Desarrollo de un oxímetro para neonatos con microcontrolador

Abstract

In neonatal intensive care units, doctors face the challenge of continuously monitoring the health of newborns, which includes measuring parameters of the incubators such as oxygen saturation and heart rate. Additionally, environmental parameters of these incubators, such as temperature and relative humidity, are continuously monitored. However, this process requires doctors to make frequent visits from one incubator to another, which can be inefficient and hinder the provision of optimal care to all patients. In this thesis, an oximeter has been developed using adaptable IoT microcontroller technology for newborns, capable of measuring parameters of an incubator housing the baby and connected to the Blynk platform for visualization. Two prototypes have been instrumented to test the data transmission to a computer. This multifunctional oximeter prototype was developed using the ESP32 microcontroller due to its versatility and long-distance communication capabilities. It consists of the optoelectronic sensor MAX30102, which integrates a red LED of 660 nm and an infrared LED of 880 nm, allowing the measurement of oxygen saturation and heart rate. Additionally, the DHT22 sensor is used to measure the temperature and relative humidity of the neonatal incubator. The prototype is powered by a 3.7 V - 380 mAh LIPO battery. In order to better understand the functioning of an oximeter, a study was conducted on the optical behavior of human tissues. This study allowed for an understanding of the interaction between the red (660 nm) and near-infrared (880 nm) wavelengths emitted by the sensor and the skin. It was observed that this interaction provides the ability to analyze the behavior of hemoglobin in the presence of oxygen.

En las unidades de cuidados intensivos neonatales, los médicos se enfrentan al desafío de monitorear continuamente la salud de los neonatos, lo que incluye la medición de parámetros de las incubadoras que incluyen la saturación de oxígeno y la frecuencia cardíaca. Además, se monitorean continuamente los parámetros ambientales de esas incubadoras como la temperatura y la humedad relativa. Sin embargo, este proceso requiere que los médicos realicen visitas frecuentes de una incubadora a otra, lo cual puede ser ineficiente y dificultar el brindar una atención óptima a todos los pacientes. En esta tesis se ha desarrollado un oxímetro utilizando un microcontrolador IoT adaptable para recién nacidos, capaz de medir los parámetros de una incubadora que alberga al bebé y conectado a la plataforma Blynk para la visualización a distancia de los parámetros mencionados. Se han instrumentado dos prototipos para probar el envío de datos a una computadora. Este prototipo de oxímetro multifuncional fue desarrollado utilizando el microcontrolador ESP32 debido a su versatilidad y capacidades de comunicación a distancia. El oximetro está compuesto por el sensor optoelectrónico MAX30102, que integra un LED rojo de 660 nm y un LED infrarrojo de 880 nm, permitiendo la medición de la saturación de oxígeno y la frecuencia cardíaca. Además, se utiliza el sensor DHT22 para medir la temperatura y la humedad relativa de la incubadora neonatal. La alimentación del prototipo es proporcionada por una batería LIPO de 3,7 V - 380 mAh. Con el fin de comprender mejor el funcionamiento de un oxímetro, se realizó un estudio sobre el comportamiento óptico de los tejidos humanos. Este estudio permitió entender la interacción entre las luces de longitud de onda roja (660 nm) e infrarroja cercana (880 nm) emitidas por el sensor en la piel. Se observó que esta interacción proporciona la posibilidad de analizar el comportamiento de la hemoglobina frente al oxígeno.