta el cerebro. 40 El incremento de los estímulos aferentes sensitivos de las fibras Aβ tendería a cerrar la compuerta del dolor, mientras que el aumento de la actividad de las fibras A∂ y C la abriría. Por otra parte, puede existir una derivación de las grandes fibras Aβ que estimule los centros superiores de percepción del dolor, originando estímulos descendentes que irían hasta la sustancia gelatinosa y tenderían a cerrar la compuerta. Aunque esta teoría ha sido muy debatida, lo esencial: «que los estímulos de las fibras de gran diámetro inhiben a las de pequeño diámetro», ha sido aceptada como cierta. Del mismo modo, y aunque todavía quede mucho por descubrir sobre el origen, el modo y las causas que originan o modifican los parámetros de generación y transmisión de impulsos eléctricos a través del sistema nervioso, se sabe que: «la estimulación del nervio periférico con impulsos de corriente eléctrica a frecuencias comprendidas entre los 80Hz y 150Hz produce un efecto analgésico». Modos de estimulación El efecto analgésico de la estimulación eléctrica tiene lugar a dos niveles distintos dependiendo de la modalidad de estimulación empleada: a baja frecuencia (1-3 Hz) y a media frecuencia (80-150Hz) 1° Estimulación a baja frecuencia. a) Elevación de las concentraciones en LCR de neurotrans-misores endógenos con propiedades morfinomimétricas que bloquean la sustancia P (encefalinas y betaendorfinas). b) Reduce la tensión y las contracturas musculares, propiciando un alivio eficaz en todas aquellas alguias originadas por este tipo de patologías. 41 2° Estimulación a media frecuencia. a) Modifica la conducción nerviosa periférica con aumento de la actividad de las fibras Aβ y bloqueo, más o menos selectivo de las fibras A∂, a nivel del lugar donde se estimulan. b) Aumento de la actividad de los circuitos inhibidores pre y postsinápticamente de la transmisión del dolor en las neuronas de las astas medulares posteriores, con predominio de la transmisión de otros impulsos. El bloqueo ocurre, sobre todo, a nivel de la metámera estimulada. 3.7 Estimuladores nerviosos. Los equipos de neuroestimulación eléctrica transcutánea están constituidos por los siguientes elementos: • Un generador de impulsos eléctricos alimentado a pilas. • Un conjunto de cables. • Uno o dos pares de electrodos. Generador de impulsos eléctricos. Incorpora los mandos para regular los diferentes parámetros de estimulación. Son del tamaño aproximado de una cajetilla de cigarrillos y de 42 muy poco peso (fig.2). Fáciles de manejar y transportar y suelen incorporar una pinza que permite colgarlo del cinturón. A menudo, los mandos de regulación y control de la frecuencia y de la anchura de onda se sustituyen por controladores automáticos para facilitar la programación del equipo. Cables. Deben ser flexibles para facilitar su acoplamiento a través de la ropa y de longitud suficiente que permita alcanzar fácilmente desde la cintura las extremidades superiores e inferiores. La Norma UNE 60601-1/A2 exige que los terminales de los cables, en su parte de conexión al equipo vayan aislados de forma que no sea posible el acceso a sus partes metálicas desde el exterior. Los terminales que se conectan a los electrodos deben disponer de algún dispositivo elástico que facilite su conexión y desconexión (fíg.3). 43 Electrodos. Existen gran variedad de tipos de electrodos para su uso en electroterapia. Los más conocidos son los siguientes: a) Electrodos de silicona conductora: Requieren ser impregnados con algún tipo de gel conductor para mejorar su contacto con la superficie de la piel y de un esparadrapo para adherirlos a ésta. b) Electrodos pregelados: Se diferencian de los anteriores en que incorporan un hidrogel adhesivo para adherirlo y garantizar un buen contacto. Como soporte, suele utilizarse la silicona conductora o un tejido vinílico (figs. 4 y 5). 44 Parámetros de estimulación. Los parámetros que definen un pulso eléctrico son: su forma, su intensidad, su frecuencia y su anchura. Forma de onda. La mayoría de los TENS existentes en el mercado utilizan corrientes de tipo alterno, rectangular simétricas o asimétricas (fig.6). A nivel clínico, no se ha llegado a demostrar que exista superioridad alguna, en el plano de la eficacia, entre la utilización de una u otra forma de onda. Intensidad. Determina los miliamperios que aplicamos durante la estimulación. Su control se realiza por medio de un potenciómetro de rueda o mediante pulsador. Frecuencia. Indica el número de pulsos por segundo de la corriente de estimulación. Los equipos, deben disponer, al menos, de mandos que permitan seleccionar entre el modo de media o baja frecuencia, y de la posibilidad de modular ésta última. 45 Anchura de onda. Define el tiempo de duración de un impulso medido en µseg. Su modulación automática evita la pérdida del efecto placebo. Factores de eficacia. En la eficacia de la analgesia eléctrica confluyen tres factores importantes que conviene tener siempre presentes, tanto a la hora de elegir el equipo, como a la hora de prescribir el tratamiento y de aplicarlo. Dichos factores son los siguientes: (fíg.8). 46 Un efecto físico o neurofisiológico. Basado en la influencia de la corriente eléctrica sobre la actividad de las fibras nerviosas periféricas. A este respecto, hay que tener en cuenta lo siguiente: 1° Se sabe, que las frecuencias medias aumentan la actividad de las fibras Aβ, pero, se desconoce cual es el valor concreto de la frecuencia que resulta más eficaz. Incluso, la experiencia ha demostrado que, éste valor, puede variar de unos pacientes a otros. 2° Una estimulación prolongada a la misma frecuencia media produce un efecto de "habituación" o disminución en la actividad de las fibras Aβ y, como consecuencia, una menor eficacia. Por tanto: Es importante, que el equipo utilizado disponga de una función o método de estimulación que permita modular o hacer barridos de frecuencia de forma automática, ya que, de esta forma, resulta mucho más sencillo dar con la frecuencia analgésica adecuada y, a la vez, se evita el efecto de habituación. Efecto placebo de la analgesia eléctrica. La estimulación eléctrica provoca en el paciente una sensación de hormigueo o escozor agradable sobre la zona de aplicación, que produce una sensación de alivio similar a la que se obtendría al frotar con firmeza la zona dolorida. La razón está en la disminución de la respuesta de las neuronas a los estímulos dolorosos al existir una activación de neuronas convergentes, que proceden del mismo campo receptor (el área doloroso), por otras modalidades de sensibilidad. 47 Con el paso del tiempo, éste efecto se diluye a consecuencia del acostumbramiento del paciente. Para evitarlo, se utiliza una técnica que consiste en variar el ancho de los pulsos automáticamente, de forma continua y durante todo el tratamiento (modulación del pulso). El paciente, percibe entonces una sensación variable en intensidad, en forma de ola, que retarda la habituación. Todos los T.E.N.S. modernos disponen para esto de un mando que suelen denominar "anchura variable o modulada". Factor psicológico de la analgesia eléctrica. La estimulación eléctrica, incorpora una serie de connotaciones importantes que, bien manejadas, van a influir de forma muy positiva tanto en la predisposición del paciente hacia el tratamiento como en el resultado del mismo. Las más importantes, son: • Su novedad: pocos pacientes conocen el tratamiento • El tratamiento con T.E.N.S., es considerado por el paciente como método natural ya que no requiere de la ingestión de ninguna clase de química. • Su naturaleza no invasiva. • El paciente participa en el tratamiento, al menos, para regular la intensidad. • El ritual de preparación necesario para programar el equipo y aplicar los electrodos. • El paciente percibe el tratamiento cuando se lo aplica. 48 Métodos de estimulación. Básicamente, existen cinco métodos de estimulación, cada uno de los cuales, puede luego aplicarse bajo el modo de baja o media frecuencia. Estos métodos son los siguientes (Fig.9): • Frecuencia fija. • Anchura variable • Tren de impulsos o ráfagas. • Frecuencia variable. • Frecuencia y anchura variables a la vez. Frecuencia fija. Es el método de estimulación convencional. Se aplica, principalmente, para estimular en baja frecuencia (1 a 3 Hz). A media frecuencia, en tratamientos prolongados, no se recomienda por su perdida de eficacia con el paso del tiempo. 49 Anchura variable o modulada. Ofrece una variación constante de la anchura de los impulsos eléctricos, provocando una sensación de estimulación variable en su intensidad que retrasa la perdida del efecto placebo. Tren de impulsos. Consistente en alternar el paso de la corriente con interrupciones de la misma duración. Se utiliza en estimulación muscular. Su aplicación para el tratamiento del dolor carece de sentido. Frecuencia variable o modulada. Varia automáticamente la frecuencia de los impulsos entre un rango de valores previamente programados. Es el mejor método para acertar con la frecuencia analgésica del paciente y evitar el efecto de habituación a la frecuencia que se presenta en los tratamientos prolongados. Frecuencia y anchura variables a la vez. Considerado como el método de estimulación más efectivo, a media frecuencia. A modo de resumen: a) Estimulación a baja frecuencia. Utilizar el método de frecuencia fija a 2 Hz b) Para estimulación a media frecuencia. Utilizar el método de frecuencia y anchura variables modulando el ancho entre 100 y 200 µseg. y la frecuencia entre 80 Hz y 125Hz. Colocación de electrodos. Los T.E.N.S. pueden ser de uno (dos electrodos) o dos canales (cuatro electrodos). El más utilizado es el de dos canales ya que ofrece mayores 50 posibilidades: permite estimular zonas más amplias o estimular dos miembros diferentes a la vez. La correcta aplicación de los electrodos, es importante para lograr un resultado eficaz. No obstante, una colocación incorrecta sólo acarrea impedir que logremos nuestro objetivo. Existen técnicas diferentes y reglas de carácter general de demostrada eficacia. Algunos especialistas, piensan que: "muchas veces es más una cuestión de ensayo-error, ya que, dentro de una misma patología, se han observado respuestas diferentes entre unos pacientes y otros en función de la técnica utilizada para la colocación de los electrodos. Sin embargo, esto, no siempre es cierto y, en la mayoría de los casos en que esto ocurre, es más por causa de un diagnóstico equivocado que por las razones expuestas". Como normas generales pueden considerarse las siguientes: a) En cuanto a la posición. • Un electrodo directamente o alrededor de la zona dolorosa y el otro a unos 10 cm siguiendo la dirección de la ramificación nerviosa del punto (patologías reumáticas o traumáticas). • Sobre el tronco nervioso que inerva la zona afectada o paravertebralmente de la apófisis espinosa (lumbalgias o lumbocitalgias). • Sobre la emergencia de las raíces nerviosas (neuralgias). • Sobre puntos gatillo o de acupuntura. • Sobre los puntos motores de músculos dolorosos (contracturas). 51 Nunca se deben aplicar los electrodos sobre la zona carótida, ni sobre el globo ocular. Tampoco se deben aplicar directamente sobre heridas, eritemas, dermatitis o varices. b) En cuanto a la aplicación. • El tamaño del electrodo debe estar en concordancia con la zona a estimular. Un electrodo demasiado pequeño puede causar irritaciones en la piel debido a que acumula mayor intensidad por cm2. Por el contrario, un electrodo demasiado grande puede no llegar a estimular las fibras nerviosas aferentes. Por tanto, las intensidades que se apliquen deberán estar en concordancia con el tamaño del electrodo elegido. Utilice electrodos pequeños (30 mm de ø) para estimular zonas puntuales en cara, manos, etc. Los electrodos grandes (50 x 100 mm) se utilizan para estimular algunas zonas amplias de la columna, muñones grandes en los amputados, etc. En los demás casos se utiliza un electrodo medio de 50x50 mm. • Siempre debe asegurarse un buen contacto entre el electrodo y la piel. De lo contrario, el paso de la corriente se concentra puntualmente y la estimulación resulta desagradable. Duración y frecuencia del tratamiento. La duración y frecuencia de los tratamientos dependerá de los siguientes factores: Según la modalidad de estimulación aplicada. A baja frecuencia: sesiones de 20 a 30 52 minutos una o dos veces al día. A media frecuencia, los tratamientos pueden prolongarse más tiempo, incluso horas, en cuyo caso, conviene utilizar el método de anchura y frecuencia variables. En función del paciente. La electroestimulación, produce un importante efecto relajante que en ocasiones, y de pendiendo de las características del paciente, puede hacer recomendable aumentar o prolongar las sesiones de tratamiento. En este sentido, es importante tener en cuenta que, hasta la fecha, no se han dado casos de adicción a la electroestimulación. De las características del proceso doloroso. En caso de dolor crónico, se recomienda aplicar la electroestimulación cada vez que se inicie una crisis dolorosa. Información al paciente. La instrucción del paciente es importante, al menos, en los siguientes aspectos: - Explicarle los fundamentos básicos del método para que pierda el miedo al dispositivo eléctrico que va a emplear. - Darle instrucciones sencillas y precisas sobre la manera correcta de utilizar el equipo. - Dejarle claramente indicada la posición en la que debe aplicar los electrodos. - Indicarle que suba la intensidad poco a poco, hasta que perciba un ligero hormigueo A 53 continuación, puede seguir subiendo y mantener la intensidad a un nivel en que la estimulación no resulte desagradable. Indicaciones. En principio, es susceptible de aliviarse con T.E.N.S. cualquier tipo de dolor agudo o crónico, localizado y de origen neurológico, siempre que las parestesias puedan ser generadas en la región sintomática. Por tanto, las indicaciones son muy numerosas y, aunque inicialmente sólo fuera empleado tras el fracaso de otras medidas paliativas, su eficacia y, sobre todo su carencia de efectos indeseados, hacen aconsejable su utilización como tratamiento de primera línea. Las indicaciones más frecuentes, son: 1° Alergias de origen neurológico: - Polmeuropatias sensitivas. - Lesiones traumáticas del nervio periférico. - Síndromes compresivos de nervio periférico. - Dolor por desaferenciación (amputados, miembro fantasma). - Dolor radicular (lumbociática, neuralgia cérvico-braquial). - Dolor dental. - Cefalea. - Neuritis intercostal y neuralgia post-herpética. 54 2° Algias de origen músculo-esquelético - Artrosis. - Artritis Reumatoide y otras artritis. Patología de partes blandas. - Dolor vertebral (cervicalgia, lumbalgia). Síndromes miosfasciales. Fracturas y secuelas de las mismas. - Lesiones deportivas menores. 3º Dolor postquirúrgico - Laparotomía. - Toracotomía. - Cirugía ortopédica (prótesis articulares, operaciones de columna). 4° Dolor asociado a neoplasias. 5° Dolor del parto. Por contra, no son susceptibles de tratamiento con T.E.N.S. por no haberse encontrado mejoría habitualmente: - Las alergias de localización amplia o difusa, por ejemplo, las de origen visceral y psicógeno. 55 - Dolor de origen central, como el talámico, aunque se ha comunicado algún caso de alivio en Esclerosis múltiple. - Neuropatías metabólicas, alcohólicas o diabéticas. - Dolor perineal y vaginal. - Aracnoiditis. - Dolor asociado a lesión medular. - Algias tras radioterapia. - Algias en neuropatías perifésicas cuando exista marcada perdida de fibras aferentes Aβ. Por su interés documental, reproducimos a continuación la tabla 3.2 de resultados obtenidos en un estudio realizado por el equipo medico del Centro de Salud «Casa del Barco» de Valladolid y publicado en el año 92 en el nº HT9204 de las Hojas de Tecnología del M° de Sanidad y Consumo. Tabla de los resultados obtenidos con estimulación eléctrica sobre un total de 96 pacientes con edades comprendidas entre los 20 y 78 anos los cuales habían sido tratados previamente sin consecuencias positivas con la terapéutica analgésica habitual CUADRO CLÍNICO Nº EVOLUCIÓN 56 CASOS B R N Neuralgia parestósica 3 2 1 0 Hallux 2 0 2 0 Artrosis de rodilla 11 6 3 2 Herpes Zoster 1 1 0 0 Artrosis cervical 10 7 3 0 Espondiloartrosis 2 1 1 0 Hombro doloroso 9 7 1 1 Tendinitis de codo 2 0 1 1 Contractura de trapecio 21 14 4 3 Lumbalgia 15 13 0 2 Dorsalgia 10 7 2 1 Contractura muslo 1 1 0 0 Dolor costal 3 2 1 0 Artrosis generalizada 5 3 1 1 Tendinitis mano 1 1 0 0 TOTALES 98 66 20 11 67.7% 20,8% 11.5% Porcentajes Tabla 3.2 Resultados 57 Contraindicaciones. Existen pocas contraindicaciones para el empleo de los neuroestimuladores. La más importante es, los marcapasos a la demanda. En cambio, no hay contraindicación si el paciente es portador de un marcapasos fijo. Al no estar demostrada la inocuidad para el feto no es recomendable su empleo sobre el útero grávido en el primer trimestre de gestación por razones médico-legales.En pacientes con cardiopatía isquémica hay que evitar la comente de intensidad alta.Tal y como adelantamos en el capítulo de los electrodos, según las zonas, debe tenerse la precaución de no estimular la musculatura laríngea, el globo ocular, ni el tejido deteriorado por quemaduras, heridas, etc. Por último, tampoco se recomienda su utilización con niños, oligofrénicos o dementes seniles, ya que la colaboración del paciente es imprescindible. Complicaciones. Su uso se considera prácticamente inocuo y sus posibles efectos secundarios son de escasísima relevancia, generalmente cutáneos y fácilmente subsanables. Dermatitis alérgica. Suele deberse al esparadrapo que sujeta los electrodos Se evita utilizando esparadrapo hipoalérgico o electrodos pregelados o fijándolos con veleros o cuando esto sea posible con la propia ropa del paciente. Reacciones eritematosas. La causa suele estar en el gel empleado y se evita utilizando un gel no irritante o un soporte tipo esponjoso humedecido con agua. Sensación desagradable. Casi siempre a causa de un mal contacto 58 del electrodo con la piel del paciente, la utilización de un electrodo demasiado pequeño, la aplicación de intensidades demasiado altas o la colocación del electrodo sobre la zona donde se origina el dolor. Principales ventajas. Como ventajas más significativas de la estimulación eléctrica transcutánea, hay que destacar las siguientes: - Comodidad de aplicación y facilidad de manejo. - No se requiere formación específica para su empleo. Salvo contadas excepciones, cualquier paciente puede quedar capacitado para ello, una vez instruido por el médico. - Eficacia: Aunque los resultados obtenidos son muy variables, desde un 13% hasta un 70% de mejorías importantes y duraderas, dependiendo del tipo de dolor y de las características del estudio realizado. En cualquier caso, lograr que un 25%-30% de pacientes con dolor crónico manifiesten respuestas positivas persistentes, es un índice de verdadera eficacia, ya que ningún tratamiento farmacológico, quirúrgico o psicológico alcanza tan altos porcentajes de éxito. - Posibilidad de obviar los efectos secundarios de los fármacos opiáceos (sedación, depresión respiratoria, estreñimiento, dependencia,...) permitiendo así mejorar la calidad de vida de los pacientes con enfermedades crónicas que requieren de una medicación continuada. 59 CAPÍTULO IV DESARROLLO DEL PROYECTO 60 4.1 Diagramas Para poder comenzar un circuito, es necesario contar con un diagrama eléctrico, para saber cómo van a ir conectados los componentes. Los diagramas se tienen que realizar en el software multisim, para que, cuando todos los componentes se encuentren conectados, se pueda simular el circuito para ver cómo funciona o para ver si no hay algún corto en el circuito. 4.1.1 Diagrama en ultiboard Después de que el diagrama este terminado, éste se importa al programa ultiboard, en el cual se van a acomodar los componentes; cuando éstos estén acomodados, se tendrá que empezar el proceso de ruteo. El proceso de ruteo consiste en que el programa va uniendo todos los componentes del diagrama que se encontraban unidos con pistas, las cuales se pueden ajustar al ancho que se desee. Cuando ya esté ruteado, se va a calcar en una placa de cobre el diagrama que quedó del programa ultiboard, usando la opción de reflejo para que al poner el diagrama en la placa de cobre, quede en el lado correcto. Cuando el diagrama quede en la placa se tendrá que meter en cloruro férrico aproximadamente ½ hora para que se pueda quitar todo el exceso de cobre. 61 Terminado todo el proceso en la placa de cobre, solamente se deben ver las pistas del circuito; a ésta placa se le llama circuito impreso, después de esto, en la placa se hacen hoyos con un taladro en el lugar que se encuentren los componentes. 4.2. El Multivibrador Astable Con El Ne555 En la figura 4.2, se muestra el circuito para que el circuito integrado Ne555 funcione en modo astable: Figura 4.2 Multivibrador astable con el Ne555 Éste circuito funciona sólo aplicándole +Vcc y GND sin necesidad de ningún impulso. Cuando se le aplique la alimentación, el circuito en la salida alterna de nivel alto a nivel 62 bajo continuamente, y con una frecuencia constante que le dan los componentes externos del circuito. Cuando se le aplica la tensión de alimentación la salida, da primero nivel alto por que los dos comparadores están conectados juntos, y en el punto donde están conectados la tensión es inferior a 1/3 +Vcc, y por lo tanto, se activará el comparador inferior dando nivel alto a la salida y permaneciendo TR14 en corte, permitiendo la carga de C1 por medio de las 2 resistencias. R1a, R1b y C1 están en serie formando un divisor de tensión; la patilla 7 está conectada entre las dos resistencias y los comparadores están conectados entre R1b y C1; por lo tanto, C1 se irá cargando, y al llegar a 2/3 de +Vcc se activara el comparador superior y la salida cambiará de estado pasando a nivel bajo, y permanecerá en este estado hasta que el condensador descienda a 1/3 de +Vcc. Al activarse anteriormente el comparador superior TR14, se comportará como un interruptor cerrado y C1 podrá descargarse por R1b; por ello no se descarga instantáneamente, y por ello también es que al cargarse por medio de 2 resistencias y descargarse por una sola, está más tiempo cargándose que descargándose, y esto se refleja en la salida, permaneciendo más tiempo a nivel alto que a nivel bajo. Así permanecerá sucesivamente, mientras tenga una tensión de alimentación. El multivibrador astable con el circuito integrado Ne555, fue el realizado en la elaboración del aparato TENS, ya que cuentan con las mismas características de funcionamiento y las mismas conexiones del circuito. 63 4.3 Circuito del aparato TENS El circuito que se muestra a continuación en la fig. 4.1, es el que corresponde al diagrama del aparato TENS, el cual está realizado en el programa multisim. J10 C4 D4 R1 J12 R15 J8 C1 J11 J9 R16 J20 R13 J19 C5 Q5 J15 J1 D1 8 R12 U1 J2 R11 6 THR 2 TRI J25 J23 J17 R17 R9 5 CON R18 J18 D5 VCC 4 RST OUT3 7 DIS J4 Q7 J16 R10 GND Q2 J24 Q6 1 R3 J26 Q4 J21 J14 C3 J3 J13 D2 8 U2 J22 VCC R2 4 RST OUT3 7 DIS 6 THR R6 R8 R7 R4 J31 2 TRI 5 CON cp2 cp1 R14 J7 GND C2 J30 1 Q3 Q9 R5 J6 J29 J5 8 C6 C8 VCC 4 RST OUT3 7 DIS 6 THR R22 2 TRI 5 CON D3 R26 R27 GND R19 D7 C7 R23 D6 Q8 1 U3 R20 R25 R24 50% R21 J27 J32 J33 Figura 4.1 Diagrama realizado en multisim 64 En la tabla 4.1 se muestra una lista de los componentes del diagrama realizado en multisim: Resistencias Capacitores Transistores Diodos Circuitos integrados R1 3 k Ω C1 47 uF-Pol Q1 BC337 D1 1N4728A U1 Ne555 R2 33 k Ω R3 68 k Ω R4 220 Ω R5 33 k Ω R6 270 k Ω R7 56 k Ω R8 5.6 k Ω R9 10 k Ω R10 220 k Ω R11 3.3 k Ω R12 560 Ω R13 560 Ω R14 1.0 k Ω R15 1.0 k Ω R16 1.0 k Ω R17 1.0 k Ω R18 22 k Ω R19 10 k Ω R20 20 k Ω R21 10 k Ω C2 103 C3 103 C4 47 uF-Pol C5 47 uF-Pol C6 10 + 25 C7 103 C8 22 uF-Pol cp1 v334 cp2 +22 35 Q2 BC327 Q3 BC337 Q4 BC337 Q5 BC337 Q6 BC337 Q7 BC337 Q8 BC337 Q9 BC327 D2 1N4728A D3 1N4728A D4 1N4007CP D5 1N4007CP D6 1N4728A D7 1N4728A U2 Ne555 U3 Ne555 R22 47 k Ω R23 100 k Ω R24 270 k Ω R25 150 k Ω R26 4.7 k Ω R27 47 k Ω Tabla 4.1 Lista de componentes 65 4.4 Circuito terminado El circuito terminado pasó por el programa ultiboard, quedando las pistas donde estarían los componentes conectados; como se muestra en la figura 4.2, todas las líneas verdes son las que unen a todos los componentes, las líneas se encuentran todas verdes, ya que será un circuito impreso de una sola cara. Los componentes que aparecen en la figura 4.2 son los utilizados en el circuito, y éstos componentes son de tamaño real. Figura 4.2 Componentes conectados Terminado el circuito en la placa impresa como se muestra en la figura 4.3, será como se verá en la placa de cobre, ya que el exceso de cobre desaparecerá y quedarán a la vista solamente las pistas. Después se procedió a soldar los componentes. 66 Figura 4.3 Pistas del circuito Cuando todos los componentes se encontraban conectados, se probó que todo se encontrara conectado bien y que no existiera algún corto. Después de verificar todo esto se encendió el aparato, el cual funcionó perfectamente. Lo que siguió después de comprobar que el aparato TENS había funcionado bien, fue buscar a una persona que se encargara de serigrafiar la caja en la cual se iba a colocar el aparato. Después de que se serigrafió la caja, se procedió a acomodar el aparato y volver a probar el aparato. 67 Lo que el aparato realiza, es que da pulsos eléctricos, y éstos se sienten por medio de unos jacks que se muestran en la figura 4.6, donde aparece el nombre del electrodo que corresponde cada entrada, ya sea electrodo A o B. Figura 4.6 Electrodos En la parte de los electrodos se encuentran las salidas de los pulsos, y con los potenciómetros, se puede medir la intensidad de los choques eléctricos que se producen. 68 Con los potenciómetros que se encuentran en la figura 4.7, se puede controlar la potencia que se va sintiendo en los choques eléctricos Figura 4.7 Potencia En la figura 4.7 se puede apreciar que en la parte de arriba se encuentran dos potenciómetros, los cuales cuentan en la parte de abajo con una letra que corresponden a las que se encuentran en los Jacks, ya antes mencionados, donde se muestra que hay un electrodo A o un electrodo B, lo cual indica qué potenciómetro utilizar para que el aparato funcione. En los potenciómetros se pueden apreciar unos números, los cuales indican desde 69 la potencia más baja hasta la más alta del 0 al 6, en la parte donde aparecen las letras APAG. significa que el aparato se apagó; éstos potenciómetros cuentan con un swich que hace que el potenciómetro se apague por completo. En la parte inferior izquierda se encuentra un potenciómetro que mide la frecuencia de 10 hasta 180 Hz. La frecuencia se ajusta de acuerdo a lo que indique el terapista. En la parte inferior derecha se encuentra un swich lateral al cual se le pueden ajustar tres opciones que corresponde a burst, normal y modulado. La opción de burst da los choques eléctricos en forma una descarga rápida que se siente como un golpe y se detiene por dos segundos, y dependiendo de la intensidad que se use, se puede ir haciendo más potente; la opción normal da los choques eléctricos de forma continua y también se le puede cambiar la potencia; en la opción modulado, los choques eléctricos se sienten continuos aproximadamente cinco segundos y se detienen tres segundos aproximadamente, y vuelve a hacer lo mismo. En la figura 4.8 se muestra la parte inferior del aparato en la cual se encuentra otra función importante que realiza el aparato Tens. 70 Figura 4.8 Pulsos En la figura 4.8 se muestra en la parte inferior izquierda, un potenciómetro, el cual cambia el ancho de pulsos de 0 hasta 280 µS, en éste sólo se siente un cambio en el ancho de pulso de los choques eléctricos, ya que se pueden sentir delgados o gruesos, dependiendo la ubicación del potenciómetro. En la parte inferior derecha de la figura 4.8 se encuentra un botón de encendido, el cual permanece así. Cuando se oprime el swich que se muestra en la figura 4.9, y así permanecerá hasta que se vuelva a oprimir el botón de encendido para que permanezca apagado. 71 Figura 4.9 Botón de encendido Básicamente, el circuito llamado TENS, es un oscilador de pulsos no muy complejo. En la figura 4.9.1 se muestra el aparato completo. 72 Figura 4.9.1 Aparato TENS Características del aparato TENS Para poder utilizar el aparato TENS, es necesario contar con un cable con dos polaridades, en el cual se colocan dos electrodos de parche adherible, como se muestra en la figura 4.9.2 73 Figura 4.9.2 Electrodos adheribles Los parches de electrodos La punta de los electrodos adheribles son para la simulación eléctrica nerviosa transcutánea (TENS) los pasos para su uso son: 1. Limpiar bien con agua y jabón en donde se van a colocar los electrodos, para la simulación. 2. Después se colocan los electrodos en el área preparada. 3. Remueva los electrodos en forma lineal pegándolos del centro. 74 4. Coloque los electrodos en la locación preescrita colocando el centro del electrodo primero y después lo de afuera del electrodo. 5. Conecte los electrodos al simulador, ajustando gradualmente la salida de acuerdo con las instrucciones de médicos profesionales. 6. Para remover el electrodo de la piel, primero apague el simulador, después quite el electrodo gentilmente de la piel. 7. Cuando remueva el electrodo, no lo jale del cable en forma lineal, porque puede dañar el electrodo. Precauciones: 1. Aplicar solamente en piel que no esté reseca. 2. Si causa irritaciones en la piel, detenga su uso y consulte a su médico. 3. No utilizar los electrodos dañados. Especificaciones: • 45mm / 1.77’’ de diámetro. • Resistencia menor a 200Ω • Conector estándar de 0.08 con conector hembra. • Duración de vida dos años. • Almacenar en temperaturas desde 5°C hasta 40°C y humedad de 10% hasta 85%. 75 4.5 Funcionamiento del aparato TENS Para que el aparato de simulación eléctrica nerviosa transcutánea (TENS) sea utilizado, se necesitan los electrodos, ya que, por medio de éstos se sienten los pulsos eléctricos, como se muestra en la figura 4.9.3. Figura 4.9.3 Funcionamiento del aparato TENS Los pacientes que pueden utilizar este tipo de estimulación, son los que se encuentran con alguna patología que conlleve al dolor crónico, o que tengan algún dolor agudo, como por ejemplo, postoperatorio (laminectomías, cirugía de tórax o abdomen, próstata, nefrectomía, etc.). 76 Contraindicaciones: • Pacientes con marcapasos • Pacientes con mecanismos electrónicos de monitoreo (función cardiaca, presión intracraneana, etc.). • Bomba subcutánea para administración de insulina. • Embarazo. Aplicación 1 • El aparato está diseñado para administrar corriente eléctrica con tres variables: amplitud, frecuencia y duración. • Se efectúan pruebas combinando estas variables hasta encontrar la más apropiada para cada paciente. Aplicación 2 • Inicio de la terapia: se proporciona al paciente corriente de alta frecuencia (70 a 150 pulsos por segundo) y corta duración (alrededor de l30 microsegundos). La amplitud se establece al nivel en que sea tolerada por el paciente. • El paciente no puede variar la intensidad, la frecuencia y la duración sólo el terapista. 77 Aplicación 3 Colocación de los electrodos: se determina en base al sitio de mayor dolor y procurando seguir el recorrido del nervio periférico de la región anatómica o a lo largo del dermatoma correspondiente. Aplicación 4 • Tiempo de duración: se usa en forma continua hasta lograr la disminución del dolor. No más de una semana. • Después de máximo una semana, el paciente debe utilizar el equipo en forma periódica. • El uso prolongado de TENS puede ocasionar irritación de la piel. 78 CAPÍTULO V ACTIVIDADES DIVERSAS 79 5.1 Actividades Algunas actividades que se realizaron en el trayecto de los cuatro meses de estadía fueron las siguientes: Se dio la oportunidad de elaborar otro aparato llamado EMS (Estimulador muscular eléctrico), el cual tiene características similares al TENS, lo que cambia un poco es que no se puede acomodar la frecuencia del aparato ya que no se puede controlar porque es automático. Se elaboró un manual de funcionamiento de los aparatos llamados TENS y EMS, en el cual se mencionan las características que tienen cada uno de éstos y se pueden apreciar las diferencias entre ellos. Ademas se compró material, se buscó a personas que pudieran serigrafiar la caja donde se iba a poner el aparato. Se apuntaron las direcciones de todos los locales en donde se compraron los componentes necesarios, añadiendo un croquis de la ubicación de estos lugares. Se elaboró un manual sobre cómo se hicieron los diagramas, el procedimiento que se siguió para que el aparato funcionara; más que nada todo lo referente a la construcción del aparato para que futuras generaciones que vayan a realizar su estadía en la clínica, tengan una base para la realización de más aparatos como estos, ya sea el EMS o TENS. 80 CAPÍTULO VI EVALUACIÓN ECONÓMICA Y RESULTADOS OBTENIDOS 81 6.1 Evaluación económica A continuación se muestra una tabla 6.1 donde se puede apreciar todos los componentes que se utilizaron para la realización del aparato TENS en la tabla 6.1 MATERIAL UTILIZADO PRECIO Bases de 8 3.00 Capacitares 22.00 Resistencias 15.00 Presets 50k 10.00 Diodos 10.00 Transistores 15.00 TIP110 5.00 Placa de cobre 25.00 Acido ferrico 20.00 Hoja con calcamonia 40.00 Fuente de 1300mA a 12V 70.00 Caja 110.00 Transformados 150.00 Circuitos integrados 10.00 Costo total 505.00 Tabla 6.1 Material 82 6.2 Resultados Obtenidos Los resultados fueron que el aparato funcionó como debería de hacerlo y al parecer se pueden conseguir todos los componentes en esta ciudad para que se puedan seguir elaborando más aparatos de rehabilitación de este tipo. El aparato EMS tiene varios niveles de choques eléctricos que se manifiestan como un pequeño golpe, el cual puede cambiar su intensidad a medida que se va aumentando con el potenciómetro, otro choque eléctrico es continuo. Este estimulador se especializa en los pulsos eléctricos en la musculatura del paciente. El aparato TENS tiene el mismo nivel de choque eléctrico, y se le puede ir cambiando la intensidad con el potenciómetro. 83 CONCLUSIONES 84 Las conclusiones a las que llegué, es que los aparatos TENS y EMS son muy fáciles de utilizar y son muy prácticos, ya que todas sus funciones pueden variar la intensidad con la que se van dando los toques con el potenciómetro, y la variación se siente poco a poco. Lo que me ayudo mucho en la elaboración de los aparatos fue que aplique muchos conocimientos que obtuve dentro de la UTEQ, ya que la elaboración de los circuitos me facilito mucho trabajo, porque cuando el circuito estaba terminado en placa impresa, se acomodaron los componentes como deberían de quedar y se soldó. A lo largo de la estadía aprendí más a fondo como funcionan los componentes más importantes para elaborar el oscilador de pulsos, a dibujar el circuito en la placa de cobre ya que esto no lo había hecho antes. En la clínica, uno de los pacientes el cual utilizaba el aparato TENS me ayudo a ver como debía de utilizarse correctamente el aparato, ya que los electrodos tenían que colocarse en lugares específicos para que tuviera un mejor funcionamiento en la rehabilitación de los pacientes, el lo utilizaba en la mano derecha, ya que no tiene movilidad en la mano derecha debido a un accidente que sufrió en el cual se rompió una vértebra y no podía hacer nada, con el paso del tiempo y utilizando los aparato de rehabilitación ya puede mover las piernas y brazos ya que antes no podía. Esto me da una idea de la importancia de estos aparatos, ya que ayudan a las personas a rehabilitarse y a sentirse mejor. 85 BIBLIOGRAFÍA 86 BIBLIOGRAFÍA Datasheetcatalog electronic. Recuperado el 18 de junio de 2006, de www.usbid.com/part.cfm/NE555 Fundamentos de Acupuntura y Moxubustión.Ediciones en Lenguas Extranjeras. Beijing. - Monográfico Especial Medicina Tradicional China. NaturaMedicatrix. - Acupuntura. Teoría y Práctica. David J. Sussmann. - Fundamentos de Bioenergética. A. Carlos Nogueira. Teoría de Melzak y Wall (la estimulación selectiva de las fibras sensitivas cutáneas inhibe la percepción del dolor). Recuperado 5 julio de 2006, de http://www.melsak.com.mx Albert Paul Malvino Electrónica 4a. ed. México Mc Graw Hill Editorial 1992. 245 pág. 87 GLOSARIO 88 Analgesia. Teoría de Melzak y Wall (la estimulación selectiva de las fibras sensitivas cutáneas inhibe la percepción del dolor). Patología. Teoría de Melzak y Wall (la estimulación selectiva de las fibras sensitivas cutáneas inhibe la percepción del dolor). Crónico. [Enfermedad] de larga duración]; [dolencia] habitual. Subcutáneo. Que está o se desarrolla inmediatamente debajo de la piel. 89
