INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Ingeniería Biomédica

Academia de Bioingeniería

Bioinstrumentación III

7MV2

Práctica 1

Estimulador analgésico

EQUIPO No ____

Aguilera Salinas Moisés Aarón Gutiérrez Calleja Ramón Alejandro Sánchez Velarde Emmanuel

Profesora:

Padrón Morales Lilia Marcelina

FECHA DE ENTREGA

22 de Abril de 2015

OBJETIVO GENERAL: Identificar y explicar las características y aplicaciones de los electro estimuladores musculares analgésicos de propósito general y de uso en rehabilitación muscular.

OBJETIVO PARTICULAR: Diseñar y construir un estimulador analgésico con la forma de onda siguiente:

Y las siguientes características:

Frecuencias fijas: 2, 20, 40, 80, 120 Hz. Modulación en Frecuencia Modulación en Ancho de Pulso Trenes de Pulsos Amplitud positiva de 0 a 100 Volts Corriente de 0.001 a 0.06 Amperes Ancho de Pulso Máximo 200 μs Carga Virtual: 500 Ω Puede utilizar componentes discretos o microcontrolador La etapa de potencia no debe deformar la forma de onda.

INTRODUCCIÓN

Para lograr un efecto analgésico con la estimulación eléctrica, es imprescindible que la anchura de los impulsos estimulantes positivos sea de 200 microsegundos aproximadamente y que exista la posibilidad de reducirlos hasta un mínimo de 100 microsegundos.

Por otra parte, también es imprescindible que el impulso positivo vaya seguido de un impulso negativo de menor amplitud. Este impulso negativo impide que la fibra nerviosa estimulada se habitúe y, al mismo tiempo, impide que en los puntos en que se aplican las dos placas conductoras se produzca una concentración de iones de sodio cerca de la placa positiva y de iones de cloro en las cercanías de la placa negativa.

Si no existieran estos impulsos negativos, se produciría ácido clorhídrico bajo la piel en el lado positivo, e hidróxido de sodio en el lado negativo; es decir, dos sustancias químicas que, al mezclarse con el agua contenida en nuestros tejidos, podrían provocar quemaduras químicas, en especial en caso de tratamientos prolongados. Por desgracia, los estimuladores que suelen anunciar sólo generan ondas cuadradas positivas corrientes, generalmente carentes de impulsos negativos, por lo que sus usuarios quedan expuestos a los inconvenientes que hemos mencionado.

En la práctica, el impulso negativo, al igual que ocurre en una tensión alterna, sirve esencialmente para conseguir una inversión de polaridad en las dos placas conductoras: de hecho, cuando el impulso es positivo, la corriente circula de la placa positiva hacia la negativa y, cuando el impulso es negativo, la corriente circula de la placa negativa hacia la positiva. De nuestro estimulador podemos conseguir:

1.- Impulsos de frecuencia fija

2.- Impulsos en frecuencia

3.- Impulsos en anchura

4.- Trenes de ondas

Metodología

RESULTADOS

Figura 1. Tren de pulsos obtenido con los PICs.

Programación de Microcontrolador con

frecuencias bajas (50 hz)

Programacion de Microcontrolador con

frecuencias altas(100 Hz)

Multiplicación de salidas de

Microcontroladores con compuerta AND

Configuración de MOSFET para electronica

de potencia con Transformador 12-120v

Prueba de funcionamiento con sujeto experimental

Observación de la contracción

muscular

Analisis de Resultados

Figura 2. Electrodos conectados al sujeto de prueba a la altura del músculo braquiorradial.

Tabla 1. Resultados obtenidos del sistema construido

Voltaje mínimo 0.1 vVoltaje máximo 7.2 v

Voltaje de fuente 5.15 vCorriente máxima 0.3 mACorriente mínima 14 mA

Transformador 12 v 500 mAFrecuencia 1.78 Hz

ANÁLISIS

Para la realización de este experimento se utilizaron dos PICs 16F887 con los cuales se simularon los pulsos de los integrados 555 propuestos en el manual de prácticas, estas dos señales se pasaron por una compuerta AND y se obtuvo el tren de pulsos mostrado en la figura 1. Posteriormente se pasó por una etapa de potencia en un arreglo de transistores y el transformador de 12 v para amplificar los pulsos y poder ver un efecto en los músculos estimulados.

Como se puede observar en la tabla los rangos de operación del electroestimulador construido trabaja por debajo de algunos modelos comerciales1 2, esto puede ser debido al diseño que propusimos para la etapa de

potencia y las limitaciones de ajuste del mismo, para el caso de la frecuencia ésta puede ser configurada directamente modificando el programa de los PICs.

1Especificaciones Técnicas del DURTECH DT – 900 TENS

Dos canales independientes con circuitos aislados. Forma de Onda: Asimétrica, Bifásica Rectangular con corriente DC cero. Amplitud: 0 – 80 mA en 15 niveles. Anchura de Impulso seleccionable: 220 microsegundos - 265 microsegundos. Rango de Impulso: 2 – 100 Hz. Modo: Continuo, Burst o Modulado (pre establecido). Fuente de Poder: 1 Batería 9 Volts.

2Especificaciones Técnicas del CEFAR COMEX 3

Programable:sí Número de Canales:4 Número de Programas:92 Número de programas preprogramados, programas únicos, incluidos los niveles:229 Amplitud Máxima:120 mA Intensidad:ajuste manual (unidades de energía 0-999) Incrementos de Intensidad:Mínimo 0.5 mA Impulso Duración/Anchura:30 msec-1000 msec Frecuencia:1 - 150 Hz La fuente de energía:NiMH, Nickel metal hybride 4.8V, 2000 mAh Dimensiones (LxAxAl):38 x 95 x 33 mm Peso:300-325g, incl. batería Clasificaciñón Seguridad Eléctrica:Class II, Type BF Conformidad de Seguridad: IEC 60601-1, IEC 60101-1-2. IEC 60601-2-12

CONCLUSIONES

Ramón Alejandro Gutiérrez Calleja

En esta práctica se pudo comprobar el funcionamiento de un electroestimulador del tipo TENS, con una ligera variación al circuito propuesto en el manual de prácticas, se utilizaron PICs en lugar de los CI 555 para generar los trenes de pulsos. Se obtuvieron resultados satisfactorios al probar el electroestimulador en el sujeto de prueba, se apreció macroscópicamente la contracción de los músculos donde se colocaron los electrodos, como el mostrado en la figura 2, el braquiorradial. En tanto que los resultados obtenidos de los rangos de operación del dispositivo estuvieron un tanto por debajo de modelos comerciales comparados, esto puso ser debido al diseño en la etapa de potencia de circuito, pudiendo revisarse y mejorar la regulación de dichos rangos.

Aguilera Salinas Moises Aarón

Se logró comprender como es que las señales tienen su función para un mejor funcionamiento de los músculos y observar cómo reaccionó el cuerpo al recibir impulsos, son la intención de una mejora para el mismo. También se tomaron en cuenta los conocimientos en electrónica que se han obtenido a lo largo de la carrera para realizar el circuito (utilizando dos micro controladores que aplicaban generaban las dos frecuencias a

utilizar). Al termino de la práctica se llego a la conclusión que es un aparato que cumple con los requerimientos mínimos, es decir, genera un impulso son la corriente y el voltaje óptimos para provocar un cosquilleo en la zona de inervación para dar una terapia analgésica a bajas frecuencias.

BIBLIOGRAFIA

http://www.electroraggio.com/fs_files/user_img/VARIOS/estimulador%20de%20efecto%20analg %C3%83%C2%A9sico.pdf

Electroterapia en Fisioterapia, Rodríguez Martin, 2da edición, editorial Medica Panamericana Electroterapia y Electromiografía, Sidney Licht, 1ra edición en español, editorial Jims El gran libro de la salud, Enciclopédica médica de selecciones del Reader’s Digest http://www.electroterapia.com