MONITORES DE ACTIVIDAD FÍSICA DE PULSERA, BASADOS EN SENSORES ÓPTICOS DE LEDs

             El uso de las pulseras que integran monitores electrónicos de actividad física y que también son enlazables a teléfonos móviles “inteligentes” , han ido ganando adeptos a pasos agigantados entre una diversa gama y diversidad de grupos de consumidores; beneficiando, particularmente, a personas involucradas en actividades que desarrollan esfuerzos físicos extenuantes o extremos, y también para aquellas que padecen de afecciones pulmonares o cardíacas.

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         Partiendo de una sólida plataforma de técnicas de medición óptica validadas ampliamente en el sector médico/hospitalario para el registro de la frecuencia cardiaca (pulsaciones) y el nivel de saturación de oxígeno en la sangre; ahora se ha potenciado la factibilidad para ofrecerla al público consumidor en general, gracias a la incorporación, en este tipo de productos de la tecnología actual en los LEDs (diodos emisores de luz)

         Es así que básicamente, el mismo tipo de componentes electrónicos de estado sólido que son utilizados en eminentemente en la elaboración de esas lámparas ultra-eficaces y que han venido a remplazar a los tradicionales “focos” en la iluminación de nuestros hogares; además del irrefutable protagonismo en más de una entrada en este blog “consumiendo a la defensiva”, ahora se han posicionado para incidir decidida y directamente en beneficio de nuestro estado y condición física.

El Método Óptico de Medición.

          El principio en el cual se fundamenta la medición por medios ópticos se llama “Fotopletismografía” (photoplethysmography PPG por sus siglas en inglés) ; y consiste en la medición, registro y valuación de los cambios de volumen y presión que se presentan en el flujo arterial y venoso en los plexos (capas) dérmico y subdérmico. En pocas palabras, el método se refiere a la medición de las variaciones del volumen de la sangre presente en los vasos capilares el que varía, acorde al ciclo de bombeo del corazón. La luz emitida penetra la piel, el tejido, los vasos sanguíneos y es absorbida, reflejada y transmitida. La cantidad de luz registrada por el detector cambia acorde a la cantidad de sangre que fluye por las arterias y las venas.

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PRINCIPIO DE OPERACIÓN, EMISIÓN, REFLEXIÓN, RECEPCIÓN

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CORTE TRANSVERSAL DEL PLEXO DÉRMICO Y SUBDÉRMICO

Ritmo(Frecuencia) Cardíaco.

         La medición del volumen de sangre, se apoya en la habilidad de la hemoglobina (que es la proteína de la sangre, que aporta el color rojo característico y la encargada de transportar el oxigeno desde los pulmones al resto del cuerpo) de absorber luz; el sensor está conformado por uno o varios emisores de luz (LEDs), dependiendo del diseño del producto  verde (530mn), rojo (660nm), infrarrojo (940nm) y un fotosensor que responde a las longitudes de onda seleccionadas, los elementos son arreglados de forma que se ubiquen lo más cercanamente entre ellos, evitando interferencias.

SENSOR REFLECTIVO VERDE

MÉTODO REFLECTIVO, NORMALMENTE UTILIZADO EN PULSERAS

          El corazón, rítmicamente empuja sangre (sístole) y la retira (diástole) en un ciclo constante; esto significa, que durante la fase sistólica fluye un volumen mayor de sangre comparado al volumen presente durante la fase diastólica; entonces, midiendo el cambio de volumen de la sangre en una ubicación determinada en el cuerpo y dada la periodicidad de la señal medida, es así que también es posible derivar el valor del ritmo cardíaco.

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CICLO DEL RITMO CARDÍACO

Nivel de Saturación de Oxigeno en la Sangre.

         La Oximetría es la técnica que es utilizada para medir la saturación de oxigeno en la sangre y usualmente se expresa en porcentaje (una lectura normal resulta en aproximadamente 97%). El nivel de saturación se mide examinando los dos tipos de hemoglobina que se encuentran en la sangre; a la primera se le llama hemoglobina oxidada (oxy-) denominada HbO2 (también llamada “ oxigeno-saturada”); la segunda se conoce como hemoglobina oxigeno-reducida (deoxy-) y es denominada como Hb (también llamada “oxigeno-empobrecida”).

         El nivel de saturación de oxigeno en la sangre (SpO2), es la relación entre la oxy-hemoglobina y la deoxy-hemoglobina; relación que se puede expresar como: SpO2=HbO2/(Hb+HbO2).

        Resulta que el tipo Hb absorbe más (y refleja menos) la luz Roja visible y el tipo HbO2 absorbe más (refleja menos) la luz Infrarroja; dado que el nivel de saturación del oxigeno puede ser determinado es midiendo y comparando los valores de Hb y HbO2; un método que permite realizar la medición es por medio de iluminar la superficie de la piel de un dedo o la muñeca simultáneamente con dos tipos de LEDs: un Rojo(660nm) y otro Infrarrojo( 940nm). Para realizar la operación (de iluminación/detección) existen dos métodos Transmisivo (oximetría transmisiva) o Reflectivo (oximetría reflectiva).

ubicación del sensor                              OXIMETRÍA TRANSMISIVA         OXIMETRÍA REFLECTIVA

En resumen.

                   A medida que la tendencia del consumidor típico crece hacia el autocontrol y conocimiento constante de su estado físico, los sensores ópticos diseñados para la profesión médica irán penetrando cada día más el mercado del público general, particularmente en lo referente a los dispositivos tipo pulsera. Este segmento de mercado se ha logrado desarrollar gracias a los avances alcanzados en el diseño, procesos de manufactura y aseguramiento de la calidad de LEDs altamente eficientes.

 

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