Servir de alternativa efciente para los médicos en su labor de diagnóstico de anomalías en la salud de sus pacientes.
Ore Orece cerr alta alta fdel fdelid idad ad en la audi audici ción ón de las las palp palpit itac acio ione ness del del coraz co razón ón medi median ante te el uso uso en etap etapas as de fltr fltros os.. ampl amplif ifca cado dore ress dierenciales que eliminan en su totalidad la presencia del ruido e intererencias auditivas además de constatarlas en orma visual mediante un led dual.
Disponer de un uncionamiento portátil con 2 pilas de v como tamb tambié ién n la capac capacid idad ad de pode poderr ser ener energi gizad zado o medi median ante te una una uente de alimentación dual.
!rind rindar ar "e#ibi #ibili lida dad d en su uso pudi pudien endo do ser ser adapt daptad ado o con auricu auricular lares es o parlan parlantes tes ba$a ba$a impedanci impedancia a entre ellos ellos %& o'ms() o'ms() además de control de volumen.
2. INTRODUCCIÓN. *l estetoscopio electrónico) se trata de un instrumento no complicado en su dise+o) pero de una invaluable utilidad para los proesionales de la salud 'umana. ,o- en día) los estetoscopios no son solamente usados por los médicos) -a que con ellos se pueden también ob$etivar dierentes tipos de ruidos - son de uso recuente en agentes sanitarios) promotores de salud) técnicos) enermeros - 'asta de uso 'ogare+o para autocontrol de parámetros vitales como la presión arterial. iene una ma-or respuesta a la recuencia) una me$or sensibilidad al sonido - un control para el volumen) v olumen) para disminuir el nivel si el sonido es mu- uerte o molesto para el oído 'umano. /a amplifcación de los latidos cardíacos 'a sido solicitada en varias ocas oc asio ione ness por por nues nuestr tros os lect lector ores. es. *ste *ste propro-ec ecto to respo respond nde) e) co como mo en muc'as ocasiones) a diversas peticiones. De 'ec'o algunas personas) deseosos de oír los latidos del corazón) 'an pensado que es sufciente cone co nect ctar ar un peque peque+o +o mi micr cró óon ono o a un ampl amplif ifca cado dorr. *nseg *nsegui uida da 'an 'an constatado que de esta orma no es posible escuc'ar los latidos) -a que los latidos cardíacos) aunque son ácilmente perceptibles al tacto) no son detectables a través de un micróono com0n. /a solución no es tan inmediata como se podría pensar a primera vista) -a que cuando es preciso amplifcar una se+al de ba$o nivel sonoro) como la gener generad ada a por por los los lati latido doss del co coraz razón ón)) la difc difcul ulta tad d estri estriba ba en logr lograr ar reproducir 0nicamente el sonido que interesa) e#clu-endo el ruido de ondo. 1ara conseguir el resultado buscado) en primer lugar es indispensable contar con un transductor apropiado. Desp Despué uéss de nume numerrosas osas prue prueba bass se logr logro o enco encont ntra rarr una una cáps cápsul ula a piez piezoe oelléctr éctriica que que per permi mite te conse onsegu guiir una una ópt óptim ima a respu espues estta en recuencia) generando un sonido limpio - e#ento de ruidos. demás de un transductor adecuado para obtener una buena reproducción) también es neces necesari aria a una una adec adecua uada da fltr fltrac ació ión n de la se+al se+al)) de orma orma que que se reproduzcan 0nicamente las recuencias apropiadas) - en el caso que nos ocupa entre 23,z - 433,z. 5on estas premisas 'emos desarrollado
el *stetoscopio .*ste dispositivo 'a sido pro-ectado principalmente para amplifcar el sonido de los latidos cardíacos) aunque también puede ser utilizado para otras aplicaciones como6 auscultación de la inspiración de la e#piración del aire) de la deglución) de la tos) etc. 7racias a este instrumento un estudiante de 8edicina puede practicar la auscultación del corazón en los pacientes) aprendiendo a distinguir los dierentes tonos. demás se puede registrar el sonido con un grabador o con un ordenador personal) - crear un arc'ivo con dierentes patologías cardíacas que puede resultar mu- 0til para me$orar el aprendiza$e. 9o sorprendería el 'ec'o de que se pueda realizar un sistema de comunicación que permita transmitir al medico vía internet las pulsaciones del corazón de alg0n paciente que este padeciendo de alguna patología en un momento determinado) esto le daría una me$or e#pectativa al paciente de las acciones que deba tomar como acción inmediata.
3. VESTIGIOS ISTORICOS. *l estetoscopio o onedoscopio ue inventado por :ené;'éop'ile; ,-acint'e /aennec en <&<=. 7eneralmente usado en la auscultación de los latidos cardíacos o lo ruidos respiratorios ma-ormente) aunque algunas veces) también se usa para ob$etivar otros ruidos) por lo que estos dispositivos no solamente son 0tiles para los doctores.
Son muc'os los que los utilizan estos sensores en sus distintos ormatos) son usados por6 los afcionados) los e#terminadores o antiplagicidas) otros para espiar - un gran n0mero de otras aplicaciones. *s una de las 'erramientas utilizadas en operaciones de b0squeda - rescate en emergencia /1 %/ocalizador de 1ersonas trapadas() basan su uncionamiento prolongando el sentido del oído 'umano mediante sistemas electrónicos) son de gran a-uda en estas labores en catástroes en el mundo.
Reseña de los que fue el primer estetoscopio acústico.
!. SE"#$ C#RDI#C# TI%IC#
5on el *stetoscopio electrónico se pueden distinguir cómodamente los dierentes tonos cardíacos) es decir los sonidos que constitu-en los
latidos - que son producidos por el rítmico cierre de las válvulas del corazón. *l primer tono que se advierte en la pulsación cardíaca) un >tum? muba$o - algo prolongado) es causado por el cierre de las válvulas mitral tric0spide) mientras que el segundo tono) un >ta? más alto - más breve) es causado por el cierre de las válvulas aórtica - pulmonar.
*n los individuos $óvenes - normales también es posible advertir un tercer tono) más ba$o) ocasionado por la irrupción de la sangre durante el rápido llenado del ventrículo. título de curiosidad) la duración del primer tono es de unos 3)<@ segundos - tiene una recuencia entre 2@ 4@,z) mientras que el segundo tono tiene una duración de unos 3)<2 segundos - una recuencia de unos @3,z. demás) quienes dispongan de un ordenador personal que incorpore tar$eta de sonido) pueden registrar los latidos cardíacos - visualizarlos en pantalla.
Aigura. Se+al ipica del corazón.
/os estetoscopios estándares no proporcionan ninguna amplifcación) lo que viene a limitar su uso. *ste circuito utiliza circuitos amplifcadores operacionales dierenciales para amplifcar más que un estetoscopio estándar e inclu-e fltros activos pasa banda para eliminar recuencias indeseadas - el ruido de ondo.
&. %#RTES DE$ ESTETOSCO%IO E$ECTRONICO Bn estetoscopio electrónico como se 'a indicado puede tener una considerable me$ora sobre un estetoscopio ac0stico. *ste es más sensible) tiene una me$or respuesta a la recuencia - tiene un control de volumen para reducir el nivel cuando el ruido es molesto. *l estetoscopio electrónico es más adecuado) la potencia - ganancia con los auriculares unidos en paralelo reproducen el sonido en ase) más natural por ambas unidades auriculares. Carios artículos que describen su construcción 'an sido publicados en revistas de electrónica - otros en la red. *n estas unidades) el ruido analizado es recogido por la sonda) luego amplifcado - por 0ltimo enviado a los auriculares. rataremos de describir los pasos - analizar el circuito que permite su construcción.
&.1$' son(' ) el *icró+ono electret 5uando utilizamos una sonda como receptor de sonidos) debemos tener en cuenta los sonidos que esperamos escuc'ar - seg0n el caso tenemos tres opciones6 sonda por vibraciones) micróono sonda - en caso de cardiógraos por intererencia de luz. Bna sonda para vibraciones) puede ser un elemento piezoeléctrico cerámico conocido como buzzerE que nos permitirá captar las vibraciones procedentes de la carcoma) ruidos de un motor o vibraciones sísmicas o similares. Otra aplicación es) en la localización de personas que permanecen con vida en situaciones de derrumbes - terremotos en catástroes.
Aigura. Sonda !asica para detector de vibraciones.
Bn elemento piezo) mostrado arriba) cuando se usa como uente de sonido) no puede producir recuencias ba$as) debido al peque+o tama+o - rigidez del elemento que vibra) en cambio) cuando se usa como detector) evidentemente tiene una buena respuesta en ba$a recuencia. simismo el peque+o diaragma de un micróono no podría producir ba$as recuencias) por esto no es efcaz en la recepción de s0per ba$as recuencias. /a sonda piezo) se utiliza en contadas ocasiones - responde a la necesidad de establecer el origen de ciertas vibraciones) es colocada en contacto directo con las uentes sospec'osas de ruido - vibraciones.
Sin embargo para oír los latidos del corazón) es más adecuado el empleo preerentemente del micróono sonda o en todo caso la intererencia del ra-o de luz sobre el "u$o sanguíneo. /a imagen arriba muestra el esquema de construcción del detector. *l ruido es recogido por la sonda) la ma-or parte de sondas usan un peque+o elemento de micróono como sonda que recoge sonidos del aire) los usados en clínicas de supervisión - cuidados intensivos) así como en quiróanos por su comodidad - fabilidad utilizan una pinza sobre un dedo) en su interior un ra-o de luz inrarro$a es interceptado por el "u$o de la corriente sanguínea - esto se amplifca - muestra mediante un contador. *n algunas aplicaciones con un micróono) la sonda no tiene que ponerse en contacto directo con la uente ruidosa. 1ara algunos ruidos) una sonda de micróono es me$or) como se aplica cerca de la uente de ruido) el sonido en los auriculares se 'ace más uerte.
*n este pro-ecto usaremos una sonda micróono) para el cual emplearemos uno tipo electretE por su alta impedancia. *l elemento de micróono en la sonda de micróono se conecta directamente a la entrada del preamplifcador) mediante cable apantallado) la se+al obtenida del micróono ataca la entrada de mu- alta impedancia del primer amplifcador B<) requisito necesario en el pro-ecto por las características e#igidas.
C#R#CTERISTIC#S DE$ ,ICRO-ONO E$ECTRET
@.2 *1 D* AF/:OS 5FCOS *sta etapa se caracteriza por recoger la se+al captada por el micróono) amplfcarla con el fn de poder fltrarla posteriormente) para ello mostraremos el esquema general del circuito para poder describirlo ácilmente. Se debe tomar en cuenta que el circuito original utilizado como base para la realización de la e#periencia a surido ciertas variaciones debido a presentar ciertas defciencias con respecto al análisis circuital) se debe resaltar que en las pruebas previas se encontraba muc'a presencia de ruido) por lo que se opto por la realización del siguiente circuito %Cer ne#o <( quí presentamos el esquema original6
Aigura. 5ircuito del estetoscopio usado como base para el pro-ecto *l esquema) comprende una serie de fltros activos B<;B2 - BG) que se encargan de fltrar - amplifcar la se+al de sonido que recogió la sonda - se entrega al amplifcador de audio B@) quien se encarga de su optimización. B4 permite observar el ritmo de los sonidos captados por la sonda de orma óptica por el doble diodo /*D D<. sí pues) la se+al de salida del micróono se amplifca mediante el amplifcador B<) se envía a un fltro activo pasa banda de segundo orden) construido mediante el segundo amplifcador B2 - la realimentación obtenida por 54 - :H %ver más aba$o este fltro() que nos entrega la se+al convenientemente amplifcada por BG) en este punto se deriva dic'a se+al) por un lado utilizando un amplifcador B4) que activará un indicador óptico) un diodo led bicolorI por otro lado) la se+al del amplifcador BG) se aplica al amplifcador de audio B@ en este caso de
impreso se comportan como antenas introduciendo ruidos en la propia amplifcación. Bna premisa de seguridad) cuando se aplican electrodos o sondas sobre el cuerpo 'umano) se recomienda utilizar baterías para la alimentación siempre que sea posible o en 0ltimo caso por seguridad) transormadores separadores galvánicos. Se debe considerar utilizar dos baterías o pilas de Coltios) preerible a utilizar la energía de red de 5) por mu- buena que sea la uente de alimentación) siempre se cuelaE el molesto ruido de la ondulación de alterna %5(. *n nuestro caso necesitamos que las se+ales en modo com0n no sean amplifcadas para evitar el ruido de los @3,z provenientes de la red) esto lo conseguimos con el fltro activo pasa;banda de la fgura para las se+ales en modo com0n. /a se+al a la salida de este amplifcador -a podríamos utilizarla) sin embargo para discriminar a0n más la se+al del ruido utilizamos un nuevo fltro activo en el tercer amplifcador. *l monta$e se puede realizar con un 5F /8G24 para que sea más compacto) el cual contiene 4 amplifcadores dierenciales en la misma cápsula) idénticos al /8H4<.
@.G *1 D* 81/FAF55FO9 D* BDFO *l operacional a usar es responsable de la calidad que quieras obtener) así pues) -o usaría un F9<<4 para instrumentación o similar un biet como el /3&4. *n el amplifcador de audio original se utilizaba un /8H4<) en esta actualización utilizaremos el amplifcador de audio /8G&= con una confguración que entrega una ganancia entre 23 - 233. *l fltro pasa ba$o pasivo de salida ormado por 5 - :<4) debe acercarse en sus valores a los descritos) su unción es evitar en parte) los ruidos generados por los picos de la amplifcación recortándolos.
Si lo que pretendemos es escuc'ar los latidos del corazón) es necesario pensar que el cuerpo 'umano e$erce la unción de absorber gran parte de los sonidos generados) así que a la 'ora de amplifcar dic'os sonidos tendremos muc'o cuidado de plantear los fltros adecuados en cada paso - siempre que sea
posible verifcar mediante un osciloscopio si están bien aplicados) a su salida aplicaremos un amplifcador de cierta calidad. rriba se muestra el esquema de principio del 5F /8G&= con una ganancia en tensión de 233 este se puede encontrar en el datas'eet - es el que usamos en la realizacion del pro-ecto. provec'ando mi e#periencia con el amplifcador /8G&=) éste requiere solo unos pocos componentes) unciona con alimentación 0nica de C - auriculares estándar de alta impedancia con control de volumen) conectando ambos auriculares en paralelo obtenemos el eecto envolvente) me$or que ponerlos en serie) lo que produciría un retardo por desase en la audición. *n circuitos que usan el /8G&=) si se omite 5= entre las patillas < - &) la ganancia apro#imadamente es 23 K2=d!L - el condensador b-pass 5& no se necesita. Se pueden obtener ganancias intermedias conectando una resistencia <.233 o'mios en serie con 5=I dan una ganancia apro#imada de @3. :<4 - 5 me$oran la estabilidad del amplifcador en alta recuencia. *n dierentes circuitos del /8G&=) utilizan el condensador 5<3 de b-pass de alimentación) es mu- importante para asegurar una amplifcación estable.
D#T#SEET $,3/
@.4 */*8*9O 51DO: D* SO9FDOS. ,a- un elemento decisivo que en ninguna publicación 'e visto descrito - no se menciona ni de pasada) me refero a la campana captora) si disponemos de uno) es donde aplicaremos el micróono mediante un peque+o trozo de tubo de goma para que reciba los sonidos que la campana recoge - luego puedan amplifcarse. Su construcción in"u-e de gran manera en los resultados.
*n las imágenes de arriba apreciamos la pieza más decisiva del estetoscopio) la campana de sonido - a su lado el corte transversal con los elementos que la componen) es mu- simple pero eectivo) el cuerpo es de metal) el diaragma es un disco de material elástico delgado rígido) el conducto) donde conectamos el tubo de goma - micróono - además está la cámara que al ser cónica concentrará el sonido que le llega .
&.& INDIC#DOR Ó%TICO
/a principal unción de esta etapa es proporcionar al usuario un indicador visual a través del encendido de un led cuando se presentan los pulsos cardiacos. Btilizamos el amplifcador operacional /8H4< con confguración no inversora) /a se+al de entrada en el pin G es proveniente del fltro pasa ba$os de segundo orden la cuál es amplifcada con una ganancia de apro#imadamente de H3) la
presencia del pulso cardiaco amplifcado en la salida polariza positivamente el led - lo mantienen encendido durante la pulsación.
=. 8O9M* D*/ 1:ON*5O *l monta$e del circuito lo 'emos llevado a cabo mediante un tablero de pruebas %EprotoboardE() como el que se aprecia en la imagen de aba$o. *n dic'a imagen se muestra la disposición de los componentes como otra a-uda al principiante - como reerencia para no perdernos en el seguimiento del esquema. 1uede apreciarse que 'emos utilizado como siempre los componentes más comunes que resultan de ácil localización en el comercio.
la izquierda destaca el micro) también destacan los cinco 5F) cuatro de ellos son el conocido /8H4< - a la derec'a el amplifcador de audio /8G&=. Se 'ace 'incapié en la intercone#ión de este amplifcador -a que de él depende la calidad del sonido resultante.
Se0'l sin -iltr'r ) Se0'l -iltr'('
D#TOS #,%$I-IC#DOR O%ER#CION#$ $,!1
*l amplifcador operacional /8H4<) este O181 sencillo es de uso general es compensado interiormente - es protegido contra la sobrecarga en la entrada salida
O%TI,I#CION DE$ %ROECTO 1uede utilizarse el circuito /8G24 - obtener un monta$e más compacto) ver imagen siguiente.
l conectar la alimentación - al conectar los auriculares no o-e nada) a pesar de girar al má#imo el potenciómetro :<< o escuc'a un molesto ruido. Si no o-e nada) sin duda algo no está en su sitio) revise el circuito otra vez) le aseguro que 'a de oírse alg0n tipo de ruido) si el ruido es agudo) revise los valores de los condensadores) si por el contrario o-e un soplido o tableteo) ba$e un poco el volumen - trate de escuc'ar con atención) es conveniente al principio acoplarse un poco al sonido que se escuc'a. Rue ni por esas) no o-e el latido de su corazón) no importa que en su caso unciona bien) lo 'a de poder oír. Ca-a) en ese caso es una las dos siguientes opciones) es cuestión del micróono o de los auriculares. /e aseguro que tuve que probar entre más de siete modelos de micróonos electret) 'asta encontrar uno con =3d! de salida - no crea que eso es todo) los mismos auriculares son un elemento que me llevó bastantes quebraderos de cabeza) eli$a uno de alta impedancia es lo ideal. 1rimero) debe poner el $ac estéreo en paralelo para los dos auriculares de cierta calidad - así oír ambas partes iguales) eso a-uda bastante. 5laro que a pesar de todo) esto sigue igual) sin oír los dic'osos latidos de su corazón - casi se queda sordo por los c'irridos que llegan de todas partes) sin duda es cuestión del electret. Ca por buen camino. *n 0ltimo lugar debe revisar la sonda captora) no sólo el micróono) sino el con$unto) del micro - la campana captora del sonido o me$or debería decir subsonido -a que los sonidos son ba$os entre <3 - <&3 pulsos - claro modulados por una recuencia ba$a como un rumor.
5onstru-a con un par de tapones de botella una especie de campana) debe sellar con una membrana de papel cebolla la campana a G milímetros del borde - cuando esté seco) una segunda membrana) ésta de material más rígido) plástico de un protector de 5D:O8 por e$emplo - péguelo en el borde e#terior de la campana) esto creará una cámara que nos permitirá obtener los sonidos que necesitamos. *n mi caso aprovec'e un casquillo o tapón cónico de metal) al que le practiqué un agu$ero en el e#tremo cerrado con una broca del diámetro del electret para que quedara a$ustado) luego recorté un trozo de papel satinado un poco más peque+o que la tapa) de espesor doble o poco más que una cuartilla de 3gramos - lo pegué en el e#tremo anc'o) luego use un trozo de plástico de un protector de 5D;:O8 del que recorté un círculo del diámetro de la boca del casquillo - lo pegué) procuré que éste estuviera cerca del anterior pero sin llegar a rozarlo) de modo que quedara una peque+a cámara de aire entre ambos - eso es todo.
:*S1B*S D*/ AF/:O *9 */ OS5F/OS5O1FO Se tomo mediciones de los volaroes de tensiones obtnedios en cada una de las etapas de evaluación del pro-ecto) para ello se 'izo uso del osciloscopio para poder visualizar cada una de las grafcas que detallamos a continuación. 5F:5BFO *9 AB95FO98F*9O6
S*T/ *9:9* D*/ 5O:UO96
Aigura. ren de pulsos provenientes del corazón muestreados en la salida del micróono electret. S/FD D*/ AF/:O *9 / 1:F8*: *16
Aigura. Se+al fltrada en la primera etapa) se observa ma-or amplifcación) pero aun 'a- ruido presente. S/iD D*/ AF/:O *9 / S*7B9D *16
Aigura. quí se tomo muestra de la respuesta del fltro en la segunda etapa) se observa una se+al mas limpio pero aun no uniorme. S/FD D*/ AF/:O *9 / *:5*: *1 1:*CF / 81/FAF5DO: D* BDFO.
Aigura. quí la se+al se muestra lista para ser procesada por el amplifcador de audio se tomo en cuenta las perturbaciones debido al ruido en el ambiente - para ellos se ba$o el volumen en los auriculares. S*7BF8F*9O D* / :*S1B*S D*/ AF/:O 1ara 'acer el seguimiento de la respuesta del fltro se utilizo el generador de unciones del laboratorio de circuitos electrónicos) este generador se calibro a una tensión de 2=mCrms - una recuencia de <@3,z se procedió a calcular las tensiones en cada una de las etapas) como se describe a continuación6 S*T/ *9:9* D*/ 7*9*:DO: D* AB95FO9*S6
Aigura. Se muestra la se+al entrante que será procesada por el fltro.
S*T/ AF/:D 1O: / 1:F8*: *1. Aigura. Se observa la se+al que 'a sido amplifcada por la primera etapa.
S*T/ AF/:D 1O: / S*7B9D *1.
Aigura. Se+al amplfcada por la segunda etapa del fltro) se observa ma-or ganancia. S*T/ O!*9FD D* / *:5*: *16
Aigura. Se+al proveniente de la tercera etapa. S*T/ AF9/ / S/FD D*/ AF/:O.
Aigura. quí se observa que 'a- un leve recorte en la tennsion de salida) esto genera que el led se mantenga encendido constantemente. S*T/ D*/ 5F:5BFO 5O9 */ /*D.
odas estas tensión se midieron con un valor de uente de CccVW;C.
CONC$USIONES
*n conclusión decimos que estetoscopio nos permite la ampliación de la energía sonora producida por los ruidos del organismo) de esta orma se consigue mostrar los enómenos producidos por el cuerpo sin deormación alguna lo que permite al médico obtener datos vitales para luego elaborar un diagnóstico e#acto con a-uda de este estetoscopio electrónico por la confabilidad que le brinda.
*ste estetoscopio electrónico presenta una me$ora signifcativa al tipo originalI posee una ma-or respuesta a la recuencia) una me$or
sensibilidad al sonido - un control de volumen para poder disminuir el nivel si el sonido es mu- uerte o molesto para el oído de los seres 'umanos.
,a- que reconocer la importancia del proceso de elaboración de un pro-ecto de electrónica) que debe tener sus respectivas comprobaciones de dise+o en protoboard para fnalmente su elaboración en placa 15! para que después de darle una buena presentación llegué al el usuario fnal) esa fnalidad obtuvimos.
#plic'ciones
8e$ora la calidad de los sonidos tanto respiratorios como cardiacos con respecto al estetoscopio tradicional.
1ermite bloquear el ruido ambiental acilitando la e#ploración en circunstancias diíciles %ambulancias) atención urgente en la calle() auscultar a través de la ropa - captar los sonidos débiles.
Aacilita la auscultación a médicos que tienen problemas de audición.
*s un instrumento 0til para la ense+anza) -a que permite conectar a varios médicos a la vez para auscultar al mismo paciente. 5on el equipo inormático adecuado se pueden almacenar los datos ac0sticos para el seguimiento posterior así como transmitirlos a través de redes electrónicas %telemedicina(.
/os estetoscopios electrónicos uncionan con baterías recargables) son mu- prácticos - áciles de entender) puede ser usado incluso para detectar ruidos de máquinas como por e$emplo) válvulas de los ventiladores) rodamientos) bombas) etcI esto lo convierte en una 'erramienta efciente para la detección de ruidos - vibraciones
