Diseno-e-implementacion-de-un-oxmetro-de-pulso-con-microcontrolador-PIC-18F4550

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONÓMA 
DE MÉXICO 
FACULTADDEINGENÍERU 
DISEÑO EIMPLElVIENTACIÓNDE UN 
OXÍMETRO DE PULSO CON 
MICR OCONTROLADORPIC18F4550 
TESIS 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: 
INGENIÉRO ELÉCTRICO ELECTRÓNICO 
P R E S E N T A : 
ALBERTOPAREDES ALVAREZ 
Director: M.l. Sergio Quintana Thieny 
CIUDAD UNIVERSITARIA 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
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Agradecimientos: 
 
A la memoria de mi padre Juan Paredes. 
A mi madre Guillermina por su cuidado y ánimo constante para terminar lo que un día empecé. 
A mis hermanos por ver su ejemplo de lucha y esfuerzo constante en sus trabajos. 
A la UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO, a la FACULTAD DE INGENIERÍA 
y a cada uno de mis PROFESORES los cuales forjaron al profesionista; de igual manera agradezco al 
DEPARTAMENTO DE INSTRUMENTACIÓN ELECTROMECÁNICA del INSTITUTO 
NACIONAL DE CARDIOLOGIA IGNACIO CHAVEZ, por las facilidades prestadas durante la 
investigación y desarrollo del proyecto, a todas las personas que contribuyeron directa e indirectamente 
con el mismo y al M. C. Raúl Martínez Memije por su asesoramiento. 
ÍNDICE 
1. INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 
 
2. ANTECEDENTES GENERALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 
2.1 Medición de las constantes vitales para la valoración de pacientes en medicina . . . . . . . . . . . .3 
2.2 La oxigenación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 
2.3 Principio de funcionamiento de los oxímetros de pulso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 
2.4 Características y consideraciones de diseño de los oxímetros de pulso . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 
2.5 Diagrama general a bloques de un pulsioxímetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 
 
3. OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 
3.1 Objetivo general del trabajo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 
3.2 Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 
 
4. MARCO TEÓRICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 
4.1 Visión general de la circulación, la sangre y la hemostasia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 
4.2 Hemoglobina y transporte de oxígeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 
4.3 Vasos sanguíneos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 
4.4 Pulso y frecuencia cardiaca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 
4.5 Hipoxia e hipoxemia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 
4.6 Forma de onda pletismográfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 
4.7 Ley de Beer-Lambert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 
4.8 Microcontroladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 
 
5. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 
5.1 Diagrama a bloques del sistema propuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 
5.2 Criterios adoptados para el diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 
5.3 Selección de dispositivos a utilizar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 
5.4 Infraestructura y recursos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 
5.5 Diseño e implementación del circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 
 
6. PROTOCOLO DE CALIBRACIÓN Y PRUEBAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 
6.1 Prueba para verificar la variación del parámetro R que determinará el correcto 
funcionamiento del prototipo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 
6.2 Calibración del prototipo: obtención de valores R (proyecto) y 
%SpO2 (referencia), induciendo hipoxia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 
 
7. RESULTADOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 
 
8. APORTACIONES Y CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 
 
BIBLIOGRAFÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 
 
ANEXOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...i 
 Diagrama de flujo principal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...i 
 Código fuente para compilarse por la herramienta PCW Compilador de C para PICs . . . . . . . . . iii 
 Diagrama esquemático del oxímetro de pulso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xi 
1. INTRODUCCIÓN 
La medicina es una ciencia que permite conocer las enfermedades y es un arte que capacita a los 
médicos para tratar, curar o aliviar al hombre enfermo. El conocimiento del proceso morboso permite 
establecer la naturaleza y la extensión de sus repercusiones orgánicas y psíquicas en la totalidad del 
organismo enfermado. Solo así se podrán prescribir las bases de un plan terapéutico, que siempre ha de 
tender a la erradicación de la enfermedad, o al menos, a suprimir sus manifestaciones, subjetivas u 
objetivas. El enfermo consulta con su médico porque algo le duele o le molesta; algo que interfiere con 
su bienestar físico-mental, menoscaba su productividad o hiere su sentido estético. Por ello, toda 
enfermedad tiene su vertiente personal, síntomas que se exteriorizan por unos síntomas. Pero junto a 
estos “sentimientos” todo proceso morboso provoca unas alteraciones objetivas o signos que han de ser 
detectados y evaluados por el médico. Solo después de una cuidadosa interpretación de los síntomas de 
una enfermedad (sintomatología) y de sus signos (semiología) el médico podrá identificar la 
enfermedad (diagnóstico), establecer su origen (etiología), analizar el modo cómo la causa morbosa ha 
obrado sobre el organismo (patogenia) y juzgar la trascendencia quepueda tener para el futuro del 
individuo afectado (pronóstico) [1]. 
 
A diferencia de los primeros cien años de la práctica de la anestesia, durante los cuales el médico 
dependía fundamentalmente de sus propios sentidos, en los últimos veinte años, el extraordinario 
progreso de la tecnología en la ingeniería electrónica y digital permite mayor capacidad para el cuidado 
y medición de la mayoría de las funciones vitales, particularmente en el área de la anestesiología. El 
origen de la oximetría se remonta al año 1862, cuando el profesor alemán de química aplicada, Félix 
Hoppe Seyler, acuña el término de hemoglobina (Hb) y reconoce que la sangre oxigenada se puede 
diferenciar de la no oxigenada. En 1864, George Stokes reporta que la hemoglobina transporta O2 
(oxígeno) en la sangre. Robert Bunsen y Gustav Kirchoff, en 1869, construyen el primer 
espectroscopio y demuestran que cada material tiene un espectro específico. Siete años después, en 
1876, Karl von Vierordt usa el espectroscopio para la medición del O2, con la utilización de la 
transmisión de la luz. En 1935, Karl Matthes, fabrica el primer aparato auricular para medir la 
saturación de O2 con dos longitudes de onda, roja y verde, por transiluminación de los tejidos. Durante 
la Segunda Guerra Mundial, Glen Millikan (1942) desarrolla un método óptico destinado a la medición 
de la saturación de hemoglobina con O2 en pilotos que volaban a grandes alturas, e introduce el término 
de oxímetro. En 1949, Earl Wood, en la Clínica Mayo, modifica la pieza auricular de Millikan. 
Aumenta una cápsula de presión con dos ventajas: mayor exactitud y lectura absoluta de saturación de 
O2. Estos adelantos y modificaciones dan inicio a la oximetría moderna, con Shaw en 1964, quien 
ensambla el primer oxímetro auricular, autocalibrable, utiliza ocho longitudes de onda, y el método de 
calentar el lóbulo de la oreja para arterializar los capilares sanguíneos. A pesar de que se convirtió en 
un modelo clínico y demostró seguridad para la monitorización intraoperatoria, su tamaño, costo y la 
dificultad del sensor auricular impidieron su aceptación como monitor de rutina. Posteriormente, en 
Tokio, en 1975, el ingeniero Takuo Aoyagi diseña el primer oxímetro auricular comercial, por el 
análisis de la absorbancia de la luz pulsátil. Finalmente, en 1980, el anestesiólogo William New 
desarrolla y distribuye el “oxímetro de pulso”. A partir de 1986, la Sociedad Americana de 
Anestesiólogos (ASA) apoya el uso de la oximetría de pulso durante todas las anestesias como método 
para asegurar la oxigenación. En México, la Norma Oficial Mexicana para la práctica de la 
anestesiología (NOM-170-SSAI-1998), dentro de los lineamientos para el manejo transanestésico, 
establece vigilar continuamente la saturación de oxígeno mediante la oximetría de pulso en todo 
procedimiento anestésico [2]. 
 
 
 
1 
Antes del desarrollo de la oximetría de pulso, los métodos que generalmente se usaban para evaluar la 
oxigenación de los pacientes eran visuales, por ejemplo, se observaba la palidez o la presencia de 
cianosis y el análisis de sangre arterial; ambos métodos tienen inconvenientes considerables. La 
observación directa no es un indicador uniforme ni fidedigno de hipoxia. El análisis de sangre arterial, 
aunque exacto, es invasivo, costoso y lento, y la oxigenación del paciente puede cambiar antes de que 
se reciban los resultados de laboratorio; además, esta técnica proporciona solo indicios intermitentes de 
la saturación de la sangre arterial. Los oxímetros de pulso son muy fáciles de comprender y usar y, 
aunque no han reemplazado el muestreo de sangre arterial, han reducido la frecuencia de los análisis de 
gases sanguíneos, con lo cual han eliminado muchos procedimientos costosos de laboratorio. 
Los oxímetros de pulso monitorean de forma no invasiva la saturación de oxígeno (expresada como 
porcentaje o en decimales) de la hemoglobina arterial midiendo los cambios de absorción de luz que 
resultan de las pulsaciones del flujo de la sangre arterial; su uso permite el monitoreo continuo e 
instantáneo de la oxigenación. Se denomina SaO2 cuando se determina a partir de una muestra de 
sangre arterial. La mayoría de los oxímetros de pulso también ofrecen otras características de 
representación visual de los datos, incluida frecuencia de pulso, límites de alarma relativos a la 
saturación de oxígeno y pletismogramas (gráficos de cálculos análogos o de barras que indican la 
amplitud del pulso), y diversos mensajes del estado del sistema y de los errores. En los equipos 
modulares, esta representación visual de datos forma parte del dispositivo principal al cual está 
conectado el equipo. Las alarmas sonoras generalmente se activan cuando se sobrepasan los límites de 
la SpO2 o de la frecuencia del pulso, y a menudo el tono que marca cada pulso variará conforme a los 
cambios de la SpO2. La mayoría de las alarmas sonoras pueden desactivarse manualmente, ya sea 
momentánea o permanentemente. 
 
En el segundo capítulo se verá la importancia que tienen las constantes vitales para detectar o 
monitorizar problemas de la salud así como el empleo del “Oxímetro de Pulso” en la medicina, también 
se verán los principios de funcionamiento, características y consideraciones de diseño del sistema, por 
ser un equipo de instrumentación no invasivo. 
 
En el capítulo 3 están los objetivos generales y específicos del proyecto. 
 
Para el capítulo 4 se verá la base teórica de la fisiología como son: principales componentes 
sanguíneos, circulación, pulso, frecuencia cardiaca, forma de onda fotopletismográfica; ley de Beer-
Lambert y microcontroladores. 
 
En el quinto capítulo se presenta el diseño y la implementación del sistema electrónico tomando en 
cuenta las características de la señal fisiológica a medir; se hace la designación de los dispositivos a 
utilizar, en donde se toman en cuenta los criterios para elegir los dispositivos electrónicos, firmware y 
software de programación; la infraestructura y recursos con que cuenta el departamento de 
Instrumentación del INCICh (Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez). 
 
Para el sexto capítulo se presentará un protocolo de prueba para verificar si el sistema esta operando 
bien, se hará la calibración del prototipo empleando un oxímetro comercial de la marca Nellcor 
tomando sus valores de saturación y frecuencia cardiaca como valores de referencia. 
 
En el capítulo 7 se anotan los resultados del proyecto: se alimenta con 12 V, demanda una corriente de 
278 mA, consume una potencia de 3.33 W; % ErrorSpO2 = 5.45 y % ErrorFC = 11.08 
 
 
2 
2. ANTECEDENTES GENERALES 
 
2.1 MEDICION DE LAS CONTANTES VITALES PARA LA VALORACIÓN DE PACIENTES 
EN MEDICINA 
 
El pulso, la frecuencia respiratoria, la presión arterial y la temperatura se consideran los indicadores 
basales del estado de salud del paciente: por ello se los conoce como constantes vitales. Pueden 
medirse en fases muy tempranas de la exploración física o integrarse en diferentes partes de ésta. 
 
 
FRECUENCIA RESPIRATORIA 
 
 
 La frecuencia respiratoria se determina mediante inspección simple, observando el ascenso y 
descenso del tórax del paciente y la facilidad o dificultad con que se efectúa la respiración. Se 
determinará el número de ciclos respiratorios (inspiración y espiración) que se producen en un minuto, 
para determinar la frecuencia respiratoria. En los lactantes, la elevación y el descenso del abdomen con 
la respiración facilitan el recuento. Se observarán igualmente la regularidad y el ritmo del patrón 
respiratorio. 
 
PRESION ARTERIAL 
 
 
La medición de la presión arterial es una medida periférica de la función cardiovascular. La 
medida indirecta de la presión arterial se realiza mediante un estetoscopio y un esfigmomanómetro 
aneroide o de mercurio. También existen esfigmomanómetros electrónicos, que no precisan el empleo 
delestetoscopio. El esfigmomanómetro está compuesto por un manguito en cuyo interior se encuentra 
alojada una cámara inflable, un manómetro y una perilla de goma provista de una válvula de control de 
presión, con la que se infla y desinfla la cámara del manguito. El esfigmomanómetro electrónico 
dispone de un sensor de vibraciones que las convierte en impulsos eléctricos. Estos impulsos se 
transmiten a un dispositivo que los traduce a un valor numérico mostrado en una pantalla digital. Se 
trata de un aparato relativamente sensible y puede medir al mismo tiempo la frecuencia del pulso. Sin 
embargo, no proporciona indicación alguna en cuanto a la calidad, el ritmo y otras características del 
pulso, por lo que no se debe emplear como sustitución de la palpación personal. 
 
 
TEMPERATURA 
 
 
La determinación de la temperatura corporal proporciona con frecuencia una indicación valiosa 
en cuanto a la gravedad de la patología del paciente. En los casos de infección bacteriana puede 
constituir el parámetro diagnóstico mas importante, sobre todo en niños de corta edad y pacientes 
ancianos. La determinación de la temperatura corporal puede realizarse en diversas zonas del 
organismo, siendo las mas frecuentes la boca, el recto y la axila. Otro lugar que cada vez tiene mas 
aceptación es la membrana timpánica, que es de fácil y rápido acceso y de naturaleza no invasiva. 
La determinación electrónica de la temperatura ha hecho disminuir el tiempo necesario para obtener 
valores precisos [3]. 
 
3 
El proceso de tomar mediciones en conjunto favorece al establecimiento de una mayor relación entre 
las variables obtenidas, su fusión nos ayuda a la valoración veraz y eficaz del paciente, así como 
también ayuda a identificar alteraciones y tomar los correctivos inmediatos que sean necesarios. Por 
tanto, el tomar por separado las mediciones clínicas de los signos vitales consume mucho tiempo, las 
tomas son de carácter subjetivo y carecen de expresión gráfica. 
 
2.2 LA OXIGENACIÓN 
En el pasado la guía para el anestesiólogo era la coloración de la piel, dentro del campo quirúrgico, se 
percataba de un episodio de hipoxemia cuando el paciente cambiaba al color cianótico o sangre oscura 
alertaba al cirujano, y si ninguno se percataba de estos datos, entonces el paciente sufría en la mayoría 
de los casos un paro cardíaco fatal. Cuando el anestesiólogo tuvo a disposición con la oximetría de 
pulso para el monitoreo de la oxigenación, se evitaron muchas muertes al detectar de forma precoz la 
hipoxemia. Después de dos décadas de encontrar en la oximetría de pulso una herramienta para vigilar 
a los pacientes durante un procedimiento anestésico, aún se discute si la oximetría de pulso en realidad 
garantiza la seguridad de los pacientes. Pocas investigaciones afirman que la oximetría de pulso puede 
cambiar el tratamiento pero no cambia la mortalidad. En la práctica diaria la oximetría de pulso ha 
permitido detectar la desaturación antes que el propio anestesiólogo lo advierta. Es por esto que la 
lectura del oxímetro de pulso se acompañe de otros medios de monitoreo y no cometer el error de dejar 
todo el monitoreo de la oxigenación al oxímetro de pulso. En una intubación endotraqueal antes del 
oxímetro de pulso está el uso correcto del estetoscopio para la auscultación de campos pulmonares, 
después de marcar 80% de SpO2 proceder a escuchar los campos pulmonares es sólo prolongar el 
tiempo de daño. Observar el patrón respiratorio, la frecuencia respiratoria, sentir en la bolsa de 
reservorio resistencia u obstrucción de la vía aérea y auscultación de campos pulmonares, todo 
acompañado de la oximetría de pulso son las partes que aseguran al paciente y no sólo dejar la 
seguridad de la oxigenación del paciente al oxímetro de pulso [4]. 
 
La oximetría de pulso mide la saturación de oxígeno en la sangre, pero no mide la presión de oxígeno 
(PaO2), tampoco la presión de dióxido de carbono (PaCO2) o el pH. Por tanto, no sustituye a la 
gasometría en la valoración completa de los enfermos respiratorios. Sin embargo supera a la gasometría 
en rapidez y en la monitorización de estos enfermos. Los aparatos disponibles en la actualidad son muy 
fiables para valores entre el 80 y el 100%, pero su fiabilidad disminuye por debajo de estas cifras. 
 
2.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS OXIMETROS DE PULSO 
 
La oximetría de pulso se fundamenta en la espectrofotometría clásica que permite calcular la 
concentración de una sustancia en solución a partir de su absorción óptica a una longitud de onda 
determinada; con la Ley de Beer. La sustancia que se esta analizando se ilumina y se mide cuanta 
absorbe; de tal medida se calcula la concentración. El oxímetro de pulso es un aparato que combina los 
principios de la oximetría por espectrofotometría y la pletismografía [5]. 
 
Se descubrió en la década de 1860 que la sustancia de color, la hemoglobina, transportaba oxígeno. Al 
mismo tiempo se notó que la absorción de la luz visible por una solución de hemoglobina varió con la 
oxigenación. Esto es porque las dos formas comunes de la molécula, Oxihemoglobina (HbO2) y la 
hemoglobina reducida (Hb), tienen significativamente espectros diferentes en el rango de 600 nm a 
1000 nm [6], como se muestra en la figura 1. 
 
 
 
4 
 
Figura 1: Espectro de absorción de la HbO2 y la Hb para las longitudes de onda de 660 nm y 920 nm [4]. 
 
El oxímetro de pulso determina la SaO2 al analizar solo la parte pulsátil (ac), que es la componente de 
luz transmitida a través de la piel durante la fase sistólica del flujo sanguíneo en el tejido, figura 2. Este 
enfoque logra la medición del contenido de sangre arterial solamente con dos longitudes de onda. La 
componente de dc de la luz transmitida, el cual representa la absorción de luz debida al pigmento de la 
piel y otros tejidos, es usado para normalizar la señal ac. Ha sido desarrollado un oxímetro de 
reflectancia transcutáneo basado en una técnica pletismográfica similar. La ventaja del oxímetro de 
reflectancia es que puede monitorear SaO2 transcutáneo en varias partes sobre la superficie del cuerpo 
(por ejemplo, mejilla, frente y extremidades) que en la oximetría convencional por transmitancia no 
podría realizarse [7]. 
 
 
 
 
Figura 2: El oxímetro de pulso solo analiza la absorción de luz que varía con el tiempo de sangre arterial oxigenada [8]. 
 
 
 
5 
Absorción debido al tejido 
Absorción debido a la sangre venosa 
Absorción debido a la sangre arterial 
Absorción variable debido 
al pulso sanguíneo arterial 
A
b
so
rc
ió
n
 
 Tiempo 
2.4 CARACTERISTICAS Y CONSIDERACION DE DISEÑO DE LOS OXIMETROS DE 
PULSO 
 
Por investigaciones realizadas se emplean dos longitudes de onda, una r = 660 nm (luz roja) y otra ir 
= 940 nm (luz infrarroja). La absorción de luz de las mismas son considerables al hacerse pasar por un 
elemento constituido por hemoglobina (Hb) y Oxi-hemoglobina (HbO2). 
 
Es posible que el sensor pueda moverse súbitamente debido al movimiento inconsciente del paciente 
haciendo que la forma de la señal fotopletismográfica sea corrompida causando lecturas inválidas, para 
la solución de este problema se le agrega un filtro paso bajas y un controlador automático de ganancia 
para posicionar una señal de DC a un nivel de referencia. 
El sensor debe, en la medida de lo posible, eliminar cualquier luz externa para que no exista 
interferencia con las fuentes de luz roja e infrarroja. Se pueden hacer pruebas de medición bajo una 
lámina (para tapar luz externa). 
 
Se debe procurar la correcta (libre) circulación de sangre por las arterias, vasos sanguíneos permitiendo 
que el dedal no presione en demasía el dedo de medición. 
 
Es importante que las salidas (forma de la onda fotopletismográfica y valores numéricos) del 
dispositivo muestren lecturas correctas; por lo tanto el dispositivo deberá tener un código que pueda 
detectar errores debidosal movimiento. 
 
También debe tomarse en cuenta la potencia luminiscente para no calentar el dedo del paciente. 
 
Los oxímetros comerciales regularmente tienen un error de +/-2 dígitos en el rango de 70 a 100% en la 
medición de la saturación de oxígeno y de +/- 3 dígitos en el rango de 20 a 250 lpm (latidos por 
minuto) [9, 10]. 
 
Todos los oxímetros de pulso han sido calibrados empíricamente al desaturar a voluntarios sanos en un 
rango de oxihemoglobina de 100% al 70%. Al medir oxihemoglobina en numerosos puntos estables 
dentro de este rango, puede generarse una curva de calibración mediante la recopilación de datos de 
absorción de ambas longitudes de onda, roja e infrarroja [11]. 
 
En la oximetría de pulso, la exactitud de cualquier medida de SpO2 depende de la exactitud de la curva 
de calibración de los oxímetros. Este enfoque es seguido por la mayoría de fabricantes y la razón detrás 
al utilizar un procedimiento de calibración in vivo [12]. 
 
Los valores de saturación que son desplegados no son instantáneos, son los promedios tomados de 3 a 
10 segundos para ayudar a reducir el efecto de las variaciones de la onda de presión debido al 
movimiento del sujeto [13]; para calibrar a los oxímetros de pulso emplean como referencia a los Co-
oxímetros o hemogasómetros como el estándar de oro [14]. 
 
 
 
 
 
 
 
6 
2.5 DIAGRAMA GENERAL A BLOQUES DE UN PULSIOXIMETRO 
 
 
Figura 3: Diagrama general a bloques de un oxímetro de pulso empleando el método de transmitancia. 
 
La sonda o sensor del oxímetro de pulso, figura 3, se aplica a una región del cuerpo, por ejemplo, a un 
dedo de la mano o del pie, o a la oreja. La sonda transmite dos longitudes de onda de luz (por ej. 660 
nm [roja] y 930 nm [infrarroja]) a través de la piel. Estas longitudes son absorbidas diferencialmente 
por la oxihemoglobina. El fotodetector al otro lado del tejido transforma la luz transmitida en señales 
eléctricas proporcionales a la absorción. 
Luego, las señal entra a una etapa de acondicionamiento para obtener una señal útil, para después ser 
procesada por el microprocesador del equipo y se obtenga la medición por algún medio de 
representación visual. 
 
El control automático de ganancia controla la intensidad de los LEDs, es requerido para mantener un 
nivel de DC constante sin importar el grosor del dedo que se le pueda colocar al sensor [15]. 
 
Cada pulso de la sangre arterial hace que el lecho capilar se expanda y se relaje. Las variaciones 
cíclicas resultantes en la longitud de la trayectoria de la luz transmitida permiten al dispositivo 
distinguir entre la saturación de hemoglobina de la sangre arterial (pulsante) y la de la sangre venosa, y 
los componentes tisulares porque no hay ningún pulso del tejido circundante y el pulso de la sangre 
venosa es insignificante. Algunos equipos sincronizan las mediciones de absorción con la onda R de la 
señal de electrocardiograma (ECG) para detectar artefactos de movimiento (esta técnica impide que las 
señales extrañas se confundan con las señales de pulso) y algunos tienen memoria para seguir la 
tendencia de la SpO2 de un paciente a lo largo del tiempo. A fin de reducir las pequeñas variaciones de 
los valores presentados de saturación de oxígeno y contrarrestar los valores falsos de las formas de 
onda resultantes de artefactos, los oxímetros de pulso emplean algoritmos para promediar los datos y 
reconocer los artefactos. 
 
 
 
 
 
 
 
7 
Microcontrolador 
 
Convertidor A/D 
Filtro 
Paso banda 
Convertidor 
de corriente 
a voltaje 
Filtro 
Paso bajas 
Fotodiodo 
Infrarrojo Rojo 
Control automático 
de ganancia 
 
 
 
Sensor 
3. OBJETIVOS 
3.1 OBJETIVO GENERAL DEL TRABAJO 
 
Desarrollar un sistema electrónico para la medición de la saturación de Oxígeno de la sangre arterial, 
Frecuencia Cardíaca y graficar la forma de onda fotopletismográfica. 
 
3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 
Investigar el principio de funcionamiento y estructura básica de los oxímetros de pulso. 
 
Diseñar esquema del oxímetro. 
 
Buscar y comparar dispositivos a emplear. 
 
Diseñar programa y circuito con las siguientes características: 
 
1. Detección de la señal fotopletismográfica. 
2. Control automático de ganancia empleando modulación por ancho de pulso. 
3. Obtención en tiempo real del parámetro de referencia. 
4. Curva de “calibración” del prototipo empleando un oxímetro de referencia. 
5. Algoritmo de detección para obtener la frecuencia cardíaca. 
6. Despliegue de señal y valores. 
 
Investigar un método práctico de inducción de hipoxia para realizar pruebas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
4. MARCO TEORICO 
4.1 VISION GENERAL DE LA CIRCULACIÓN, LA SANGRE Y LA HEMOSTASIA 
 
La función de la circulación consiste en atender las necesidades del organismo, transportar nutrientes 
hacia los tejidos del organismo, transportar los productos de deshecho, conducir a las hormonas de una 
parte del organismo a otra, y en general, mantener un entorno apropiado en todos los líquidos tisulares 
del organismo para lograr la supervivencia y funcionalidad óptima de las células. 
 
 Características físicas de la circulación: 
 
La circulación, como se ve en la figura 4, está dividida en circulación sistémica y circulación 
pulmonar. Como la circulación sistémica aporta el flujo sanguíneo a todos los tejidos del organismo 
excepto los pulmones, también se conoce como circulación mayor o circulación periférica. 
 
Figura 4: Distribución de la sangre en los distintos componentes del sistema circulatorio. 
 
 
9 
La principal función de los eritrocitos, también conocidos como hematíes, es transportar hemoglobina, 
que a su vez transporta oxígeno desde los pulmones a los tejidos. 
 
Hemostasia 
 
El término hemostasia significa prevención de la pérdida de sangre. Siempre que se corta o rompe un 
vaso, se llega a la hemostasia por varios mecanismos: 1) el espasmo vascular; 2) la formación de un 
tapón de plaquetas; 3) la formación de un coágulo sanguíneo como resultado de la coagulación 
sanguínea, y 4) la proliferación final de tejido fibroso en el coágulo sanguíneo para cerrar el agujero en 
el vaso de manera permanente [16]. 
 
La sangre 
 
La sangre está formada por diferentes tipos de células suspendidas en un medio líquido nutriente 
denominado plasma que circulan por las arterias, los capilares y las venas aportando oxígeno y 
nutrientes esenciales a los tejidos y retirando anhídrido carbónico y otros productos de deshecho del 
organismo. Más de la mitad de la sangre está formada por plasma, compuesto principalmente por agua 
que contiene sales disueltas y proteínas. Una persona adulta tiene alrededor de 4 a 5 litros de sangre 
(8% del peso corporal) [17]. 
 
Por lo tanto la sangre esta compuesta por: 
 
 Plasma 
 Glóbulos rojos (eritrocitos) 
 Glóbulos blancos (leucocitos) 
 Plaquetas 
 
4.2 HEMOGLOBINA Y TRANSPORTE DE OXIGENO 
La hemoglobina (Hb) es una proteína globular, figura 5, que está presente en altas concentraciones en 
los glóbulos rojos y se encarga del transporte de O2 del aparato respiratorio hacia los tejidos periféricos; 
y del transporte de CO2 y protones (H
+
) de los tejidos periféricos hasta los pulmones para ser 
excretados. 
 
 
Figura 5: El glóbulo rojo contiene a la hemoglobina. Fuente [18] 
 
10 
La hemoglobina es una parte del eritrocito (células de la sangre roja) que lleva oxígeno activo, esta 
compuesto de hierro y 4 cadenas polipeptídicas (grupo de polímeros formados de cadenas largas de 
amino-ácidos). Cada cadena esta ligada a un átomo de hierro y cada Hb puede llevar 4 moléculas de 
oxígeno. Cada molécula de oxígeno tiene 2 átomos, así que cada molécula de hemoglobina puede 
transportar 8 átomos de oxígeno. Si todas las moléculas de hemoglobina estuvieran enlazadas con las 
moléculas de oxigeno, el total del cuerpo de la hemoglobina se dice estar completamentesaturado 
(100% saturado).Una vez que el oxígeno ha difundido desde los alvéolos hacia la sangre pulmonar, es 
transportado hacia los capilares de los tejidos periféricos combinado casi totalmente con la 
hemoglobina. La presencia de la hemoglobina en los eritrocitos permite que la sangre transporte de 30 
a 100 veces más oxígeno de lo que podría transportar en forma de oxígeno disuelto en el agua de la 
sangre. 
 
4.3 VASOS SANGUINEOS 
La función de las arterias, figura 6, consiste en transportar la sangre con una presión alta hacia los 
tejidos, motivo por el cual las arterias tienen unas paredes vasculares fuertes y unos flujos sanguíneos 
importantes con una velocidad alta. Llevan sangre rica en oxígeno, y según la forma que adopten, o 
hueso y órgano junto al cual corran, reciben diferentes denominaciones, tales como humeral, renal o 
coronaria, entre otras. Las arteriolas son las últimas ramas pequeñas del sistema arterial y actúan 
controlando los conductos a través de los cuales se libera la sangre en los capilares. 
La función de los capilares consiste en el intercambio de nutrientes, líquidos, electrolitos, hormonas y 
otras sustancias en la sangre y en el líquido intersticial. Para cumplir esta función, las paredes del 
capilar son muy finas y tienen muchos poros capilares diminutos, que son permeables al agua y a otras 
moléculas pequeñas. Las vénulas recogen la sangre de los capilares y después se reúnen gradualmente 
formando venas de tamaño progresivamente mayor. Las venas funcionan como conductos para el 
transporte de sangre que vuelve desde las vénulas al corazón; igualmente importante es que sirven 
como una reserva importante de sangre extra. Estos conductos constan de dos capas, una endotelial y 
otra formada por fibras elásticas, musculares y conjuntivas. A diferencia de las arterias, sus paredes son 
menos elásticas, y cada cierta distancia poseen válvulas que impiden que la sangre descienda por su 
propio peso [16]. 
 
 
Figura 6: Estructura de un vaso capilar. Fuente [19] 
 
11 
4.4 PULSO Y FRECUENCIA CARDIACA 
 
El pulso puede palparse en diferentes zonas del organismo; sin embargo, el pulso radial es el más 
empleado como medida selectiva para indicar la frecuencia cardíaca, el número de ciclos cardíacos por 
minuto. El pulso radial se palpa con los pulpejos de los dedos segundo y tercero en la porción lateral de 
la cara flexora de la muñeca. No solo se debe contar el número de pulsaciones, sino que también hay 
que tomar nota de su ritmo, amplitud y contorno [3]. 
 
La onda de pulso arterial se produce, como consecuencia de la naturaleza pulsátil del corazón que envía 
sangre hacia las arterias de forma intermitente. El gasto cardíaco está determinado por el producto del 
número de latidos por minuto (frecuencia cardíaca) y la cantidad de sangre expulsada en cada sístole 
(volumen latido) y por lo tanto, todos los mecanismos que provoquen cambios del volumen latido o de 
la frecuencia cardíaca tienden a modificar el gasto cardíaco. La frecuencia cardíaca es uno de los 
primeros factores que se modifican para mantener la homeostasis cardiovascular. Los cambios de 
frecuencia cardíaca son efectivos en el control de la presión arterial, porque normalmente se traducen 
en cambios proporcionales de gasto cardíaco [21]. 
 
4.5 HIPOXIA E HIPOXEMIA 
 
Hipoxia: Disminución en el suministro de oxígeno a los tejidos. 
Hipoxemia: Contenido bajo de oxígeno en sangre. 
 
A continuación se presenta una clasificación descriptiva de las causas de hipoxia: 
 
1. Oxigenación inadecuada de la sangre en los pulmones por causas extrínsecas 
2. Enfermedades pulmonares 
3. Cortocircuitos desde la circulación venosa a la arterial 
4. Transporte inadecuado de oxígeno a los tejidos por la sangre 
5. Capacidad inadecuada de los tejidos de utilizar el oxígeno 
 
Efectos de la hipoxia sobre el cuerpo. 
La hipoxia si es lo suficientemente grave, puede producir la muerte de las células de todo el cuerpo, 
pero en grados menos graves produce principalmente: 1) depresión de la actividad mental, que a veces 
culmina en el coma, y 2) reducción de la capacidad de trabajo de los músculos [16]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
4.6 FORMA DE ONDA PLETISMOGRÁFICA 
 
La onda de pulso pletismográfica es una imagen especular de la forma de onda de la intensidad de luz 
transmitida o reflejada y medida mediante pletismografía fotoeléctrica, figura 7. 
 
 
Figura 7: Forma de onda fotopletismográfica [22]. 
 
Dado que la señal pulsátil es la base de la pulsioximetría, la onda de pulso pletismográfica o 
pletismograma es un parámetro relevante desde el punto de vista del médico [23], este parámetro nos 
indica: 
 
1. Los cambios en la circulación periférica 
2. La amplitud en la onda están relacionados con los cambios en el volumen sanguíneo de los 
vasos en donde se está realizando la medición 
3. La disminución de la amplitud de la onda indicará vasoconstricción, de forma que el médico 
puede diagnosticar aquellas situaciones que cursen con esta respuesta fisiológica, ej. Miedo, 
dolor, frío, hipocapnia, uso de vasoconstrictores. 
4. Un aumento en la amplitud indicará vasodilatación y se asociará a calor, aumento de 
temperatura corporal, hipercapnia, ausencia de dolor, etc. 
5. La onda pletismográfica nos indicará la efectividad de las contracciones cardiacas, por 
ejemplo en presencia de distintas arritmias o en la reanimación de una parada cardiaca. 
 
4.7 LEY DE BEER-LAMBERT 
 
Durante la absorción, la intensidad de una onda electromagnética incidente es atenuada al pasar a través 
de un medio. La absorbancia de un medio esta definida como la razón de intensidades absorbida e 
incidente. La absorción se debe a la conversión de energía lumínica en movimiento térmico o ciertas 
vibraciones de moléculas del material absorbente. Figura 8. 
 
Así pues, la transmitancia (T) de una solución se define como la fracción incidente de luz transmitida 
por la solución. Se expresa frecuentemente en porcentaje, como se muestra en la ecuación 1: 
 
T = I1/I0 (1) 
 
Io = Intensidad de luz inicial (incidente). 
I1 = Intensidad de luz transmitida a través de una muestra. 
 
 
 
13 
 
Figura 8: Atenuación de un haz de radiación por una sustancia absorbente [20]. 
La absorbancia es el logaritmo decimal del inverso de la transmitancia. 
 
La ecuación 2 es la siguiente: 
 
A = log10(1/T) = –log10(T) = –log(I1/I0) (2) 
 
La fracción de luz absorbida en una longitud de onda específica, se denomina absortividad o 
coeficiente de extinción. 
La habilidad de un medio para absorber radiación electromagnética depende de un número de factores, 
principalmente la constitución electrónica de sus átomos y moléculas, la longitud de onda de la 
radiación, el grosor de la capa absorbente. Dos leyes son frecuentemente aplicadas las cuales describen 
el efecto de cualquiera de los dos, que son el espesor o la concentración sobre el absorbente, 
respectivamente. Estos son comúnmente llamados ley de Lambert y ley de Beer [24]. 
 
4.8 MICROCONTROLADORES 
 
Un microcontrolador, figura 9, es un circuito integrado que incluye tres unidades funcionales 
principales de una computadora: Unidad de procesamiento central (UPC), Memoria y Unidades de E/S 
[25]. Son diseñados para reducir costo económico y el consumo de energía en un sistema en particular. 
 
 
Figura 9: Esquema general de un microcontrolador. 
 
14 
Los principales recursos específicos que incorporan los microcontroladores son: 
 
Temporizadores o "Timers" 
Perro guardián o "Watchdog" 
Protección ante fallo de alimentación o "Brownout" 
Estado de reposo o de bajo consumo 
Conversores A/D y D/A 
Comparador analógico 
Modulación por ancho de pulso (PWM) 
 
Antes de seleccionar un microcontrolador es imprescindible analizar los requisitos de la aplicación, 
como son: 
 
 Procesamiento de datos 
 Entrada / Salida 
 Consumo 
 Memoria 
 Ancho de palabraDiseño de la placa (tipo de encapsulado) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
5. DISEÑO E IMPLEMENTACION 
 
5.1 DIAGRAMA A BLOQUES DEL SISTEMA PROPUESTO 
 
Figura 10: Representación a bloques del oxímetro de pulso propuesto. 
En la figura 10 se observa el sistema compuesto por bloques del oxímetro de pulso, donde cada etapa 
realiza una función específica, como son: 
 
 Elemento sensor de la señal fisiológica, en este caso señal de fotopletismografía. 
 Acondicionamiento de la señal para ser procesada por el microcontrolador. 
 Display gráfico para representar la señal fotopletismográfica así como los valores de saturación 
y frecuencia cardiaca. 
 Circuito de potencia para activar a los LED’s. 
 
5.2 CRITERIOS ADOPTADOS PARA EL DISEÑO 
Señal fisiológica 
La señal que deseamos graficar tiene las siguientes características: 
Señal Amplitud (mV) Rango frecuencial de la señal (Hz) 
Pletismografía (cambio de volumen) Varia con el órgano* medido dc – 30 
* dedos de la mano, lóbulo de la oreja o frente de la cara. 
Fuente: “Medical instrumentation : Application and design”, fourth edition, John G. Webster. Tabla 1.1 pag. 11 
 
Tabla 1: Características de la señal fotopletismográfica 
 
16 
De esta señal se pueden obtener dos parámetros importantes como son: Porcentaje de saturación de 
oxígeno en sangre arterial (%SpO2) y Frecuencia Cardiaca (lpm: latidos por minuto). 
 
Sensor 
 
Para poder registrar pletismografía, medir %SpO2 y FC (frecuencia cardiaca), es necesario proveer 
alguna interfaz entre la extremidad u órgano medido y el aparato de medición electrónico. 
Se armó el sensor con LEDs comerciales ultra brillantes para percibir las señales con el fotodiodo 
(obtenido de alguno de varios dedales comerciales que se encontraban averiados), la disposición de los 
tres dispositivos se hizo de tal modo que el fotodiodo quedara en medio, y los LED
s
 quedaron con una 
inclinación aproximadamente de 10º para tener señales de magnitud mayor (figura 11). 
De acuerdo a las características de la señal se tiene que emplear un dispositivo transductor de 
conmutación rápida, en este caso se emplea un fotodiodo por tener mas rapidez de respuesta en 
comparación a los fototransistores.Los elementos a utilizar deben poseer características óptimas de 
operación con la finalidad de hacer una buena adquisición en las medidas; a continuación se dan 
algunas características consideradas para el diseño: 
 
 Elementos aceptables en Relación de Rechazo en Modo Común. 
 Dispositivos con alta velocidad de conmutación y conducción. 
 Dispositivos de control confiable. 
 
5.3 SELECCIÓN DE DISPOSITIVOS A UTILIZAR 
Debido a que existe una gran variedad de chips en el mercado, en cada uno de ellos varían sus 
características eléctricas, las cuales dependen de la tecnología con que fueron hechos. 
Para la designación, se realizó una búsqueda de algunos componentes disponibles, se prosiguió a 
comparar sus especificaciones de funcionamiento y por último elegir los que presentaron mejores 
recursos de acuerdo a las necesidades. 
 
AMPLIFICADOR DE 
INSTRUMENTACION 
Ganancia de 
voltaje (V/V) 
CMRR 
(dB) 
Slew Rate 
(V/us) 
Consumo de 
Potencia (mW) 
I de alimenta-
ción (mA) 
Precio c/IVA 
($) 
AD524AD[17] 
 
1 – 1000 90-110 5 3.5 290 en AG 
19.95 Dlls en JAMECO 
AD620AN[17] 1 - 10000 73 - 130 1.2 0.9 108 en AG 
6.49 Dlls en JAMECO 
LM725[17] 250 - 3000 94 - 120 0.2 80 – 150 2.6 – 5 39 en AG 
1.95 Dlls en JAMECO 
INA126[17] 5 – 10000 74 - 90 0.4 0.175 2.59 Dlls en JAMECO 
AD521JD[17] 0.1 - 1000 110 10 5 267 en AG 
AD623AN[17] 1 - 1000 70 - 110 0.3 0.55 87 en AG 
4.25 Dlls en JAMECO 
3.96 Dlls en DIGIKEY 
INA128P[17] 1 - 10000 80 - 130 4 0.7 177 en AG 
11.75 Dlls en DIGIKEY 
AMPLIFICADOR 
OPERACIONAL 
 
CA3193E [17] 110-115 0.25 71 en AG 
AD711KN[17] 
AD711JNZ[17] 
 76 - 88 20 1 
2.5 
55 en AG 
2.66 Dlls en DIGIKEY 
LF347N [17] 100 13 2 9 en AG 
0.75 Dlls en DIGIKEY 
TL084CN[17] 86 13 7 en AG 
0.72 Dlls en DIGIKEY 
 
Tabla 2: Comparación de diversos Amplificadores de instrumentación y operacionales. 
 
 
17 
Dlls: dólares 
CMRR: razón de rechazo en modo común 
Slew rate: Velocidad de respuesta 
JAMECO: http://www.jameco.com 
DIGIKEY: http://www.digikey.com 
AG: http://www.agelectronica.com 
TI: http://www.ti.com 
 
Los amplificadores se usaran en diferentes configuraciones, como convertidor de corriente-voltaje, 
seguidor de voltaje, filtros de paso-alta y paso-baja de primer orden, amplificador sumador inversor y 
no inversor. 
Los criterios para elegir un Amplificador de Instrumentación en lugar de un Amplificador Operacional 
en la etapa diferencial, fueron simplemente por sus características eléctricas, como son: 
 
1. Alta Relación de Rechazo en Modo Común, la relación señal a ruido que presenta un Op-Amp 
es pobre comparado a un amplificador de instrumentación. 
2. Alta impedancia de entrada, significa que el voltaje aplicado a la entrada no se ve modificado. 
 
Ahora, para seleccionar el amplificador de instrumentación adecuado, se hizo un último cuadro 
comparativo de tres mismos, (tabla 3) con las características eléctricas necesarias para el sistema. 
 
AMPLIFICADOR DE 
INSTRUMENTACION 
AD620 INA126 INA128 
Ganancia de voltaje Alta Alta Alta 
CMRR Buena Regular Buena 
Slew Rate Rápido Lento Mas rápido 
Consumo corriente Regular Poca Regular 
Costo Regular Barato Caro 
 
Tabla 3: Cuadro comparativo para elegir el Amplificador de instrumentación AD620AN. 
 
Se consideró emplear el AD620 por tener una rapidez de respuesta aceptable y ser económico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
http://www.jameco.com/
http://www.digikey.com/
http://www.agelectronica.com/
http://www.ti.com/
5.4 INFRAESTRUCTURA Y RECUROS 
 
 
A continuación se muestra en la tabla 4 el material empleado, herramienta y equipo de medición con 
que cuenta el laboratorio del departamento de Instrumentación Electromecánica del Instituto Nacional 
de Cardiología Ignacio Chávez, para llevar a cabo la realización del prototipo. 
 
Cantidad Equipo de medición, herramienta y material $ 
1 Computadora de escritorio con conexión a internet 
1 Software de simulación y debugger MPLAB IDE v8.0 [27] 
1 Software de programación PIC-Compiler (PCW) [28] 500 dlls + IVA 
1 Kit programador de dispositivos PICKIT 2 55 dlls + IVA 
1 Software PROTEL para generar el circuito impreso 
1 Tarjeta de desarrollo con micro-controlador PIC18F4550[26, 29] 117.4 (IVA incluido) 
1 LCD gráfico y alfanumérico (JHD12864A) [26, 29] 491 (IVA incluido) 
3 Protoboards [29] 62.07 + IVA 
1 Cable de conexión (RS232-USB) [29] 665.2 (IVA incluido) 
1 Osciloscopio (Tektronik TDS3014B) [30] 6,111.04 dlls + IVA 
1 Multímetro Fluke 179 [30] 356.03 dlls + IVA 
Varios Elementos pasivos (resistores, condensadores y fotodiodo) 
2 1 LED infrarrojo IR333C [26] y 1 LED rojo XLZE14W [26] 
1 Dedal (carcasa) 
2 Amplificadores operacionales (TL084) [29] 6.89 + IVA 
1 Amplificadores operacionales (TL082) [29] 5.17 + IVA 
1 Amplificador de instrumentación (AD620AN) [29] 86.17 + IVA 
1 Impresora (HP Laser Laser Jet 1100) 
1 Software convertidor USB-Serie (tinybldWin) 
2 Reguladores de voltaje LM317T[26, 29] 8.62 + IVA 
2 Transistores 2N3904[26, 29] 2.58 + IVA 
 
Tabla 4: Recursos e infraestructura, valor aproximado hasta junio de 2011. 
 
5.5 DISEÑO E IMPLEMENTACION DEL CIRCUITO. 
 
 
Una vez que se tienen todos los componentes, así como la idea de lo que se necesita, se procede 
entonces al diseño esquemático del oxímetro de pulso. El diseño del circuito se realizó paso a paso con 
la finalidad de llegar al objetivo general, para empezar, se armó el sensor (dedal) en una configuración 
tal que los LEDs y el foto diodo quedaran alineados en un mismo plano como el mostrado en la figura 
11 para utilizar el método de reflectancia.19 
 
 
Figura 11: Posición del fotodiodo y LED
s
 en el sensor empleando el método de reflectancia. 
 
Entrada y circuito de potencia: Para poder obtener primeramente la señal a priori, es necesario generar 
una fuente de energía, esta se proporciona con una alternada activación de r (longitud de onda de 640 
nm) y ir (longitud de onda infrarroja de 940 nm) de cada LED, en la figura 12 se observa que el 
fotodiodo recibe la energía reflejada y hace la función de transductor, pues convierte energía 
electromagnética en energía eléctrica (tensión y/o corriente); el transductor se conecta a un 
amplificador operacional TL084 para utilizarlo como amplificador convertidor corriente-voltaje 
obteniéndose así una ganancia de transimpedancia; los resistores R15=100 y R16=200 son para 
ajustar la intensidad de corriente de cada LED y tener a la salida del convertidor un voltaje DC de 2.5 
V aproximadamente, se emplearon reguladores de voltaje LM317T para utilizarlos como limitadores de 
corriente de precisión; los transistores 2N3904 se emplearon como interruptores para activar y 
desactivar la conducción de corriente en los LEDs. 
 
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
Title
Number Rev isionSize
B
Date: 14-Jun-2011 Sheet of 
File: C:\TESIS\OXITES.SCH Drawn By:
3
2
1
4
11
U6A
TL0 84
Vin
3
A
D
J
1
+Vo ut
2
U1
LM3 17T
2N3 904 a
NPN
2N3 904 b
NPN
Vin
3
A
D
J
1
+Vo ut
2
U2
LM3 17T
VCC
-VCC
R3 100 k
R6
2.2M
C2
0.47 uF
5
6
7
U6B
TL0 84
12
13
14
U6D
TL0 84
R15
100
R16
200
R2
1k
InfraRojo
R1
1k
AMPLIFICADOR CON GANANCIA DE TRANSIMPEDANCIA
R7820 k
1
2
3
4
5
6
JP2
HEADER 6
VCC
FOTODIODO
379 062
ROJO
LED
INFRA
LED
VCC
 
Figura No. 12: Circuito de entrada para detectar la señal fotopletismográfica. 
20 
Como el Amplificador operacional tiene una impedancia de entrada alta, el fotodiodo logra inyectarle 
poca corriente (del orden de nA) a la entrada inversora, para que a la salida resulte ser una señal de 
voltaje de signo positivo. 
 
En la imagen 1, puede verse que en el canal 1 esta activándose el LED rojo a una frecuencia de 250 Hz, 
con un ciclo de trabajo de CT = 25%, 2 ms después se activará el LED infrarrojo con el mismo CT que 
el otro LED para repetirse esta secuencia sucesivamente. La señal a priori (canal 2) es la que se obtiene 
a la salida del amplificador (convertidor corriente-voltaje), misma a la que se le adapta un filtro paso 
bajas de 1
er
 orden con una frecuencia de corte de fc = 7 kHz, por lo tanto en el canal 3 se observa la 
señal limpia. 
 
 
Imagen 1: Visualización de la señal a priori (canal 2) y su correspondiente señal filtrada (canal 3). 
 
A parir de la tabla 1, se elige tomar la frecuencia de muestreo de 250 por ser más de 8 veces la 
componente de mas alta frecuencia de la señal (fotopletismográfica) continua, cuando otros oxímetros 
comerciales pueden tomar frecuencias de muestreo de 200 y hasta 2000 [6, 31, 32], 
cumpliendo el criterio de Nyquist[33]. 
 
 
 
21 
Acondicionamiento y filtrado de la señal: En esta etapa, primeramente se acondiciona la señal a priori 
que tiene una componente de DC (alrededor de 2.5 V) y una componente en AC con una amplitud 
aproximadamente entre 19 y 27 mVpp para r, y de 32 a 43 mVpp para ir, misma que entra a un 
seguidor de voltaje para evitar caídas de tensión y no perderla, después se emplea un filtro paso bajas 
de 1
er
 orden con una frecuencia de corte de fc = 7 kHz para eliminar componentes de frecuencias altas 
(aquí no importa que el orden del filtro sea mayor porque no se hace análisis espectral de frecuencias), 
se toma esta frecuencia de corte porque se observó que la señal presentaba ruido indeseable con su 
componente principal alrededor de los 7.23 kHz y otras armónicas de menor amplitud de mayor 
frecuencia. 
Cálculo del valor resistivo R4 para el filtro paso bajas de 1
er
 orden: 
kRR
kk
nFkHz
R
envaloresdosustituyen
Cf
R
deRdespejando
kHzfcon
nFCproponeSe
RC
f
departirA
com
c
c
c
100
1003.103
)22.0)(7(2
1
:)4(
)4...(
2
1
:)3(
7
22.0:
)3...(
2
1
:
4
4
1
4
1
 
La señal filtrada (imagen 1, canal 3) nos va a ser de utilidad por que va a entrar en el pin negativo del 
amplificador de instrumentación AD620AN [26] con una ganancia de 7 . 
A partir de la ecuación de ganancia del amplificador de instrumentación obtenida de la hoja de 
especificaciones, se tiene: 
kRRDonde
k
kk
G
k
R
G
k
R
deRaDespejando
R
k
G
G
AI
G
AI
G
G
G
AI
2.8
2.88233
6
4.49
17
4.49
1
4.49
)6...(
1
4.49
:)5(
)5...(
4.49
1
5
 
Se toma esta ganancia máxima GAI = 7 porque la señal que sale del amplificador de instrumentación 
aún puede verse en el osciloscopio y está dentro del rango dinámico de conversión del convertidor 
analógico-digital del microcontrolador, esto sucede aún cuando se mantiene en alto y bajo la mano con 
el sensor colocado en el dedo. 
 
22 
La señal que sale del filtro paso bajas entra a un integrador práctico para obtener una señal de DC que 
detectará los cambios suaves que permitirá dejar pasar frecuencias menores a 0.5 Hz con una ganancia 
de Gip = -0.39, ya que debido a la resolución de conversión del microcontrolador es de 19.5 
(donde 0.0V corresponde a 00hex y 5.0V a FFhex), por lo tanto se procede a calcular la ganancia del 
integrador práctico Gip: 
 
Se propone que a cada incremento o decremento en el ciclo de trabajo ( CT) corresponda al mismo 
incremento o decremento de 19.5 . 
 
En lugar de utilizar en control automático de ganancia (controlando la intensidad de corriente a cada 
LED) para mantener un voltaje DC a un nivel fijo o de referencia, se emplea la modulación por ancho 
de pulso donde se mantiene constante la corriente en cada LED; se programa al microcontrolador 
utilizando interrupciones. 
 
 
Imagen 2: En la gráfica (a) se representa el instante de tiempo en que permanece encendido el LED rojo, en (b) el LED 
infrarrojo, en (c) representa a la señal de que se ve a la salida del filtro paso bajas, y (d) representa la señal a la salida del 
integrador práctico que varía conforme aumenta o disminuye el ciclo de trabajo. 
 
Donde %CT corresponde a un incremento o decremento en 1%CT. 
23 
Ya que como máximo puede haber 50 pasos o incrementos en %CT (imagen 2): 
 
( 
 
Que corresponde al voltaje máximo cuando se le aplica un 50 %CT para una ganancia de valor 
desconocida; ahora, si se coloca una R6 del mismo valor que R7=820k , Gip seria igual a la unidad 
(con valor negativo, por estar desfasada 180º) y el valor máximo sería Vip max= -2.5V (tabla 5). 
%CT Vip (V) 
Si Gip 1 = -1 Si Gip 2 = x 
0 0 0 
25 -1.25 -0.487 
50 -2.5 -0.975 
 
Tabla 5: Voltaje a la salida del integrador práctico si Gip 1= -1, dando solo dos valores de 25 y 50%CT 
Se forma la relación … (8) 
Haciendo una regla de tres de (8) se obtiene la nueva Gip 2 : 
 
Del circuito de la figura 13, se sabe que R7 es un valor fijo, y para obtener R6 se tiene: 
 …(9) 
Despejando R6 de (9), se obtiene 
 
 
 
 
Esta señal que sale del integrador práctico entra a un sumador inversor para obtener una señal de “Vol” 
(volumen) que corresponde a la “componente fija o de DC” del dedo que comprende a lo que sería el 
tejido, venas, vasos capilares, hueso y piel. 
 
 
 
 
24 
La señal que sale del amplificador de instrumentación entra a un filtro paso altas para evitar y/o 
minimizar aún más los cambios de la señal de “Vol” con una frecuencia de corte de fc = 0.125 Hz, 
también esta señal entra a un sumador no inversor para convertirla en una señal útil que llamaremos 
señal “Foto” (fotopulso) misma que entra a un pin del microcontrolador (canal AN1) para muestrear a 
una frecuencia de fm = 250 muestras/s, como se puede observar en la figura 13. 
 
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C
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C
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Title
Number Rev isionSize
B
Date: 6-Ju l-2011 Sheet of 
File: C:\TESIS\OXITES.SCH Drawn By:
3
21
4
11
U7A
TL0 84
3
2
1
4
11
U6A
TL0 84
2N3 904 b
NPN
Vin
3
A
D
J
1
+Vo ut
2
U2
LM3 17T
VCC
-VCC
R3 100 k
R5
8.2k
R6
2.2M VCC
POT1
5k
12
13
14
U7D
TL0 84
C4
10u F
VCC
-VCC
5
6
7
U7B
TL0 84
R8
1k
C2
0.47 uF
5
6
7
U6B
TL0 84
10
9
8
U6C
TL0 84
C1
0.22 nF
R4 100 k
12
13
14
U6D
TL0 84
R16
200
Vol
R2
1k
AMPLIFICADOR CON GANANCIA DE TRANSIMPEDANCIA
+ IN
3
- IN
2
RG1
8
RG2
1
+
V
C
C
7
-V
C
C
4
OUTPUT
6
R
5
AI
AD6 20AN
R7820 k
R11
1k
POT2
10k
-VCC
C3
10u F
10
9
8
U7C
TL0 84
R101k
VCC
-VCC
-2.08 V
2.78 V
RB2
RB4
RB5
VCC
Reset
0.1u F
R21
100
R20
10K
U4PUSH
VCC
R23
1k
R20
1k
R21
1k
R22 1k
2.54 V
C5
0.47 uF
R23
2.6M
VCC
-VCC
Foto
3
2
1
8
4
U8A
TL0 82
5
6
7
U8B
TL0 82
FILTRO P ASO BAJAS
AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACION
FILTRO P ASO ALTAS
INTEGRADOR PRACTICO
SUMADOR INVERSOR
SUMADOR NO INVERSOR
 
Figura 13: Etapa de acondicionamiento de la señal para ser procesada por el microcontrolador. 
 
Cálculo del valor resistivo R23 (circuito de la figura 13) para el filtro paso-altas de 1
er
 orden: 
MRR
MM
uFHz
R
envaloresdosustituyen
Cf
R
deRdespejando
Hzfcon
uFCproponeSe
RC
f
departirA
com
c
c
c
6.2
6.27.2
)47.0)(125.0(2
1
:)11(
)11...(
2
1
:)10(
125.0
47.0:
)10...(
2
1
:
23
23
5
23
23
5
5
 
 
25 
En la imagen 3 se puede observar la señal “Foto”, en donde se cierra la escala de tiempo a 200 
en el osciloscopio para alcanzar a apreciar dos pulsos de la señal fotopletismográfica. 
 
 
a) 
 
b) 
Imagen 3: (a) Señal “Foto” (canal 3) captada por el osciloscopio, mientras que en (b) se hace un dibujo representativo de la 
señal “Foto” para explicar que están presentes las dos señales fotopletismográficas, una (debiba a r) ligeramente mas arriba 
con una amplitud menor y otra (debida a ir) con una amplitud aproximadamente de 510mV. 
 
26 
Microcontrolador: Aquí se programa al PIC18F4550 para generar dos señales cuadradas a una 
frecuencia de 250 Hz, que controlará el CT (ciclo de trabajo) y activará a los LED
s
 alternadamente, 
como se muestra en el circuito de la figura 14. 
 
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C
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D
C
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Title
Number Rev isionSize
B
Date: 9-Feb-2011 Sheet of 
File: G:\TESIS\DISEÑO1.SCH Drawn By:
OSC 2
OSC 1
Foto
Vol
Infra
Rojo
RB5
RB4
RB0
RB1
RC0
RD5
RD6
RD7
RD2
RD3RD0
RD1
MCLR/VPP/THV
1
RAO/ANO
2
RA1 /AN1
3
RA2 /AN2/VREF-
4
EA3 /AN3/VREF+
5
RA4 /TOCKI
6
RA5 /AN4/SS
7
REO/RD/AN5
8
RE1 /WR/AN6
9
RE2 /CS/AN7
10
VDD
11
VSS
12
OSC1/CLKIN
13
RB7 /PGD
40
RB6 /PGC
39
RB5
38
RB4
37
RB3 /PGM
36
RB2
35
RB1
34
RB0 /INT
33
VDD
32
VSS
31
RD7 /PSP7
30
RD6 /PSP6
29
RD5 /PSP5
28
RD4 /PSP4
27
RC7 /RX/DT
26
RC6 /TX/CK
25
RC5 /SDO
24
RC4 /SD1/SDA
23
RD3 /PSP3
22
RD2 /PSP2
21
OSC2/CLKOUT
14
RC0 /T1OSO/T1CKI
15
RC1 /T1OS1 /CCP2
16
RC2 /CCP1
17
RC3 /SCK/SCL
18
RDO/PSP0
19
RD1 /PSP1
20
U3
PIC1 8F4550
RB2
C7
0.1u F
VCC VCC
RD4
C6
27p F
OSC 2
MCLR
Rojo
Infrarrojo
 
Figura 14: Microcontrolador que genera dos señales cuadradas, realiza muestreo y envía información al display gráfico. 
 
Despliegue de la señal de fotopletismográfica, %SpO2 y FC: Se emplea un display gráfico de 128x64 
pixeles modelo JHD12864A que es conectado al microcontrolador para enviar la señal de fotopulso en 
línea y mostrar los valores numéricos, figura 15. 
 
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File: G:\TESIS\DISEÑO1.SCH Drawn By:
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8
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14
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16
17
18
19
20
JP1
20PIN
POT3
1k
RB2
RB4
RB5
RD0
RD1
RD2
RD3
RD4
RD5
RD6
RD7
RB0
RB1
RC0
VCC
VCC
 
Figura 15: Diagrama esquemático que representa al conector del display gráfico y pines conectados al PIC. 
27 
6. PROTOCOLO DE CALIBRACION Y 
PRUEBAS 
 
6.1 PRUEBA PARA VERIFICAR LA VARIACION DEL PARAMETRO R QUE 
DETERMINARA EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DEL PROTOTIPO 
 
En el presente capítulo se dará el orden y la forma en que se realizaron los ajustes y pruebas, así como 
los equipos de medición, herramientas y equipos auxiliares necesarios para cada uno de estos. 
 
Un parámetro importante para observar la correcta operación del prototipo, al cual le llamaremos valor 
R, se obtendrá al agregarle al código fuente (programa principal) un algoritmo de cálculo, se compilará 
y cargará el programa al microcontrolador. El proceso de obtención del valor R se explica a 
continuación: 
 
Condiciones iniciales: Ractual-1=1, Ractual-2=1, Ractual-3=1 y Ractual-4=1 
 
Después entra a un loop infinito para actualizarse constantemente el valor R, 
 
actualactual
actualactual
actualactual
actualactual
actualactualactualactualactual
prom
actual
actual
RR
RR
RR
RR
asídoactualizanvansevaloresloscorriendoestaseprogramaelConforme
RRRRR
R
enRdoSustituyen
irir
rr
R
calculaSe
irdemínimovalorir
irdemáximovalorir
valoresobtienensearreglodelmuestras
rdemínimovalorr
rdemáximovalorr
valoresobtienensearreglodelmuestras
De
1
12
23
34
4321
minmax
minmax
min
max
min
max
:,
)13(
5
)13(
)12(
:
:
:
22376
:
:
21376
:


 
El valor que nos interesa es por lo tanto: 
R = Rprom 
 
Las 376 muestras del arreglo1 corresponden a los datos obtenidos de la señal útil producidos por r, de 
igual manera se obtuvieron las 376 muestras del arreglo2 correspondientes a ir. 
Para obtener estos valores R, se requirió de estar conectado el dedal a un sujeto sano. 
Se realiza el promedio móvil de 5 valores, es decir, un valor actual mas cuatro valores anteriores, con el 
fin de evitar y/o minimizar dispersión entre los mismos. 
 
28 
El material que se empleó para realizar esta prueba fue: 
 
 1 display (SED1278F) de prueba para desplegar el valor R. 
 1 mascarilla 
 1 bolsa flexible de 6 ó mas litros de capacidad 
 
Las condiciones bajo las cuales se realizó esta prueba son las siguientes: 
1- Se deja fijo el ciclo de trabajo a 25 % 
2- Frecuencia de operación de cada LED: 250 Hz 
3- Técnica de inducción de hipoxia (ligeramente modificada) empleada por Rebuck [34, 35] y 
compañía, imagen 4. 
 
 
Imagen 4: Técnica empleada para inducir hipoxia progresiva. 
 
Con el sensor colocado en el dedo índice de la mano y encendido el prototipo, con una videocámara se 
pone a grabar el conjunto de valores R y enseguida se coloca la mascarilla como se muestra en imagen 
4 para causar hipoxia progresiva (la respiración debe ser espontánea), se quita la mascarilla hasta que el 
sujeto de prueba lo soporte o antes de que empiece a sentir estragos (mareo), tomando dos o tres 
inspiraciones/exhalaciones para recuperarse; nuevamente se coloca la mascarilla para repetir la prueba. 
 
Los datos de R se almacenaron y graficaron en Excel 
 
 
 
 
 
 
 
29 
En la gráfica 1 se muestra la variación del parámetro R conforme se induce hipoxia progresiva a un 
sujeto sano, estos valores calculados por el microcontrolador se obtienen cada 1.5 s. 
 
 
Gráfica 1: Valor R (adimensional) que aumenta conforme disminuye el nivel de saturación de oxígeno, se realizó dos veces 
la prueba para verificar su correcta operación; el microcontrolador envía este valor cada 1.5 s. 
 
Como se puede ver, se confirma que el parámetro R va aumentando conforme existe una disminución 
de saturación de oxígeno, esta prueba se repitió 2 veces para asegurar repetitividad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
6.2 CALIBRACION DEL PROTOTIPO: OBTENCION DE VALORES R (PROYECTO) Y 
%SpO2 (REFERENCIA), INDUCIENDO HIPOXIA 
 
En esta prueba se va a utilizar un oxímetro comercial de la marca NELLCOR modelo N-595, donde 
sus medidas servirán como valores de referencia para poder obtener una curva de “calibración” ya que 
actualmente no existe un método de calibración estándar o universal más que métodos empíricos [36] y 
cada fabricante de oxímetros de pulso emplea supropio método y curva de calibración [37]. 
Se registran ambos de valores de R y SpO2, una vez guardados estos datos en una tabla se podrán 
graficar el comportamiento de ambas muestras conforme se induce hipoxia 3 veces consecutivamente. 
En la gráfica 2 se muestran los valores de %SpO2 normalizados y los valores de R adimensionales, 
estos valores se obtienen cada 1.5 s. 
 
Gráfica 2: Muestras en el tiempo de la Saturación de Oxígeno (puntos de color negro) en unidades normalizadas y R (puntos 
de color gris) adimensional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
Para obtener la gráfica 3, que corresponde a la curva de “calibración”, se procedió realizar el promedio 
de varios valores de R cuando el oxímetro de referencia marcaba un valor %SpO2. 
 
 
Curva de "calibración"
70
75
80
85
90
95
100
0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2
R
%
S
p
O
2
 
 
Gráfica 3: Curva de “calibración” obtenida al registrar de ambos equipos los valores R y %SpO2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
7. RESULTADOS 
 
En la imagen 4 se muestran los displays gráficos de cada saturómetro (referencia y prototipo), de esta 
manera se obtuvieron de manera simultánea los valores de saturación de oxígeno y frecuencia cardiaca. 
 
 
 
Imagen 4: En la parte superior se muestra el display del oxímetro de referencia, de la marca Nellcor modelo NPB-195; abajo 
se muestra el display del prototipo. 
 
 
 
Gráfica 3: Pares de valores de saturación (%SpO2) obtenidos conforme se induce hipoxia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
 
Grafica 4: Comparación de medidas de frecuencia cardiaca entre el oxímetro de referencia y el prototipo. 
 
En la tabla 6 se muestra el consumo que presenta el prototipo estando bajo funcionamiento. 
 
Ialim (mA) 278 
Valim (V) 12 
Pconsumo (W) 3.33 
 
Tabla 6: Tabla de resultados. 
 
Vemos en la tabla 7 los porcentajes de error en Saturación y frecuencia cardiaca, estos se obtienen al 
tomar como referencia los valores del oxímetro de pulso comercial (Marca: Nellcor. Modelo: NPB-
195) 
 
% errorSaturación de oxígeno 5.45 
% errorFrecuencia cardiaca 11.08 
 
Tabla 7: Resultados de los porcentajes de error 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
8. APORTACIONES Y CONCLUSIONES 
Se diseñó y se implementó un oxímetro de pulso que además de medir la saturación obtiene la medida 
de la frecuencia cardiaca y visualización de la señal fotopletismográfica en tiempo real. 
 
Con la última prueba realizada para verificar las mediciones de saturación del prototipo, no se alcanzó 
una buena precisión por cuestiones de resolución del convertidor analógico/digital del 
microcontrolador y también, cada vez que se mandaba a graficar una línea al display gráfico había 
pérdida de 2 muestras de 10. Se estima poder optimizar el código del programa para tener medidas 
precisas. 
 
En lugar de utilizar un Co-oxímetro (analizador de gases sanguíneo que es considerado como el 
estándar de oro), para hacer la calibración, por cuestiones de tiempo, dinero, espacio y personas, se 
empleó un oxímetro comercial de referencia. 
 
Si se hubieran mantenido por más tiempo los niveles de SpO2 en el proceso de inducir hipoxia se 
podrían haber obtenido lecturas más cercanas a las medidas de referencia. 
 
Contando con recursos como material, herramienta, equipo, fuentes de información e infraestructura, se 
procedió a la investigación, después al diseño y pruebas del circuito por etapas del proyecto; aquí se 
hicieron las preguntas: ¿A dónde se quiere llegar o qué es lo que se quiere obtener?, y después, ¿Qué se 
necesita y con qué se cuenta? 
 
Gradualmente tenderán a encontrarse estos equipos de monitoreo en cada hogar con un sistema 
integrado de monitorización vía inalámbrica, ya que algunos pacientes tienen la dificultad de 
trasladarse a los centros de salud. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
35 
9. BIBLIOGRAFIA 
[1] “El gran libro de la salud”: Enciclopedia médica de Selecciones del Reader’s Digest. 
 
[2] López Herranz, G. Patricia. “Oximetría de pulso: A la vanguardia en la monitorización no 
invasiva de la oxigenación”. Revista médica del hospital general de México. Vol. 66, Núm. 3 Jul.-Sep. 
2003 
 
[3] Seidel Henry M. “Manual Mosby de Exploración física”. Elsevier-Mosby. 5ª edición. 
 
[4] Rojas, E. Martín. “Factores que afectan la oximetría de pulso”. Revista mexicana de 
anestesiología: Monitoreo y seguridad en anestesia. Vol. 29. Supl. 1, Abril-Junio 2006 
 
[5] Ayala Pérez Jorge Luis. “Comparación de la saturación arterial de oxígeno por oximetría de 
pulso y gasometría arterial”. Revista cubana de medicina intensiva y emergencias. Vol. 2 No. 2 
Año 2003 
 
[6] Towsend Neil. Michaelmas Term 2001. “Pulse oximetry”. Medical electronics. 
 
[7] Webster, John G. “Medical Instrumentation: Application and design”. Fourth Edition. John Wiley 
and Sons, Inc. 
 
[8] Mendelson Y. M. “Blood gas measurement, transcutaneous” in J. G. Webster (ed.), Encyclopedia 
of Medical Devices and Instrumentation. New York: Wiley, 1988, pp.448-459. 
 
[9] http://www.cenetec.salud.gob.mx/descargas/equipo_guias/guias_tec/38gt_oximetro.pdf 
 
[10] http://www.somatechnology.com/pdffiles/nellcor-n-595-pulse-oximeter.pdf 
 
[11] Petterson Michael T. “The Effect of Motion on Pulse Oximetry and Its Clinical Significance” 
International Anesthesia Research Society. Vol. 105, No. 6, December 2007 
 
[12] Schoevers Jaco; Scheffer Cornie and Dippenaar. “Low-Oxygen-Saturation Quantification in 
Human Arterial and Venous Circulation” IEEE Transactions on Biomedical Engineering. Vol. 56, No. 
3, March 2009 
 
[13] http://ccn.aacnjournals.org/content/22/3/74.full.pdf+html?sid=7c0dc305-359b-42a6-a908-
b409560af73c 
 
[14] Chiappini L. Fuso L. Pistelli R. “Accuracy of a pulse oximeter in the measurement of the 
oxyhaemoglobin saturation”. Journal 1998. European Respiratory Journal. ISSN 0903-1936 
 
[15] Li Yun-Thai. “Pulse oximetry”. Department of Electronic Engineering, University of Surrey, 
Guildford, GU2 7XH. 
 
[16] Guyton, Arthur C. “Tratado de fisiología médica”. 11ª edición. Elsevier Saunders 
[17] Pérez J. José Carlos. “Hematología, la sangre y sus enfermedades”. Ed: Mc Graw Hill. 
 
36 
http://www.cenetec.salud.gob.mx/descargas/equipo_guias/guias_tec/38gt_oximetro.pdf
http://www.somatechnology.com/pdffiles/nellcor-n-595-pulse-oximeter.pdf
http://ccn.aacnjournals.org/content/22/3/74.full.pdf+html?sid=7c0dc305-359b-42a6-a908-b409560af73c
http://ccn.aacnjournals.org/content/22/3/74.full.pdf+html?sid=7c0dc305-359b-42a6-a908-b409560af73c
[18] http://heliotropodeluz.files.wordpress.com/2009/08/molecula_de_hemoglobina.jpg 
[19] http://www.aula2005.com/html/cn3eso/09circulatorio/09circulatories.htm 
 
[20] http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/04/Beer_lambert.png/300px-
Beer_lambert.png 
 
[21] Fernández Tresguerres Jesús Angel. “Fisiología humana”. Interamericana Mc Graw-Hill. 1ª 
edición p.595-596 
[22] http://cirugiavascularactual.blogspot.com/2007/06/pletismografa-y-fotopletismografa-en-el.html 
[23] http://www.anestesiavirtual.com/pulsio11.htm 
 
[24] Niemz, Markolf H. “Lasser tissue interactions: fundamentals and applications”. Biological and 
Medical Physics, Biomedical Engineering. Springer, 3ª ed. Germany. 2007. 
 
[25] http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador 
 
[26] http://www.datasheetcatalog.com 
 
[27] http://www.microchip.com 
 
[28] http://www.ccsinfo.com/product_info.php?cPath=Store_Software&products_id=PCWH_full 
 
[29] http://www.agelectronica.com.mx 
 
[30] http://www.newark.com 
 
[31] Kastle Siegfrieg; Noller Friedemann; Falk Siegfrieg. “A new family of sensors for pulse 
oximetry”. Article7. February 1997 Hewlet-Packard Journal. 
 
[32] Chan Vincent, Underwood Steve. “A Single-Ship Pulse Oximeter DesignUsing the MSP430” 
Texas Instruments. SLAA274-November 2005. 
 
[33] Ogata Katsuhiko. “Sistemas de control en tiempo discreto”, Pearson Educación. 2ª edición 
 
[34] C. Cahan, MJ. Decaer, PL. Hoekje y KP. Strohl.“Agreement between noninvasive oximetric 
values for oxygen saturation”. CHEST: Official publication of the american college of chest physician. 
 
[35] Mahutte, C. K; Rebuck, W. E; “Influence of rate of induction of hypoxia on the ventilatory 
response”. J. Physiol. (1978), 284: pp. 219-227 
 
[36] Zonios George; Shankar Uday; Iyer Vijay K; “Pulse oximetry theory and calibration for low 
saturations”. IEEE Transactions on biomedical engineering, Vol. 51, No. 5, May 2004 
 
[37] Smiths Medical PM, Inc. “How can SpO2 readings differ from manufacturer to manufacturer?” 
N7 W22025 Johnson Road. Waukesha, W 53186-1856 USA. 
 
 
 
37 
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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/04/Beer_lambert.png/300px-Beer_lambert.png
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http://cirugiavascularactual.blogspot.com/2007/06/pletismografa-y-fotopletismografa-en-el.html
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http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador
http://www.datasheetcatalog.com/
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469&part=SW007002
http://www.ccsinfo.com/product_info.php?cPath=Store_Software&products_id=PCWH_full
http://www.agelectronica.com.mx/
http://www.newark.com/
ANEXOS 
DIAGRAMA DE FLUJO PRINCIPAL 
 i 
inicio 
CT = 25% 
Leer voltaje Vol 
129 <= Vol < 134 ? 
j = 0 
mir = miir = 255 
mar = mair = 0 
cont = 1 ? 
cont = 6 ? 
array1[j] = read_adc 
mir > array1[j] ? 
mir = array1[j] 
rmi = mir 
mar < array1[j] ? 
mar = array1[j] 
rma = mar 
cont = 51 ? 
cont = 56 ? 
Vol >= 131? 
inc CT 
dec CT 
si 
no 
si 
no 
si 
si 
si 
no 
no 
si 
si 
no 
si 
no 
a 
b 
c 
no 
no 
Retardo 250 ms 
Continuación del diagrama de flujo. 
 
 
 
 
 
ii 
rm = mir 
irm = miir 
inc j 
inc pto 
array2[j] = read_adc 
miir > array2[j] ? 
miir = array1[j] 
irmi = miir 
mair < array2[j] ? 
mair = array1[j] 
irma = mair 
j < 376 ? 
Graficar en el panel una línea pequeña 
que represente parte de la señal 
fotopletismográfica 
si 
no 
si 
no 
si 
no 
a 
cy = array1[j]+array2[j]-rm-irm 
Calcular Frecuencia 
Cardiaca 
b 
u = 0.7*(mar+mair-mir-miir) 
Obtén valor R 
Obtén valor %SpO2 
Desplegar los 2 valores 
c 
CODIGO FUENTE PARA COMPILARSE POR LA HERRAMIENTA 
PCW COMPILADOR DE C PARA PIC
S
 
 
#include < DISPLAY R.h> // Convertidor AD de 8 bits y habilitación de fusibles 
#define FAST_GLCD // Para hacer mas rápido el despliegue de la señal fotopletismográfica 
#include <HDM64GS12d.c> // Librería para iniciar, actualizar y limpiar el LCD Gráfico 
#include <graphicsd.c> // Librería que tiene funciones para trazar líneas, círculos, rectángulos y texto 
#include <math.h> // Librería que contiene funciones matemáticas 
#include <Reg4550.c> // Todos los registros de memoria del PIC18F4550 
#define LR PIN_E0 
#define LIR PIN_E1 
#define SAL PIN_E2 
 
int c1,cont,DJ,CT,SpO2,pto; //cont: contador para determinar el ciclo de trabajo para cada LED a una frec. de 250 Hz. 
unsigned long c2,FC,F0,F1,F2,F3,F4; 
unsigned int mar,mir,mair,miir,rm,irm,cy,cya,crdy,u,cx,cxa; 
float R,R0,R1,R2,R3,R4,rma,rmi,irma,irmi; 
 
void dsplyV() //Función que despliega el valor de % de saturación en el LCD grafico. 
{ 
char undd1[] = "SpO2"; 
char undd2[] = "lpm"; 
char res[]; 
sprintf(res,"%u%% %lu",SpO2,FC); 
glcd_text57(0,0,res,2,ON); //despliega en el display el valor obtenido de Res 
glcd_text57(41,8,undd1,1,ON); 
glcd_text57(101,8,undd2,1,ON); 
} 
 
Psat() // Función que devuelve el %SpO2 dependiendo del valor R 
{ 
if(R>0.46) 
 {if(R>0.55) 
 {if(R>0.63) 
 {if(R>0.69) 
 {if(R>0.75) 
 {if(R>0.80) 
 {if(R>0.85) 
 {if(R>0.89) 
 {if(R>0.92) 
 {if(R>0.95) 
 {if(R>0.98) 
 {if(R>0.99) 
 {if(R>1.01) 
 {if(R>1.03) 
 {if(R>1.05) 
 {if(R>1.06) 
 {if(R>1.07) 
 {if(R>1.08) 
 {if(R>1.09) 
 {if(R>1.10) 
 {if(R>1.11) 
 {if(R>1.12) 
 {if(R>1.125) 
 {if(R>1.13) 
 {if(R>1.14) 
 {if(R>1.15) 
 {if(R>1.16) 
 {if(R>1.17) 
 {if(R>1.175) 
 {if(R>1.18) 
 {if(R>1.19) 
 {char fdr[] = "Fuera de rango"; 
 glcd_text57(20,20,fdr,1,ON);} 
 SpO2=70; return(SpO2);} iii 
 SpO2=71; return(SpO2);} 
 SpO2=72; return(SpO2);} 
 SpO2=73; return(SpO2);} 
 SpO2=74; return(SpO2);} 
 SpO2=75; return(SpO2);} 
 SpO2=76; return(SpO2);} 
 SpO2=77; return(SpO2);} 
 SpO2=78; return(SpO2);} 
 SpO2=79; return(SpO2);} 
 SpO2=80; return(SpO2);} 
 SpO2=81; return(SpO2);} 
 SpO2=82; return(SpO2);} 
 SpO2=83; return(SpO2);} 
 SpO2=84; return(SpO2);} 
 SpO2=85; return(SpO2);} 
 SpO2=86; return(SpO2);} 
 SpO2=87; return(SpO2);} 
 SpO2=88; return(SpO2);} 
 SpO2=89; return(SpO2);} 
 SpO2=90;