REHABILITACIÓN DE UNA INCUBADORA DE TRASLADO
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1 INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA REHABILITACIÓN DE UNA INCUBADORA DE TRASLADO PRESENTA: DANIEL LIMÓN CAMACHO México, D. F. Mayo 2008 DIRECTOR INTERNO: M en C LILIA MARICELA PADRÓN MORALES DIRECTOR EXTERNO: ING. NOEMÍ XANAT LUNA SOLARES
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INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE:
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA
REHABILITACIÓN DE UNA INCUBADORA DE TRASLADO
PRESENTA:
DANIEL LIMÓN CAMACHO
México, D. F. Mayo 2008
DIRECTOR INTERNO: M en C LILIA MARICELA PADRÓN MORALES
DIRECTOR EXTERNO: ING. NOEMÍ XANAT LUNA SOLARES
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INDICE
HOJA DE ACEPTACIÓN AGRADECIMIENTOS.
4 5
RESUMEN. 6 1. JUSTIFICACIÓN. 8 2. APORTACIÓN. 9 3. OBJETIVOS. 10 4. INTRODUCCIÓN. 10 5. HIPOTESIS 11 6. GENERALIDADES
6.1 Recién nacido a termino y recién nacido prematuro 6.2 Incubadoras neonatales
12 12 16
7. CARACTERISTICAS DE LA INCUBADORA 7.1 Dimensiones y características físicas. 7.2 Controles y alarmas
17 17 19
8. DIAGRAMA A BLOQUES 21 9. DESARROLLO Y RESULTADOS
9.1 Caracterización de los sensores 9.1.1 Sensores de temperatura 9.1.2 Sensor de humedad
9.2 Adquisición de la señal 9.2.1 Sensor de temperatura del neonato 9.2.2 Sensor de temperatura del medio ambiente
9.3 El microcontrolador 9.4 La conversión analógica – digital y transmisión por RS232 9.5 El sistema de control
9.5.1 Sistemas de lógica difusa 9.5.2 Antecedentes históricos 9.5.3 Algunos conceptos de la lógica difusa 9.5.4 Estructura de un sistema de control difuso 9.5.5 Sistema difuso para incubadora neonatal
9.5.5.1 Universo en discurso para la temperatura del recién nacido
9.5.5.2 Universo en discurso para la temperatura del medio ambiente dentro de la incubadora
9.5.5.3 Universo en discurso para la variación de la diferencia de temperaturas
9.5.5.4 Universo en discurso para el porcentaje de humedad relativa
9.5.5.5 Resumen de las funciones de membresia del control 9.5.5.6 Diagrama de bloques del control por lógica difusa
9.5.6 La calibración del control difuso 9.5.6.1 El software de adquisición en matlab 9.5.6.2 Tratamiento de los datos obtenidos
9.6 Los actuadores 9.6.1 El software
22 22 22 25 26 26 30 32 33 37 37 37 38 39 39 39 40 40 41 43 44 45 45 47 48 49
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9.6.2 El dimmer 9.6.3 Rectificación y limitación
50 51
10. CONCLUSIONES 51 11. BIBLIOGRAFÍA 52 12. ANEXOS
a. ANEXO A b. ANEXO B c. ANEXO C
53 54 84 92
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AGRADECIMIENTOS A mi madre por su incansable apoyo y motivación a pesar de las difíciles
situaciones. Por que su fortaleza me fortalece y me obliga a ser una mejor persona. Por que su esmero en toda labor son el mejor de sus ejemplos hacia mí.
A mi padre por ser el ejemplo del hombre que algún día me gustaría ser. Por sus sabios consejos que no han dejado que desvíe mí camino. Por su apoyo y motivación.
A mi hermano por ser mi la imagen de un hombre sabio. Gracias por enseñarme el otro lado de las situaciones. Por tus siempre acertados consejos. Por tu apoyo tanto en las situaciones difíciles como en las peores.
A mi hermana por que en los momentos de dificultad tuviste pequeños detalles que me levantaban el ánimo. Gracias por tu espontaneidad y por ser una parte importante en mi vida.
A mi Salvador, mi hijo. Por ser mí motivo más grande para ser una persona de bien. Por que tu cariño, tus detalles, tu inteligencia, tu sonrisa y espontaneidad fueron un constante y el más grande de los estímulos para lograr esta meta. Hijo, este logro es nuestro logro y es la prueba de que todo lo podemos lograr. Te amo.
A Janet. Por ser para mi el ejemplo de la lucha constante no importando lo difícil que son las situaciones.
Al Dr. Isaac. Por su apoyo y estimulo a ser un mejor biomédico. Por toda la sabiduría y enseñanzas transmitidas, por siempre tratar de sacar lo mejor de sus alumnos y por ser una parte muy importante para la realización de este proyecto.
A la M en C Lilia. Por ser parte de este proyecto, y guiarlo de la mejor manera con su experiencia. Por sus consejos.
Ing. Xochitl, Ing. Noemí, Ing Rodrigo, por formar parte de este proyecto y guiarlo de la mejor manera.
A todos mis amigos. Por su apoyo, consejo, amistad y simplemente por hacer que mi estancia en UPIBI fuera agradable.
A todos mis familiares que pusieron su granito para este logro y que fueron muchos granitos al final de cuentas.
A ti blankita. Por ser esa persona importante para mí, que me impulsa a hacer y ser mejor. Gracias por todo.
Pero sobre todo gracias a Dios por estar siempre a mi lado, en muchas de las personas que me rodean, que me aconsejan, apoyan, enseñan, guían, aman y cuidan. Gracias señor por la gracia de la vida.
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RESUMEN
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REHABILITACIÓN DE UNA INCUBADORA DE TRASLADO
Daniel Limón Camacho, M en c Lilia Maricela Padrón Morales*, Dr. Jorge Isaac Chaires Oria, Ing. Noemí Luna Solares, Ing Rodrigo Hernández Vargas. M. en C. Lilia Maricela Padrón Morales. 57296000 ext. 56334. [email protected]. Departamento de bioelectrónica UPIBI-IPN
Control difuso para incubadora neonatal
Introducción. Las incubadoras neonatales representan hoy en día un instrumento de apoyo para el desarrollo adecuado de neonatos prematuros. Es por esto que entre mejor sea el sistema que controle las características adecuadas, mejor será el desarrollo neonatal y mayor será el índice de supervivencia en estos casos. Una de las tecnologías usadas hoy en día es la lógica difusa que pretende acerarse a la forma de pensamiento humano y fue el control diseñado e implementado a la incubadora. Metodología. Se realizó la rehabilitación del control de la incubadora aprovechando las características físicas con las que cuenta mediante un control por lógica difusa con 4 variables de entrada y 4 de salida, monitoreando temperaturas ambiental, temperatura percutánea del neonato y porcentaje de humedad relativa, además de un gradiente de temperatura percutánea del neonato. Además se hizo el control de 4 actuadores, 2 para el control de la temperatura y 2 para el control de humedad. Se mejoró el sensado implementando 3 sensores para la temperatura ambiental en lugar de uno. Resultados. Las 4 variables de entrada del control serán procesadas por medio de un sistema de lógica difusa. Tres de estas variables fueron sensadas y son:
• Control de temperatura ambiental
• Control de temperatura percutánea del neonato
• Control de humedad La cuarta se implemento mediante software y es la medición del gradiente de temperatura, que otorgara una medición para predecir hacia donde se dirige el sistema. Para esto fue necesario obtener las señales analógicas de los sensores. Posteriormente fueron convertidas a digital y enviadas a una computadora para hacer el procesamiento de lógica difusa. Para la transmisión se empleó el protocolo RS232 y el PIC 16F877 a través de un convertidor serial – USB. La adquisición en la PC fue obtenida a través de matlab. Posterior a la adquisición se realizo mediante software, un filtrado de las señales y en le caso de las correspondientes a la temperatura ambiental se obtuvo un promedio de las tres señales para ser considerada una sola entrada en el control difuso. El control difuso se compone de 4 universos de discurso. El correspondiente a la temperatura ambiental con un rango de 35 a 39 °C divididos en 5 funciones de membresia de forma triangular. El
universo correspondiente a la temperatura neonatal en el cual se hace un énfasis en las consecuencias de una temperatura alta por lo que tiene un rango de 35 a 40 °C con 6 funciones de membresia. El universo del gradiente de la temperatura neonatal con un rango de -2 a 2 y cinco funciones de membresia. Por ultimo el universo del porcentaje de humedad relativa con tres funciones de membresia. En conjunto estos cuatro universos de discurso mediante el mecanismo de inferencia otorgarán una salida para cada uno de los actuadores. Esta salida se envió de regreso al micro controlador quien será el encargado de controlar directamente los actuadores. Para el control de los actuadores, se construyó un sistema dimer controlado por PWM, para lo que se obtuvo el cruce por cero de la señal de 60 Hz con la que se alimentaron los actuadores para disparar en ese momento el PWM hacia el opto acoplador MOC3011 y el TRIAC BTB12. Conclusiones. Finalmente se encontró que el sensor que tenia inicialmente la incubadora para la temperatura ambiental, es muy lento por lo que se decidió cambiar por tres sensores LM35 de temperatura. Además en un principio se había hecho un sistema difuso de 3 universos de acción y se planeaba hacer otro de otros 3 universos para el porcentaje de humedad relativa. Sin embargo se encontró mas practico hacer uno solo que cuente con las 3 variables principales y el gradiente de temperatura. Se encontró que el sistema difuso puede ser mejorable tanto como se valla conociendo al sistema y la acción de los actuadores contra la salida del control difuso y su respuesta al control de PWM del micro controlador hasta tener un control óptimo para la incubadora neonatal. Referencias. 1. Restrepo L; Durango N; Gómez N; González F;
Rivera N; 2007. Prototipo de incubadora neonatal. Revista Ingeniería Biomédica. 1. Colombia
2. Webster, J. 1998. Medical Instrumentation. Tercera edición. Edit Wiley. Estados Unidos. 607 – 609
3. Chaires, J. 2001.Control inteligente aplicado a incubadoras neonatales. Instituto Politécnico Nacional. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología
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1. JUSTIFICACIÓN
Las incubadoras son hoy en día un equipo indispensable en los hospitales, ya que
mantienen las características ambientales idóneas, requeridas por los recién nacidos,
especialmente para aquellos que son prematuros, ya que al nacer aun no cuentan con las
capacidades físicas y metabólicas necesarias para mantener su estado de homeostasis.
La cantidad de incubadoras con que debe de contar cada hospital dependen de la
actividad que se tenga. El hospital Guadalupe cuenta dentro del área de cuneros con 2
incubadoras funcionales, sin embargo debido a la proyección que se está observando, se
ve la necesidad de adquirir una incubadora más, previendo la insuficiencia de dicho
equipo medico en un futuro medio.
Dentro de las capacidades que debe de tener un ingeniero biomédico están aquellas
referentes al reacondicionamiento de equipo medico, que se encuentra en desuso debido
a que hoy en día tal vez no cumpla con las características físicas y operacionales que
exigen las normas actuales.
Es por ello que se decidió hacer el reacondicionamiento de la incubadora marca Narco /
Airshields modelo Isolette C- 86 con que cuenta el hospital, y que actualmente esta no se
encuentra operando debido a que el sistema de control se encuentra averiado.
Figura 1 Incubadora marca Narco / Air Shields model o Isolette C-86
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Se decidió no solo reparar el sistema de control existente actualmente en dicha
incubadora, en lugar de ello se desea implementar un sistema de control inteligente que
mejore las características operacionales, actualizándolo y mejorando también la eficiencia
de trabajo del equipo.
2. APORTACIÓN
Dentro de las capacidades que debe de tener un ingeniero biomédico, se encuentran las
de la re manufactura de equipo médico. A pesar de que hoy en dia las incubadoras y en
general los equipos médicos con controles inteligentes no son nada nuevo, no se suelen
aplicar este tipo de controles con la finalidad de recuperar la actividad de un equipo viejo
ya que se requiere de tiempo y personal dedicado a esta labor que no es sencilla, sin
dejar de lado equipos para realizar pruebas de prototipos como osciloscopios,
generadores de funciones, difíciles de encontrar comúnmente en los hospitales. La opción
de titulación por medio de un proyecto de investigación, permiten hacer una aportación a
los hospitales con mano de obra, investigación y desarrollo de este tipo de tecnologías
permitiendo además el desarrollo de habilidades y experiencia en el ingeniero biomédico
en las áreas de investigación, diseño e implementación de estas tecnologías.
El sistema a implementar requerirá que se le agreguen al equipo algunas características,
tales como un sensor para detectar el porcentaje de humedad, con le cual el equipo no
contaba anteriormente. A la vez se mejorará el equipo al adicionar un sistema mecánico
que permita controlar dicho parámetro. Se incrementará el número de sensores de
temperatura a fin de lograr una lectura mas precisa y homogénea de la incubadora. Se
modificaran y mejorarán las técnicas de control de los actuadores como el calentador y los
ventiladores, intentando evitar variaciones muy marcadas debidas a la inercia de los
mismos actuadores.
Se desean aplicar los conocimientos y capacidades de la ingeniería biomédica con la
finalidad de recuperar al funcionamiento un equipo fuera de uso, actualizándolo con
tecnologías usadas en equipos de última generación.
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3. OBJETIVOS
• Se implementará un sistema de control inteligente para mejorar una incubadora
fuera de uso debido a que su sistema de control no es operable
• Se pretende aprovechar las características físicas de la incubadora al implementar
el control y agregar otras como sensores y actuadores.
4. INTRODUCCIÓN
Se realizó la rehabilitación del control de la incubadora aprovechando las características
físicas con las que cuenta.
Para la realización de la rehabilitación para el control de la incubadora, se implementó la
medición de 3 variables básicas para el sostenimiento del ambiente adecuado para el
neonato. Estos parámetros a medir serán:
• Sensado de la temperatura ambiental dentro de la incubadora
• Sensado de la temperatura percutánea del neonato
• Sensado del % de humedad relativa.
Además se le agregó una cuarta variable que es el gradiente de la temperatura del
neonato que nos dará una predicción de hacia donde se dirige la temperatura.
Estas variables serán procesadas por medio de un sistema de lógica difusa, el cual
dependiendo del cambio de estas variables y de su interrelación determinará una solución
para los controles de potencia que para este caso específico de la incubadora serán 3:
• Control de temperatura ambiental
• Control de temperatura percutánea del neonato
• Control de humedad
El control de temperatura se llevará a cabo mediante el uso de un calentador y un
ventilador ambos alimentados con 127 VCA que será controlado por un sistema de control
de fase de la onda sinodal (DIMER) aplicado a la señal de 127 VCA de la alimentación.
El último de los controles será implementado para el control del porcentaje de humedad.
Debido a que la incubadora inicialmente no contaba con el control de esta variable, se
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implementaran dos actuadores. Dichos actuadores serán un calentador y un ventilador,
ambos alimentados con 127 VCA, con los cuaesl se buscará un incremento o disminución
del porcentaje de humedad relativa, en complemento con los otros dos actuadores ya
mencionados. Para obtener la temperatura ambiente, se emplearan 3 sensores de
temperatura LM35 que serán colocados en puntos clave dentro del capacete de la
incubadora con la finalidad de obtener una lectura mas precisa de la temperatura
ambiente al promediar las lecturas obtenidas de estos 3 sensores. Para obtener la
temperatura percutánea del neonato, el hospital solicito que se utilicen sensores tipo cola
de ratón con que ya cuenta el hospital.
En ambos casos se obtendrá la señal analógica y se convertirá a digital por medio de un
microcontrolador de la serie 16F8XX para posteriormente ser enviado por medio de
protocolo RS232 a una computadora y ser tratada por el controlador de lógica difusa, el
cual finalmente arrojará un resultado de salida que será enviado de regreso al
microcontrolador para el control de los actuadores.
Pará el control del porcentaje de humedad se empleo el sensor HIH 4000 colocado como
lo pide la norma a 10 cm por debajo del capacete, del cual se obtendrá una señal
analógica y se convertirá a digital para ser procesada de manera similar por el sistema
difuso.
5. HIPÓTESIS
Considerando las características actuales de la incubadora, los requerimientos de las
normas oficiales y las condiciones de operación, suponemos que al implementar un
sistema de control inteligente, se mejoraran las condiciones de operación y se actualizará
un equipo para que cumpla con los requerimientos que estipula la norma oficial mexicana
NOM-066-SSA1-1993, que establece las especificaciones sanitarias de las incubadoras
para recién nacidos y se mejoraran las característica ambientales que requiere un recién
nacido, eliminando al máximo los riesgos derivados de un mal funcionamiento de dicho
equipo medico. De la misma manera se estimulará de una manera mas adecuada al
desarrollo del recién nacido prematuro, hasta que logre obtener las capacidades
necesarias para mantener su estado de homeostasis.
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6. GENERALIDADES
6.1 Recién nacido a término y recién nacido prema turo
Los seres vivos denominados homeotermos tienen la capacidad de mantener la
temperatura corporal estable por medio de mecanismos que regulan las pérdidas y la
producción de calor. En esto consiste la termorregulación. La estabilidad de la
temperatura corporal es expresión de un equilibrio entre la producción y la pérdida de
calor. El recién nacido a término (RNT), y especialmente el prematuro, tienen mayor
facilidad para enfriarse que en etapas posteriores de la vida, esto es porque tienen
mayores pérdidas de calor, menor capacidad de aumentar la producción de calor en
ambientes fríos o una combinación de ambas cosas.
Figura 2 Recién nacido prematuro con un notorio baj o peso
Figura 3 Recién nacido a término
Este hecho se debe a los siguientes factores:
Alta relación superficie/volumen: Esta relación depende del tamaño del recién nacido y de
su forma. Mientras más pequeño sea el recién nacido, más alta es esta relación y mayor
es la superficie expuesta al ambiente externo por la cual se pierde calor. Además, el
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prematuro tiene forma más plana a menor peso de nacimiento, lo que también influye a
que esta relación sea alta.
Menor aislamiento cutáneo: La piel y el tejido subcutáneo son también más escasos en el
recién nacido, lo que es más notorio a mayor prematurez y bajo peso. Los niños de muy
bajo peso (menor a 1500g) tienen además piel muy delgada que facilita las perdidas por
evaporación.
Control vasomotor: El organismo se aísla del frío externo por medio de la vasoconstricción
cutánea. Este mecanismo está bien desarrollado en los recién nacidos a los pocos días
de vida. En el caso de los prematuros este mecanismo no es tan efectivo; es más
inmaduro a mayor prematurez.
Postura corporal: La postura es un mecanismo de defensa frente al frío. Es la tendencia a
"acurrucarse" que tienen todos los mamíferos de tal manera que se disminuya la
exposición de superficie corporal al medio ambiente. El recién nacido normalmente no
puede cambiar su posición en flexión de las 4 extremidades. El prematuro tiene una
posición con todos sus miembros extendidos y después de las 4 semanas con sus
extremidades inferiores en flexión. De tal manera que éste es también una factor que
limita sus defensas frente a ambientes fríos.
Existe producción de calor como resultado del metabolismo basal, la actividad, y la
llamada acción dinámica específica de los alimentos. Esta es la llamada termogénesis no
termorreguladora. Cuando las pérdidas de calor superan esta forma de producción, el
organismo responde con mecanismos que disminuyen las pérdidas (postura y
vasoconstricción) y con una forma de producción de calor que es específica a los
ambientes fríos. Esta es la termogénesis termorreguladora. En las etapas posteriores al
período neonatal está dada fundamentalmente por la actividad muscular en forma de
escalofríos. El recién nacido tiene una forma especial y muy eficiente de producir calor: el
metabolismo de la llamada grasa parda. La grasa parda es un tejido graso especial muy
vascularizado, de rica inervación simpática, con alta capacidad para producir calor a
través de reacciones químicas exotérmicas. La grasa parda se encuentra distribuida
principalmente en la región interescapular, alrededor de los vasos y músculos del cuello,
en la axila, en el mediastino entre el esófago y la tráquea, y alrededor de los riñones. La
capacidad termogénica del recién nacido es baja en las primeras horas de vida. La
respuesta metabólica al frío mejora con el curso de las horas y días, llegando en el recién
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nacido de término a cifras semejantes a las del adulto. En el prematuro la respuesta
termogénica es menor.
La termogénesis termorreguladora está influida por diversos factores. Debe existir una
buena función tiroidea. En el hipotiroidismo congénito hay dificultad para regular la
temperatura. La asfixia, los bloqueadores beta-adrenérgicos, el diazepan, y algunos
anestésicos, disminuyen la respuesta metabólica al frío.
En conclusión, la fragilidad térmica del recién nacido se debe principalmente a sus
mayores pérdidas de calor, y en menor grado a las limitaciones en la producción del
mismo, especialmente en las primeras horas de vida. De ahí que las primeras horas de
vida traigan especial riesgo de enfriamiento para el recién nacido. Todos estos factores
aumentan en el prematuro proporcionalmente al grado de su bajo peso y a la prematurez.
Así como el recién nacido tiene facilidad para enfriarse en ambientes fríos, también tiene
mayor facilidad para absorber calor en ambientes cálidos. El principal mecanismo de
defensa en estos casos es la sudoración, la cual está limitada en el recién nacido a
término y especialmente en el prematuro por inmadurez de las glándulas sudoríparas.
El buen manejo del ambiente térmico es un aspecto fundamental en el cuidado del recién
nacido, especialmente en el prematuro. Para comprender las medidas que se deben
tomar, debemos recordar las cuatro formas a través de las que se pierde calor corporal:
• Conducción: Es la perdida de calor a través de dos cuerpos en contacto con
diferente temperatura. En el recién nacido es la pérdida de calor hacia las
superficies que están en contacto directo con su piel: ropa, colchón, sábanas, etc
• Radiación: Se da entre cuerpos a distancia por ondas del espectro
electromagnético (ej. típico: el sol). El recién nacido perderá calor hacia cualquier
objeto más frío que lo rodee: paredes de la incubadora, ventanas. Ganará calor de
objetos calientes a los que esté expuesto: rayos solares, radiadores de
calefacción, fototerapia, etc. La pérdida de calor es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia.
• Convección: Es propia de los fluidos (ejemplos: el aire, el flujo sanguíneo, etc.). El
recién nacido pierde calor hacia el aire que lo rodea o que respira. Por los tres
mecanismos mencionados hasta el momento también se puede ganar calor.
• Evaporación: Es la pérdida de calor por el gasto energético del paso del agua
líquida a vapor de agua. Un gramo de agua evaporada consume 0.58 calorías.
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El ambiente térmico neutro "Es el rango de temperatura ambiental en el cual el gasto
metabólico se mantiene en el mínimo y la regulación de la temperatura se efectúa por
mecanismos físicos no evaporativos, manteniéndose la temperatura corporal profunda en
rangos normales". (Definición de la Comisión Internacional de Sociedades Fisiológicas).
Este concepto surgió del cuidado de niños prematuros en los que se observó que su
sobrevida y crecimiento eran significativamente mejores si se cuidaba a los neonatos en
un ambiente térmico neutro. El recién nacido a término (RNT) no requiere de un ambiente
térmico neutro y está preparado para mantener su temperatura y desarrollarse
adecuadamente en condiciones de temperatura ambiental que estén por debajo de este
rango. Sin embargo, en las primeras horas de vida requiere tener una temperatura
ambiente de alrededor de 27 a 28 C°. Posteriormente , el bebé logra mantener una
temperatura estable en ambientes de alrededor de 24 a 25°C. En el caso de un RNT
enfermo, debe cuidárselo en un ambiente térmico neutro.
Es en las primeras horas de vida donde hay mayor riesgo de enfriamiento para el recién
nacido. Contribuye a esto que los niños nacen desnudos y mojados en la sala de partos,
que habitualmente está muy por debajo de lo que es un ambiente térmico neutro. Durante
el período fetal, el ser humano vive en un ambiente de estabilidad térmica, con una
temperatura 0.5°C más alta que la de la madre. El c alor producido por el metabolismo
basal es disipado por el torrente circulatorio en la placenta. El sistema termorregulador no
es requerido en la etapa intrauterina ya que el feto no está sometido a mayores
variaciones de temperatura.
La primera experiencia de frío para el ser humano se produce en el nacimiento, donde su
sistema termorregulador comienza por primera vez a funcionar, lo que probablemente
explique la falta de una respuesta adecuada en la producción de calor en las primeras
horas.
En el caso de los recién nacidos prematuros este mecanismo es aun mas deficiente
incluso después de transcurridas algunas horas al nacimiento.
El ambiente térmico en el que se encuentra el recién nacido puede provocar algunos
efecto nocivos que incluso podrían pasar desapercibidos.
• Enfriamiento: El caso extremo se da cuando el ambiente térmico ha superado la
capacidad de termorregulación del recién nacido y baja su temperatura corporal
(temperatura rectal). Clínicamente, esto puede producir en el RNT: quejido y
dificultad respiratoria, apnea, disminución de la actividad y dificultad para
alimentarse, hipoglucemia, y acidosis. En el prematuro, los signos son más sutiles,
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pero sus efectos mas graves, pudiendo ocasionar apnea e hipoglucemia, que si no
son detectadas pueden poner en peligro su vida. Además, el enfriamiento se ha
asociado con la enterocolitis necrotizante y con aumento de la presión en la arteria
pulmonar.
• Hipertermia: Éste es un evento más raro, pero que puede suceder tanto en el RNT
como en el prematuro. Se producirá polipnea, apnea, y en el prematuro se ha
asociado a hemorragia intracraneana. Son eventos que no deberían ocurrir debido
a los sistemas de control que tienen las incubadoras y calefactores radiantes, los
cuales se presuponen siempre en un buen hospital o clínica.
Además cuando un infante es mantenido dentro de un capacete con un especifico rango
de temperatura, los requerimientos de oxigeno son mínimos. Estos es especialmente
importante para neonatos prematuros, quienes son mas susceptibles a problemas
respiratorios que los recién nacidos a termino, ya que sus pulmones pueden no ser
capaces de administrar suficiente oxigeno a demandas elevadas.
6.2 Incubadoras neonatales
Un control clásico para incubadoras neonatales es el mostrado en el diagrama a bloques.
Figura 4 Diagrama a bloques de un control de incubadora
Este control esta basado en la medición a través de un puente de wheaston en el que se
encuentra un termistor que otorga una variación de voltaje. Esta señal es enviada a un
amplificador el cual a la salida da una señal equivalente en voltaje a la temperatura, que
posteriormente se envía a un generador de pulso para una compuerta controlada por
silicon que modulara la actividad del calentador alimentado con CA.
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7. CARACTERISTICAS DE LA
INCUBADORA
MARCA: NARCO / AIR SHIELDS
MODELO: ISOLETTE C-86
7.1. Dimensiones y características físicas
LARGO 89.5 m
ALTO 131 m
ANCHO 48 m
• Puerta frontal con dos accesos
Figura 5 Vista de la parte frontal de la incubadora
• Tapa trasera con dos accesos
• Acceso cefálico
LARGO
ALTO
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Figura 6 Vista lateral izquierda de la incubadora c on acceso frontal abierto
• 4 ruedas, 2 con freno
• Termómetro de mercurio
Figura 7 Vista frontal de la incubadora con puertas de gabinete abiertas y sin el
modulo de control
• 2 accesos para tubos al interior de la cámara
• Puertas para gabinete
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Figura 8 Vista trasera de la incubadora con capacet e abierto. a) Ventilador para el
fujo de aire, b) sensor de temperatura, c) calenta dor, d) reservorio de agua para la
humedad.
7.3. Controles y alarmas
Figura 9 Vista frontal del panel de control origina l de la incubadora
1 2
3 4
5
a
b
c
d
20
1. Control de temperatura manual
Figura 10 Ajuste para el control de la temperatura manualmente
2. Visualización de alarma
Figura 11 Ajuste para el limite de la alarma
3. Medidor de temperatura
Figura 12 Medidor analógico de la temperatura ambie ntal y neonatal
4. Medidor de salida de calor
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Figura 13 Medidor de la salida de calor
5. Control de temperatura de piel y de aire
Figura 14. Piloto del control de la temperatura de la piel
Figura 15. Piloto del control de la temperatura del aire
8. DIAGRAMA DE BLOQUES El sistema de control se describe básicamente en el siguiente diagrama de bloques y
consta de una caracterización y obtención de las características de los sensores tanto de
humedad como de temperatura, una sección de adquisición de la señal analógica que
otorgan los sensores, una conversión analógica digital a través del microcontrolador, un
tratamiento de las señales digitales para el promediado de las señales de temperatura
ambiental, el control difuso y la etapa de potencia de control de los actuadores. Debido a
que sistema de lógica difusa retoma el último de los valores obtenidos y lo emplea para
obtener el nuevo estado del sistema, se considera que es un control con
retroalimentación.
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Figura 16 Diagrama de bloques de sistema de control de la incubadora
9. DESARROLLO Y RESULTADOS
9.1. Caracterización de los sensores.
Para obtener las temperatura dentro de la incubadora, se monitorearan dos temperaturas,
la primera corresponde la la temperatura del ambiente dentro del equipo. La segunda
temperatura a sensar será la del neonato. Además, una de las mejoras a este equipo
corresponde a la de un parámetro con el que no se contaba con anterioridad que es el
sensado del % de humedad relativa.
9.1.1 Sensores de temperatura.
Sensor de temperatura tipo cola de ratón
En el caso del sensor empleado para la temperatura del neonato, el hospital pidió que se
empleara un sensor tipo cola de ratón, que son usados en el resto de las incubadoras con
que cuenta el hospital. Por esto es que se obtuvo la curva de Temperatura contra
resistencia.
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Figura 17 Sensor de temperatura tipo cola de ratón
La curva obtenida es la siguiente:
Figura 18 Curva obtenida del sensor de temperatura tipo cola de ratón.
El rango de interés para este sensor se extiende hacia las temperaturas altas,
determinado por el control diseñado de tal manera que se haga un énfasis en el sensado
de temperaturas altas, por el grave daño que podría tener el recién nacido. Nuestro rango
de interés es de 35 oC a 40.6 oC.
Sensor de temperatura LM35
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Figura 19 Sensor de temperatura LM35
Se empleó el sensor de temperatura LM35 ya que cumple con las siguientes
características, que son las suficientes para el propósito de la incubadora.
• Otorga la medida directamente en °C
• La temperatura a obtener se encuentra dentro del rango en que el LM35 trabaja
adecuadamente
• Es un sensor económico
• Drena menos de 60µA
• Baja impedancia de salida que permite un acoplamiento sencillo.
Figura 20 Sensor de temperatura LM35 en empaque TO- 92, de plástico.
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9.1.2 Sensor de humedad
La lectura del porcentaje de humedad relativa se realizará mediante el sensor HIH-4000.
Este sensor fue elegido debido a que es un sensor de un costo no muy alto y que además
cumple con las características suficientes para la realización del control.
Figura 21 Sensor de humedad HIH 4000
Algunas de las características por las cuales se eligió dicho sensor son las siguientes:
• Otorga una salida de voltaje lineal
Figura 22 Curva del voltaje contra el porcentaje de humedad relativa del sensor HIH
4000. Se observa la linealidad que otorga el sensor
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• Tan solo requiere de 200µA y hasta un máximo de 500µA,
• El rango de temperaturas a las que se operara el sensor entra dentro del rango de
comportamiento idóneo sugerido por la hoja de características.
Figura 23 Gráfico de la zona de temperatura de oper ación recomendada en el
sensor HIH 4000
Estas condiciones hacen del sensor HIH 4000, el ideal para la obtención del porcentaje de
humedad relativa dentro de la incubadora.
Para este sensor no fue necesario hacer la caracterización, debido a que ya se encuentra
caracterizado.
9.2. Adquisición de la señal
9.2.1 Sensor de temperatura del neonato.
Para la adquisición de la señal que otorga el sensor de temperatura del neonato, se
empleo un puente de Wheaston y un amplificador de instrumentación.
Para obtener una mejor resolución en la adquisición de la señal del sensor se ajusto este
de tal manera que a 0 V corresponda a 34 oC y para 5 V corresponda a 41 oC.
De acuerdo a la caracterización del sensor, a 34 oC la resistencia es de 6.7 KΩ.
27
R1 SENSOR
R3
3
R650%1
R4
2
4
Figura 24 Puente de Wheaston para el sensor de temp eratura neonatal
Para R1, R3 y R4 se emplearan resistencias de 8.2KΩ. El potenciómetro R6 se ajusto a
un valor de 1.5KΩ simulando que todas las resistencias sean iguales, de tal manera que
la diferencia de potencial entre el positivo y el negativo del puente sea de 0 V a una
temperatura de 34 oC.
Ahora para lograr que a una temperatura de 41 oC considerada como un máximo, sea
también el máximo digital de 5 V se ajustará la configuración del amplificador de
instrumentación. Cabe recordar que estas señales serán tratadas por medio de un micro
controlador, por lo que el valor máximo que puede ser procesado será de 5V.
A una temperatura de 41 oC el sensor presenta una resistencia de 5 KΩ, esto mas el
1.5KΩ del potenciómetro da un total de 6.5KΩ. El divisor de voltaje queda como sigue.
V+ = (8.2K)12
6.5K + 8.2K
V+= 6.69 V
Vo= 0.69 V
La ganancia que se desea obtener es de 7.24, resultado del cociente de 5 entre 0.69, el
voltaje de salida entre el voltaje de entrada.
La configuración del amplificador de instrumentación que otorga una ganancia de 7.24 es
la siguiente
+Vcc
GND
+Vs
-Vs
28
Figura 25 Configuración del amplificador de instrum entación
En donde la se obtendrá la amplificación de 7.24 en la etapa preamplificadora de la
siguiente manera:
G= R1+R2
R1
De manera que al ajustar las R2 a 1KΩ el valor resultante de R1 para una ganancia de
7.24 es de 160Ω. Al colocar las resistencias de la etapa del amplificador diferencial
iguales, la ganancia en esta etapa es de 1.
Sin embargo, con la finalidad de simplificar el diseño, reducir espacio y mejorar el
funcionamiento del amplificador de instrumentación, se decidió sustituir el amplificador de
instrumentación de 3 OPAM´s por un circuito AD620, que de la misma manera es un
amplificador de instrumentación en un encapsulado de 8 pins
Etapa preamplificadora
Etapa diferencial
29
U1
AD620AN
3
2
6
7 1 8
54
R1 SENSOR
R3
3
V112 V
V212 V
5
R5
6 7
R650%1
R4
2
4
8
Figura 26 Circuito de adquisición de la señal anal ógica del sensor de temperatura neonatal con AD620 que es un amplificador de instrumentación.
A continuación se calculo el valor de la resistencia R5 del amplificador de instrumentación
empleando la formula dada en la hoja de características.
En donde RG es el equivalente a R5 y G corresponde a la ganancia que se desea obtener.
La ganancia que se desea obtener es de 7.24, resultado del cociente de 5 entre 0.69, el
voltaje de salida entre el voltaje de entrada.
De esta manera es que:
R5 = 7.916 KΩ.
Al no se un valor comercial, se requerirá del uso de un trimpot de 10KΩ, de manera que
se asegure la ganancia deseada.
- +
AMPLIFICADOR DE
INSTRUMENTACIÓN
30
Entonces el circuito del que se habla, ha transformado el valor otorgado por le sensor de
34 a 41 oC, en un rango de voltaje que va de 0V a 5V, listo para ser procesado por el
microcontrolador.
Para el sensor empleado en la temperatura ambiental interna, se emplea el mismo
procedimiento, con una sola variante. El rango superior no será de 41 oC, sino de 40 oC.
El uso del amplificador de instrumentación AD620 fue determinado de acuerdo a sus
características se ajustan a las necesidades del procesamiento.
Figura 27 Diagrama de pines del circuito AD620
Entre las características más importantes se encuentran las siguientes:
• Alto CMRR
• Su configuración de amplificador de instrumentación otorga un aislamiento debido
a sus dos amplificadores en la modalidad de seguidor no inversor.
• Facilidad de manejo
• Reducción de espacios debido a lo compacto del chip.
9.2.2 Sensores de temperatura del medio ambiente.
En un principio se planeaba usar el sensor tipo tubo que es tipo de sensor que contaba la
incubadora inicialmente. Sin embargo se observo una respuesta lenta para los propósitos
que se requieren, además de que solo se cuenta con uno de estos sensores.
Para el sensado de la temperatura ambiental, con la finalidad de obtener una lectura mas
precisa se emplearan tres sensores tipo LM35. Se obtendrá una lectura de temperatura
en tres puntos de relevancia dentro de la incubadora. El primer punto tal y como lo
estipula la NOM 066 – SSA1-1993 sera colocado al centro de la incubadora a 10 cm
debajo de la altura máxima del capacete.
31
Figura 28 Localización de los sensores de humedad y temperatura dentro del
capacete de la incubadora.
Los otros dos sensores se colocaran en la salida y retorno de aire de la cámara principal.
Posterior a la conversión analógica digital, por medio de software se realizara el promedio
de las tres lecturas de temperatura. Este resultado será el que será procesado por el
sistema difuso.
El circuito para la adquisición de la señal analógica es el siguiente:
Figura 29 Circuito empleado para la adquisición de la señal analógica de los
sensores de temperatura LM35
LM35 5VCD
32
Se adquiere la señal del sensor de temperatura LM35 atravez de un amplificador
diferencial referido a tierra en la entrada inversora. Al elegir a R1 = R2 y a R3 = R4, la
función de transferencia queda como:
T(s) = R2(V2-V1)
R1
Y ya que V1 es igual a cero, al colocar a R2=10KΩ y a R1=1KΩ se obtiene a la salida el
voltaje otorgado por el LM35 amplificado en 10.
Además como protección al microcontrolador se colocó un diodo zener con voltaje de
umbral de 5V. Aunque no se espera que el sistema llegue a una temperatura mayor a
50°C que otorgarían un voltaje mayor a 5V.
9.3 El microcontrolador
Para el procesamiento de la señal que se obtendrá de los sensores, se decidió usar el
microcontrolador PIC 16F877.
Este pic cuenta con 5 puertos que pueden ser configurados como entradas o salidas.
Esto nos otorga la posibilidad de dedicar uno de estos puertos al despliegue por medio de
LCD.
Además cuenta con tres TIMER que pueden ser empleados durante la programación del
control.
Cuenta con un convertidor analógico digital integrado en el puerto A, el cual se usara para
transformar la señal de los sensores de voltaje a un número binario.
33
Figura 30 Diagrama de pines del microcontrolador 16 F877
9.4. La conversión analógica digital y transmisión por RS232
Con la finalidad de hacer el tratamiento de las señales obtenidas de los sensores de
temperatura y humedad por el control programado en matlab, se requiere primero hacer
una conversión analógica – digital.
Esto se realizo mediante el convertidor analógico digital que tiene el PIC16F877.
Este es un convertido que tiene la opción de 8 entradas, en los pins correspondientes al
puerto A que genera un resultado digital de 10 bits.
Para su configuración, cuenta con dos registros principales, el ADCON0 que configura las
operaciones de control, y el ADCON1 que configura las opciones de los pins por los
cuales se obtendrá la señal analógica. Los registros ADRESH Y ADRESL, en los cuales
se se guarda el resultado de la conversión, que puede ser justificada a la izquierda o
justificada a la derecha. Además dependiendo de la configuración que se haga del ADC,
se emplean algunos registros secundarios como el INTCON para la habilitación de las
interrupciones globales y las internas, el PIR que contiene la bandera de interrupción del
ADC (ADIF), el registro PIE para la habilitación de las interrupciones por el ADC (ADIE)
34
Figura 31 Registros asociados al convertidor analóg ico - digital
Cabe mencionar que el ADC es de aproximaciones sucesivas.
Para almacenar los valores digitales obtenidos de la conversión, se designaron 5 registros
en el programa.
Figura 32 Configuración de los registros de los sen sores de temperatura y de
humedad
Estos corresponden a los valores del nible alto de cada uno de los sensores, tres de
temperatura por el LM35 para el valor de la temperatura del cuarto, uno mas con el
sensor tipo cola de ratón para obtener la temperatura del neonato y el correspondiente al
sensor de % de humedad relativa con el sensor HIH4000. Por lo cual se utilizaran 5 de los
8 canales que tiene el puerto A para la conversión analógica digital
Una vez que se han convertido y almacenado los valores de los 5 sensores en los
registros designados, se envía cada uno de ellos por medio del protocolo RS232. El
microcontrolador 16F877 tiene designados los pines 25 y 26 para la transmisión y
recepción respectivamente
35
Figura 33 Instrucciones para el envió de un dato a través de microcontrolador por el
protocolo RS232
Para la configuración de la transmisión y recepción de datos el microcontrolador cuenta
con dos registros principales, el TXSTA configura las características correspondientes a la
trasmisión como el modo ya sea síncrono o asíncrono (SYNC), el número de datos a
transmitir 8 o 9 (TX9), la habilitación de la transmisión (TXEN), además de la velocidad de
transmisión.
Figura 34 Registros asociados con la transmisión a síncrona
El registro RCSTA configura las características de la recepción como la habilitación de la
recepción continua (CREN), guarda en noveno bit (RX9D), además de habilitar los bits del
puerto serial del microcontrolador RC7 y RC6 (SPEN).
36
Figura 35 Registros asociados a la recepción asíncr ona
Figura 36 Diagrama a bloques del programa de ADC y transmisión de datos
37
9.5. El sistema de control.
9.5.1 Sistemas de lógica difusa.
La lógica difusa es una rama de la inteligencia artificial que se funda en el concepto "Todo
es cuestión de grado", lo cual permite manejar información vaga o de difícil especificación
si quisiéramos hacer cambiar con esta información el funcionamiento o el estado de un
sistema especifico. Es entonces posible con la lógica difusa gobernar un sistema por
medio de reglas de 'sentido común' las cuales se refieren a cantidades indefinidas.
Las reglas involucradas en un sistema difuso, pueden ser aprendidas con sistemas
adaptativos que aprenden al ' observar ' como operan las personas los dispositivos reales,
o estas reglas pueden también ser formuladas por un experto humano. En general la
lógica difusa se aplica tanto a sistemas de control como para modelar cualquier sistema
continuo de ingeniería, física, biología o economía.
9.5.2 Antecedentes históricos
Las ideas de incertidumbre y ambigüedad llevaron en 1964 al Doctor Lotfi Zadeh a
establecer un principio de incompatibilidad, el cual establece que la complejidad y la
ambigüedad (imprecisión) están inversamente relacionadas. Esto significa que entre más
se aprende de un sistema, su complejidad decrece y nuestro entendimiento aumenta.
Esto le llevó a la publicación del artículo “Fuzzy Sets” en 1965.
Las primeras aplicaciones industriales de la lógica difusa se realizaron en 1970 en
Europa. La Queen A. Mary College en Londres Inglaterra, encargo al ingeniero Ebrahim
Mandami, que realizará el control de un generador de vapor por lógica difusa y no por
métodos convencionales [Mandami, 1973]. En la Universidad RWTH de Aachen
Alemania, el investigador Hans Zimmerman usó lógica difusa para los sistemas de apoyo
de decisión [Zimmerman, 1976]. Existen otras aplicaciones industriales como el mando de
un horno de cemento, control de hornos de vapor, etc, que no contaban con una
aceptación industrial.
En 1980, la lógica difusa ganó mayor aceptación en la industria para aplicaciones de
análisis de datos en Europa. Muchas de las tecnologías más avanzadas sobre lógica
difusa, se desarrollan en proyectos aplicados en la investigación, en donde se busca
modelar el pensamiento humano y sus procesos de evaluación.
38
En lo que respecta al área de desarrollo biomédico, la lógica difusa ha comenzado su
difusión empleándose principalmente en el reconocimiento de patrones, en problemas de
diagnóstico médico, en los que la diversidad de padecimientos con características
similares hacen difícil establecer un diagnóstico y tratamiento adecuado.
9.5.3 Algunos conceptos de la lógica difusa
• Universo de discurso. En aplicaciones practicas, muchos de los universos de
discurso comunes son simplemente los conjuntos de números reales o de algún
subconjunto de tales valores.
• Variables lingüísticas. Expresiones de tipo gramaticales necesarias para la
descripción de las entradas y salidas así como sus características.
• Valores lingüísticos. Son los encargados de proporcionar la calificación o
descripción de las características de cada variable. Son expresiones descriptivas
como “positivo grande”, “cero” y “negativo ligero”.
• Reglas lingüísticas. El mapeo de las entradas a las salidas de un sistema difuso
está caracterizada en gran medida por un conjunto de condiciones de la forma
condición acción. Esto es un conjunto de reglas lingüísticas de tal modo que el
experto especifique a través de ellas como se debe de llevar a cabo el control del
modelo bajo observación.
• Funciones de membresía. Esta función describe la certeza de que un elemento,
puede ser clasificado.
Figura 37 Formas comunes de las funciones de membre sía.
39
9.5.4. Estructura de un sistema de control difuso
• Base de reglas. Contiene el conocimiento en la forma de un conjunto de reglas de
la mejor manera al proceso.
• Mecanismo de inferencia. Evalúa cuales de las reglas son relevantes al momento y
decidir entonces cual es la acción de control que debe de aplicarse.
• Interface de fuzificación. Modifica la entrada al controlador para que esta pueda
ser entendida por el mecanismo de inferencia.
• Interface de defuzificación. Convierte las conclusiones alcanzadas por el
mecanismo de inferencia, en acciones de control para la planta.
Un conjunto difuso es un conjunto con un límite suave, a diferencia de un conjunto en
la teoría clásica que tiene un límite establecido, y bajo esta definición se pertenece o
no la conjunto.
En la teoría de la lógica difusa existe la posibilidad de permitir membrecía o
pertenencia parcial a un conjunto en un grado de asociación al conjunto. De esta
manera existe una transición suave de la región interna a la externa del conjunto.
9.5.5 Sistema difuso para incubadora neonatal
El sistema difuso estará compuesto por un control con cuatro funciones de membrecía:
1. Función de membrecía para el control de la temperatura ambiente.
2. Función de membrecía para el control de la temperatura del neonato
3. Función de membrecía para el control de humedad
4. Función de membrecía del gradiente de la temperatura del neonato.
A continuación se explica cada una de estas funciones.
9.5.5.1 Universo en discurso para la temperatura de l recién nacido
Se manejan 5 términos lingüísticos para definir cada uno de los conjuntos en el rango
mostrado y correspondiente a la temperatura también mostrada.
• Muy frio (MF)
• Frio (F)
• Templado (T)
40
• Caliente (C)
• Muy caliente (MC)
• Tostado (TOS).
En este caso se desea hacer énfasis en el grave peligro que representaría un
incremento excesivo en la temperatura del neonato como lo puede ser la
deshidratación por la evaporación excesiva de líquidos, por lo que se coloca un
término lingüístico denominado TOS que se refiere a esta temperatura extrema.
Figura 38 Universo en discurso para el control de t emperatura del recién nacido.
9.5.5.2 Universo en discurso para la temperatura de l medio ambiente dentro de
la incubadora.
A diferencia de la función de membrecía para el recién nacido, en este caso se reduce
a 5 términos lingüísticos, en el sensado de la temperatura.
Figura 39 Universo en discurso para el control de l a temperatura ambiente
9.5.5.3 Universo en discurso para la variación de la diferencia de temperaturas.
La función de membrecía para la diferencia de temperaturas o gradiente de
temperatura neonatal esta compuesta por 5 variables lingüísticas denominadas:
41
• Muy negativo (MN)
• Negativo (N)
• Cero (C)
• Positivo (P)
• Muy positivo (MP)
Figura 40 Universo en discurso del gradiente de tem peratura
Estas variables lingüísticas representa el resultado de la diferencia de la ultima
temperatura obtenida menos la anterior, lo cual nos da una aproximación de hacia donde
se dirige el sistema.
9.5.5.4 Universo en discurso para el porcentaje de humedad relativa
De acuerdo a las NOM 066 - SSA1 – 1993 el porcentaje de humedad para incubadoras
neonatales es de 60% ± 20%. Es por este motivo que se implementa una función de
membrecía con tres variables lingüísticas.
• Porcentaje menor (PM)
• Porcentaje ideal (PI)
• Porcentaje mayor (PMa)
42
Figura 41 Universo en discurso para el porcentaje d e humedad
43
9.5.5.5 Resumen de las funciones de membrecía del control
Al final, el control de temperatura queda resumido en el siguiente cuadro.
VARIABLES DE
ENTRADA
TERMINOS
LINGUISTICOS
A B C
Temp Ambiente
(TA)
Muy Frio (MF) ------------------
--
35 35.6
Frio (F) 35.3 36 36.6
Templado (T) 36.3 37 37.6
Caliente (C) 37.3 38 38.6
Muy Caliente (MC) 38.3 39 ----------------
--
Temp Neonato
(TN)
Muy Frio (MF) ------------------
--
35 35.6
Frio (F) 35.3 36 36.6
Templado (T) 36.3 37 37.6
Caliente (C) 37.3 38 38.6
Muy Caliente (MC) 38.3 39 39.6
Tostado (TOS) 39.3 40 40.6
∆(TAc-TAn) Muy Menor (MMe) ------------------
-
-2
Menor (M) -1
Igual (I) 0
Mayor (Ma) 1
Muy Mayor (MMa) 2
% de Humedad Porcentaje menor (PM) ------------------
-
40 50
Porcentaje ideal (PI) 40 60 80
Porcentaje Mayor (PMa) 70 80 ----------------
-
44
9.5.5.6. Diagrama a bloques del control por lógica difusa
El diagrama a bloques del control de lógica difusa con 4 entradas, 4 salidas se muestra en
la siguiente figura
Figura 42. Diagrama a bloques del control por lógica difusa de la incubadora
Sin embargo para la evaluación de las entradas en su universo en discurso, se realizaron
3 funciones principales que se muestran a continuación.
VARIABLES DE SALIDA TERMINO LINGUISTICO B %
Acción conjunta de los
actuadores
Comb 20
Frec Baja (FB) 40
Frec Media (FM) 60
Frec Alta (FA) 80
Frec Muy Alta (FMA) 100
45
Figura 43. A la izquierda el diagrama de bloques del la función S, al centro el de la función T, a la derecha
el correspondiente a la función Z
9.5.6. La calibración del sistema de lógica difusa.
Para la calibración del sistema de lógica difusa se realizo una interfaz con la
computadora. Es por esto que primero se programo el sistema difuso en matlab, ya que a
través de este software se modificaran los valores hasta encontrar el control que mejor
funcione en el sistema.
9.5.6.1. Software de adquisición en Matlab
Figura 44 Conexión del PIC con la computadora por m edio de un convertidor seria -l
USB
46
A través de matlab se puede realizar una adquisición, vía puerto serial, de los datos de
algún otro dispositivo que los envía en protocolo USART, así como la transmisión desde
matlab hacia el mismo dispositivo. Esta herramienta fue utilizada con la finalidad de recibir
los datos digitales de cada uno de los sensores de temperatura y humedad para ser
procesados por el control de lógica difusa.
Los pasos para la realización de dicho software son los siguientes.
• Se construye un objeto de puerto serial con la siguiente sintaxis:
S = SERIAL('PORT')
En donde PORT es un puerto reconocido por el administrador de dispositivos
(COM1, COM2, etc.) ya que de no ser reconocido no será posible conectar al
objeto generado con el dispositivo. Con la sintaxis mostrada el objeto generado es
“S”.
• Se colocan los parámetros a los que trabajará el puerto como la velocidad de
transmisión / recepción, el numero de bits de datos, el numero de bits de parada,
etc. La sintaxis es la siguiente:
set(S,'PARAMETRO',VALOR)
• Se abre el puerto, esto es, se abre un buffer en matlab en el que se guardan los
datos que se estén transmitiendo en ese momento. La sintaxis es la siguiente:
FOPEN(OBJ)
En donde OBJ es el objeto generado en el primer paso.
• Se obtienen los datos almacenados en el buffer a través de la sintaxis:
A=FSCANF(OBJ)
En donde “A” es un registro en el que se guardaran los datos recogidos por
FSCANF del objeto OBJ.
• Se finaliza el almacenamiento en el buffer al cerrar el puerto mediante la sintaxis:
fclose(s)
47
Figura 45 Configuración de la transmisión y recepci ón de datos en matlab por
RS232
9.5.6.2. Tratamiento de los datos obtenidos
Como ya se mencionó anteriormente los datos digitales obtenidos por el puerto serial
serán almacenados en diferentes registros. Con la finalidad de evitar al máximo las
perturbaciones debidos al ruido de la conversión analógica digital, las señales de cada
uno de los cuatro sensores de temperatura y el de humedad, se obtuvo 4 veces y
promediado. La razón por la que se obtuvo 4 veces los datos del sensor es que estos son
obtenidos en valores binarios, y es mas sencillo hacer operaciones de división entre
pares.
Además para obtener el dato del promedio de la temperatura del medio ambiente, se
promediaran los tres sensores de temperatura. En este caso se tienen 3 datos a
promediar, uno por cada uno de los sensores de temperatura, sin embargo, se tomo dos
veces el valor del sensor central por dos motivos:
• De acuerdo a norma este es el principal de los sensores de temperatura por su
ubicación.
• Con la finalidad de facilitar la operación matemática de división con números
binarios.
48
Figura 46 Programa para la adquisición de datos dig itales, tratamiento con lógica
difusa y envió de respuesta la pic
Figura 47 Señal de voltaje a la salida del sensor d e temperatura comparado con el
valor obtenido en Matlab
9.6. Los actuadores
Físicamente el control de las variables será efectuado por medio de tres actuadores, de
los cuales uno de ellos forma parte de las mejorías que se implementaran a la incubadora.
Los actuadores son los siguientes:
• Calentador de 127V. Se encargara se modificar la temperatura interna de la
incubadora
• Ventilador 1. Su función es generar un flujo constante dentro de la incubadora con
la finalidad de que exista un intercambio de temperaturas entre el neonato y el
ambiente por medio de convección.
49
• Calentador. Se usara para controlar el % de humedad dentro de la incubadora.
• Ventilador. Para el control del % de humedad relativa
Figura 48 Ventilador y calentador de la incubadora neonatal
Para controlar estos actuadores se usara básicamente el mismo sistema de potencia el
cual es un control de fase con modulación en ancho de pulso, uno para cada uno de los
actuadores.
Este control esta conformado por las siguientes partes:
• Software programado en el PIC.
• Dimmer controlado por frecuencia.
• Sistema de retroalimentación al PIC
9.6.1. El software
Un dimmer controlado por frecuencia debe de tener ciertas características, la función
principal del programa será la de enviar los disparos al MOC3011sincronizados con el
cruce por cero de la alimentación a 60 Hz. con el ancho de pulso dependiendo con que
intensidad se desea que trabaje el actuador.
50
Figura 49 Disparo del ancho de pulso sincronizado c on el cruce por cero de la señal
de 60 Hz
9.6.2. El Dimmer
El sistema de calefacción será controlado por medio de un actuador que funciona con
127VCA. Para lograr la modulación de dicho actuador se usara un sistema dimmer
controlado por modulación en ancho de pulso (PWM).
Figura 50 Diagrama del control de fase de la alimen tación de 127 VCA con MOC
3031
El circuito mostrado fue complementado con un microcontrolador que permite detectar el
cruce por cero de la señal a 60 Hz de la alimentación y modular en ancho de pulso la
señal. El microcontrolador elegirá una de cinco opciones de ancho de pulso como
resultado del sistema de lógica difusa, dando de esta manera cinco niveles diferentes de
potencia al actuador.
Este sistema requiere además de un circuito que servirá de interfaz entre la señal de
alimentación y el microcontrolador y entre el microcontrolador y la entrada al CI
MOC3011.
51
9.6.3. Rectificación y limitación
Figura 51 Señal obtenida después de la limitación d e voltaje a 5 V
Se obtuvo la señal de 60 Hz de la alimentación con la finalidad de disparar el PWM en
fase con la señal que alimenta a los actuadores. Para esto de rectifico la señal de CA y se
limito por medio de un diodo zener a 5 V para evitar daños al microcontrolador
Figura 52 Diagrama para la obtención de la señal de 60 Hz y limitación
10. CONCLUSIONES
• Finalmente se encontró que el sensor que tenia inicialmente la incubadora para la
temperatura ambiental, es muy lento por lo que se decidió cambiarlo por tres
sensores LM35 de temperatura.
• Se inició el diseño con un sistema difuso de 3 universos en discurso para el control
de temperaturas y se planeaba hacer otro de otros 3 universos para el porcentaje
de humedad relativa. Se encontró mas practico hacer uno solo que cuente con las
3 variables principales y el gradiente de temperatura.
52
• La aplicación de los sistemas inteligentes a equipos médicos otorga una ventaja
muy importante ya que una vez hecha la base del sistema de lógica difusa este
puede ser mejorado de acuerdo a como se va conociendo el comportamiento de
los actuadores al sistema al control y al efecto de control por PWM.
• El espacio dedicado para la circuitería también disminuye de manera importante
gracias al uso de micro controladores, además de facilitar la localización y
reparación en caso de fallas por la disminución de la circuitería y el uso de
dispositivos comerciales incluidos los sensores de temperatura implementados.
Por este mismo motivo se encontró conveniente el empleo del encapsulado AD620
como amplificador de instrumentación.
11. BIBLIOGRAFÍA
a) Boylestad, R. ”Electrónica. Teoría De Circuitos.”. 1989. Prentice Hall. México.
b) Chaires J “Control Inteligente Aplicado a Incubadoras Neonatales”. 2001
c) Guyton A. “Fisiología”. Ed. Prentice Hall, México, D.F. 1995
d) Norma Oficial Mexicana. NOM-066-SSA1-1993. 1993. Secretaría de Salud y
Asistencia. México.
e) Restrepo L; Durango N; Gómez N; González F; Rivera N; 2007. Prototipo de incubadora neonatal. Revista Ingeniería Biomédica. 1. Colombia
f) Webster J. “Encyclopedia Of Medical Devices And Instrumentation”. 1998. Vol. 4 Ed.
John Willey. USA.
g) Webster J. “Medical Instrumentation Application And Design”. 1995. Ed. John Wiley.
USA
53
ANEXOS
54
Anexo A. HOJAS DE CARACTERISTICAS DE TECNICAS
DE LOS CIRCUITOS EMPLEADOS
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
Anexo B. Norma Oficial Mexicana. NOM-066-SSA1-1993
(Fragmentos empleados para el diseño)
85
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-066-SSA1-1993, QUE ESTABLECE LAS ESPECIFICACIONES SANITARIAS DE LAS INCUBADORAS PARA RECIEN NACIDOS.
Al margen un sello con el Escudo Nacional, que dice: Estados Unidos Mexicanos.- Secretaría de Salud.
CARLOS R. PACHECO, Director General de Control de Insumos para la Salud, por acuerdo del Comité Consultivo Nacional de Normalización de Regulación y Fomento Sanitario, con fundamento en los artículos 39 de la Ley Orgánica de la Administración Pública Federal; 194 fracción II de la Ley General de Salud; 38 fracción II, 45, 46 fracción II, 47 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 8 fracción IV y 12 fracción II del Reglamento Interior de la Secretaría de Salud.
INDICE
PREFACIO 1 OBJETIVO 2 CAMPO DE APLICACION 3 REFERENCIAS 4 DEFINICIONES, SIMBOLOS Y ABREVIATURAS 5 ESPECIFICACIONES 6 ETIQUETADO 7 INFORMACION DEL PRODUCTO 8 ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION 9 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES 10 BIBLIOGRAFIA 11 OBSERVANCIA DE ESTA NORMA 12 VIGENCIA.
PREFACIO
Las Unidades Administrativas que participaron en la elaboración de esta Norma son: Dirección General de Control de Insumos para la Salud, Instituto Mexicano del Seguro Social, Canifarma: Sección de Productos Auxiliares para la Salud, y las siguientes empresas: Casa Mario Padilla, S.A. de C.V., Hillusa Medical Equipment Import Export, Industria Electromédica de México, S.A. de C.V., Médica Industrial, S.A. de C.V., Internacional Electromédica S.A. de C.V.
1. Objetivo
El objetivo de esta Norma es establecer los requisitos mínimos de seguridad y funcionamiento que deben cumplir las incubadoras de cuidados generales para recién nacidos prematuros, las cuales son impulsadas eléctricamente para asistir al bebé en el mantenimiento de su balance térmico controlando las condiciones adecuadas de temperatura, humedad y aislamiento del medio ambiente exterior.
2. Campo de aplicación
Esta Norma Oficial Mexicana debe observarse en todas las industrias, laboratorios y establecimientos dedicados al proceso de este producto en el territorio nacional.
Las incubadoras de importación usadas deben cumplir con esta Norma.
3. Referencias
NOM-J-137-1971 Determinación de la corriente de fuga en aparatos eléctricos.
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NOM-J-195-1980 Cable de alimentación y extensión para aparatos eléctricos.
NOM-J-5-1981 Interruptores para instalaciones electrodomésticas en circuitos monofásicos.
NOM-J-153 Clasificación de materiales aislantes.
NMX-EE-59 Envase y Embalaje. Símbolos para Manejo, Transporte y Almacenamiento.
NOM-J-1-5-1980 Clavijas.
4. Definiciones, símbolos y abreviaturas
4.1 Definiciones.
4.1.1 Incubadora.
Aparato provisto de una cámara aislada que mantiene a una temperatura constante en atmósfera controlada a un recién nacido prematuro para continuar su desarrollo normal. Este equipo electromédico diseñado para contener un bebé tiene secciones transparentes que permiten observarlo.
Incubadora para Cuidados Generales de Recién Nacidos: Incubadora en que se controla la temperatura del aire del compartimiento del recién nacido.
4.1.2 Temperatura de la incubadora.
Es la temperatura medida en el aire dentro de la incubadora en un punto central 10 cm arriba del centro de la superficie del colchón, en el compartimiento del recién nacido.
4.1.3 Temperatura promedio.
Es el valor promedio de las lecturas de temperatura máxima y mínima efectuadas en un punto especificado dentro del compartimiento del recién nacido logrado en una condición de temperatura estable.
4.1.4 Temperatura de equilibrio.
Es la temperatura promedio alcanzada cuando la temperatura varía no en más de 0.2ºC en una hora.
4.1.5 Condición de temperatura estable.
La condición alcanzada cuando la temperatura en el compartimiento del bebé no varía más de 1K (1ºC) en el periodo de una hora y la temperatura promedio no varía más de 0.2K (0.2ºC) durante este periodo.
4.1.6 Variabilidad de la temperatura.
Son los cambios registrados en la temperatura de la incubadora durante una hora, después que se ha alcanzado la temperatura de equilibrio.
4.1.7 Temperatura de control.
Es la seleccionada en el control de temperatura.
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4.1.8 Temperatura de la incubadora.
Temperatura en un punto dentro de la incubadora, a 10 cm por arriba del centro de la superficie del colchón.
4.2 Símbolos y abreviaturas.
NOM Norma Oficial Mexicana
SI Sistema Internacional de Unidades de Medida
NIE Clasificación de materiales aislantes
VCA Volts de Corriente Alterna
CA Corriente alterna
CC Corriente continua
DBA Decibeles con una curva de ponderación "A"
5. Especificaciones
5.1 Las incubadoras deben tener un sistema de acondicionamiento ambiental con cámara aislada que debe reducir la pérdida y ganancia de calor por radiación, aminorar la penetración de ruidos, humedad controlada, concentraciones controladas de oxígeno, con alarmas visuales y audibles conectadas a los sensores específicos que señalan alteraciones en los rangos establecidos.
5.1.1 Las condiciones ambientales de operación.
Temperatura: 293 K a 305 K (20ºC a 32ºC)
Humedad relativa: 60% ± 20%
Presión barométrica: 75.4 kPa a 100.1 kPa (580 mmHg a 770 mmHg).
Velocidad del aire: 10 a 15 cm/seg.
5.1.2 Tensión de alimentación.
Debe trabajar a 127 volts ± 10% de tolerancia a 60 hercios.
5.1.3 Materiales.
Los materiales deben ser resistentes y no sufrir deformaciones que afecten el funcionamiento de la incubadora bajo condiciones normales de operación. No se admite fuente radiante a excepción de la lámpara de fototerapia.
Se debe evitar emplear materiales inflamables en la construcción del equipo.
Los materiales metálicos deben estar protegidos contra la corrosión. Todas las superficies en el compartimiento del recién nacido, ductos, unidad humidificadora y otros componentes del sistema de circulación del aire, deben ser fácilmente accesibles a la limpieza y desinfección.
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Los componentes de la incubadora que pudieran ser de material inflamable deben estar separados del área diseñada para el aire enriquecido de oxígeno por medio de barreras de protección no inflamable, las cuales deben prevenir la concentración excedida de oxígeno en el medio ambiente.
Todos los controles e interruptores accesibles al operador deben fijarse con seguridad al panel, para prevenir riesgos y reposiciones innecesarias.
5.2 Componentes mecánicos.
5.2.1 Cubierta (capacete): Debe ser abatible.
Debe ser de material que permita observar al recién nacido fuera de la cubierta, sin dificultad.
Debe contar con lo necesario para facilitar el acceso al interior y colocar al recién nacido en forma adecuada. Si la cubierta puede abatirse o posee tapa debe estar diseñada de manera que evite su caída y apertura accidental.
Debe tener orificios para acceso de:
- Un gancho para la báscula.
- Accesorios para monitoreo, mangueras, etc.
Los orificios para acceso deben de estar cubiertos cuando no estén en uso para que no se alteren las condiciones de operación de la incubadora.
La cubierta debe tener 4 ventanillas, 2 al frente y 2 en la parte posterior para introducir los brazos. Debe contar con una tapa u otro sistema que permita sellar la ventanilla cuando no esté en uso.
La tapa de la ventanilla debe contar con un seguro que evite una apertura accidental mediante un mecanismo de abatimiento automático.
5.2.2 Colchón y plataforma.
Debe soportar al recién nacido sin ningún riesgo para el mismo. Debe estar fabricado de material antialérgico. Debe contar con un espacio suficiente, bajo la plataforma para colocar un porta chasis con su placa radiográfica. Debe contar con un mecanismo adecuado para ser inclinado o elevarse horizontalmente sobre el panel de acceso.
5.2.3 Chasis (módulo de control).
Debe estar integrado a la caja mayor y contener los elementos de control de la incubadora. Debe estar protegido contra daños y otros riesgos de trabajo.
El módulo de control deberá removerse por medio de un sistema que permita el aseguramiento óptimo al chasis principal.
5.2.4 Gabinete.
Debe soportar con seguridad la caja mayor, el capacete y los accesorios adicionales.
Debe tener manijas o sistema similar en los lados para facilitar el desplazamiento.
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Debe tener acceso al interior mediante puerta de cierre automático, accionada con manijas o sistema similar para depositar equipo auxiliar, facilitar su limpieza y mantenimiento.
Debe tener freno al menos en dos de las cuatro ruedas.
5.3 Características ambientales de funcionamiento: Las especificadas en el numeral 5.1.1.
5.4 Características térmicas.
5.4.1 Temperatura de equilibrio El control de temperatura - debe lograr este Nota: Para realizar la prueba, la
de la incubadora. equilibrio desde 296.15 K (23ºC) y no más de temperatura ambiente deberá
310.15 K (37ºC). estar 3 K (3ºC) abajo de la
temperatura control.
5.4.2 Sobregiro de la máxima Debe alcanzar un máximo de 312.15 K (39ºC), por Nota: Para realizar la prueba, la
temperatura de control. medio de una acción especial del operador sobre el
temperatura ambiente deberá
dispositivo de ajuste de temperatura. Este modo de
estar 3 K (3ºC) abajo de la
operación debe ser indicado con una luz de temperatura de control.
advertencia u otra señal fácilmente reconocible o
combinado con una indicación relevante para este
sobregiro de temperatura.
5.4.3 Exactitud de la ± 0.3 K (ºC)
temperatura indicada, K
(ºC).
5.4.4 Correlación entre la ± 0.7 K (± 0.7ºC)
temperatura indicada y la
temperatura de control, K
(ºC).
5.4.5 Temperatura de las 313.15 K (40ºC) máximo
superficies que están en
contacto con el recién
nacido, K
(ºC).
5.4.6 Temperatura de las 313.15 K (40ºC) máximo
superficies accesibles al
recién nacido (en
condiciones normales de
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operación o cuando cesa
la circulación de aire o el
control principal de
temperatura falla), K
(ºC).
5.4.7 En superficies metálicas. 313.15 K (40ºC) máximo
5.4.8 En superficies no metálicas. 316.15 K (43ºC) máximo
5.4.9 Temperatura de las 313.15 K (40ºC) máximo
superficies accesibles al
operador durante la
operación normal de la
incubadora, K (ºC).
5.4.10 En superficies metálicas 333.15 K (60.15ºC) máximo
de alta conductividad
térmica.
5.4.11 En superficies de 343.15 K (70ºC) máximo
plástico de baja
conductividad térmica o
de madera.
9. Concordancia con normas internacionales
Esta Norma concuerda parcialmente con las siguientes Normas Internacionales: ANSI/AAMI-1136 Infant Incubator 1991, ANSI/NFPA-70 National Electric Code (NEC), National Fire Protection Agency 1987, UL 544 Standard for Safety, Medical and Dental Equipment, Underwriters Laboratories, 1988, ANSI-C-73 American National Standard on Dimensions of Attachment Plugs and Receptacles, BS 5724 1991, Specification for baby incubators.
10. Bibliografía
10.1 ANSI/AAMI - II36 Infant Incubator, 1991.
10.2 ANSI/NFPA - 70 National Electrical Code (NEC), National Fire Protection Agency, 1987.
10.3 UL 544 Standard for Safety, Medical and Dental Equipment, Underwriters Laboratories, 1988.
10.4 ANSI - C - 73 American National Standard on Dimensions of Attachment Plugs and Receptacles.
10.5 BS 5724 1991 Specification for baby incubators.
11. Observancia de esta Norma
La vigilancia del cumplimiento de la presente Norma corresponde a la Secretaría de Salud, cuyo personal realizará la verificación y la vigilancia que sean necesarias.
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12. Vigencia
La presente Norma entrará en vigor con su carácter de obligatorio a partir del día siguiente de su publicación en el Diario Oficial de la Federación.
México, D.F., a 27 de septiembre de 1994.- El Director General de Control de Insumos para la Salud, Carlos R. Pacheco.- Rúbrica.
En la Ciudad de México, Distrito Federal, siendo el décimo octavo día del mes de abril de mil novecientos noventa y cinco, el suscrito Director General de Asuntos Jurídicos de la Secretaría de Salud, Lic Alfonso Navarrete Prida, con fundamento en lo dispuesto por el Artículo 10 Fracción XVII del Reglamento Interior de esta dependencia; CERTIFICA: que la presente copia consta de 23 hojas la cual concuerda fielmente con su original que obra registrada en el Libro I de Normas Oficiales Mexicanas bajo el número 18/95 a foja 7.- Conste.- Rúbrica
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ANEXO C. GLOSARIO
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DIMMER: Los dimmer son dispositivos usados para regular el brillo de la luz disminuyendo
el voltaje de RMS es posible variar la intensidad de la luz, siempre y cuando las
propiedades de esta lo permitan (fundamentalmente se usa para bombillas de filamento
convencionales).
Actualmente los circuitos más empleados incluyen la función de encendido al "paso por
cero" de la tensión. La disminución del valor eficaz en la bombilla se logra recortando la
señal en el momento de subida en el punto que se elija.
HOMEOSTASIS: es la característica de un sistema abierto o de un sistema cerrado,
especialmente en un organismo vivo, mediante la cual se regula el ambiente interno para
mantener una condición estable y constante. Los múltiples ajustes dinámicos del equilibrio
y los mecanismos de autorregulación hacen la homeostasis posible. La homeostasis y la
regulación del medio interno constituye uno de los preceptos fundamentales de la
fisiología, puesto que un fallo en la homeostasis deriva en un mal funcionamiento de los
diferentes órganos
LÓGICA DIFUSA: es una rama de la inteligencia artificial que se funda en el concepto
"Todo es cuestión de grado", lo cual permite manejar información vaga o de difícil
especificación si quisiéramos hacer cambiar con esta información el funcionamiento o el
estado de un sistema específico. Es entonces posible con la lógica difusa gobernar un
sistema por medio de reglas de 'sentido común' las cuales se refieren a cantidades
indefinidas.
PIC: Son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology
Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica
de General Instruments.
El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque
generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (Controlador de Interfaz
Periférico).
PORCENTAJE DE HUMEDAD RELATIVA : Es la humedad que contiene una masa de
aire, en relación con la máxima humedad absoluta que podría admitir sin producirse
condensación, conservando las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica.
Esta es la forma más habitual de expresar la humedad ambiental. Se expresa en tanto por
ciento. %
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donde
es la presión parcial de vapor de agua en la mezcla de aire;
es la presión de saturación de vapor de agua a la temperatura en la mezcla
de aire; y
es la humedad relativa de la mezcla de aire que se está considerando.
PWM: La modulación por ancho de pulsos (o PWM, de pulse-width modulation en inglés)
es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (por ejemplo
sinusoidal u cuadrada).
El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positiva en
relación al período. Matemáticamente:
D es el ciclo de trabajo
τ es el tiempo en que la función es positiva (ancho del pulso)
T es el período de la función
TERMOGÉNESIS NO TERMORREGULADORA : Producción de calor que es el resultado
del metabolismo basal, la actividad y la llamada acción térmica de los alimentos
TERMOGÉNESIS TERMORREGULADORA: mecanismos que disminuyen las perdidas
(postura y vasoconstricción) y con una forma de producción de calor que es una respuesta
específica a los ambientes fríos
VASOCONSTRICCIÓN: Estrechamiento de un vaso sanguíneo manifestándose como una
disminución de su volumen. Un vasoconstrictor es una sustancia o estímulo ambiental que
provoca vasoconstricción directa o indirectamente. Muchos vasoconstrictores actúan sobre
receptores específicos de la vasopresina o sobre adrenorreceptores. Los vasoconstrictores
son también utilizados clínicamente para incrementar la presión sanguínea o para reducir
el flujo sanguíneo localmente
