Buscador de venas

¿Cómo harías para encontrar una vena que no se detecta a simple vista?

En el campo de la salud, el personal de enfermería se encuentra de forma constante con dificultades al instalar un catéter intravenoso periférico[1] en el paciente. Existen distintos factores que condicionan que una vía intravenosa[2] sea de difícil acceso, como la edad, peso, estado de hidratación e incluso el tono de piel de las extremidades; en ocasiones una sola punción[3] no es exitosa y esto causa sufrimiento al paciente, además de riesgo de infección o traumatismos.

¿Sabes por qué son visibles tus venas?

Son diversos factores: el hierro, los desechos que lleva la sangre (y que serán descartados por el hígado y riñones), y la hemoglobina (Hb), que es la más importante. La hemoglobina es una proteína que se adhiere a los eritrocitos o glóbulos rojos (una de las varias células que componen la sangre) y que les da su típico color rojo. Pero más que pintar a los eritrocitos, su importancia radica en el transporte de oxígeno y dióxido de carbono.

Las venas transportan principalmente los desechos del cuerpo, dióxido de carbono y una mínima cantidad de oxígeno. Anatómicamente, construyen una red por todo nuestro cuerpo; llegan a cada rincón, hasta el más pequeño, y varían su calibre para llegar a espacios microscópicos. Es por ello que hay zonas específicas donde se pueden instalar los catéteres por los que se suministra el suero, medicamentos y transfusiones de sangre. Aun así, no todas las personas tienen venas totalmente visibles o superficiales y que además tengan un calibre suficiente para insertar el catéter.

¿Qué hace el visualizador de venas?

Se trata de un dispositivo que, con ayuda de LEDs, ayuda a contrastar las venas a través de la piel, haciéndolas visibles, incluso aquellas que no son profundas, pero tampoco son las superficiales, que son las que observamos a simple vista. Esto se logra gracias a la hemoglobina, que absorbe la luz que intenta atravesar las venas y esto las vuelve visibles.

La particularidad de los LEDs que se utilizan es su longitud de onda. Los más utilizados son los de color rojo (de 618 - 628 nm) y los de color naranja (610 nm). El color rojo funciona bien para iluminar a mayor profundidad, mientras que el color naranja apoya contrastando los planos iluminados.

Nuestro visualizador de venas es un prototipo pensado para ser de código abierto, es decir que cualquiera puede descargar los archivos y el código para replicarlo, de fácil construcción y económico en cuanto a los componentes que requiere para funcionar; conserva un diseño ergonómico para facilitar la manipulación a quien lo utiliza y, adicionalmente, es posible regular la intensidad de la luz que permite visualizar y contrastar las venas.

El diseño

Diseñamos 3 placas:

• Placa de control: contiene la fuente de poder, el microcontrolador, botones para controlar la iluminación y dispositivos para acondicionar la señal que alimenta a los actuadores finales, los LEDs.
• Placade LEDs SMD: contiene LEDs de tipo montaje superficial, con su respectiva resistencia.
• Placa de LEDs trough hole: contiene LEDs para soldarse a través de un orificio, con su respectiva resistencia.

El objetivo de esto fue realizar la prueba de potencia de los LEDs SMD y through hole, así como la facilidad de iluminación de cada uno.

Todas las placas cuentan con una terminal que permite colocar un conector para conectar y desconectar fácilmente la placa de control de la placa de LEDs (cualquiera de las dos). Así, es sencillo y rápido adaptar el dispositivo de utilizar LEDs de tipo SMD a LEDs tipo through hole.

Esquemáticos

Las placas de LEDs no tienen mayor complejidad. Están constituidas únicamente por las resistencias que limitan la corriente en cada LED, los LEDs propiamente, y un conector que sirve para llevar la alimentación y la señal PWM que permite controlar el brillo de los LEDs.

Por otro lado, la placa de control cuenta con estas secciones:

• Sección USB: incluye un conector USB-C que permite alimentar al circuito, así como cargar la batería.
• Sección de poder y filtrado: compuesta por un LDO y un Mosfet. El Mosfet controla la fuente de poder que entra a alimentar el circuito (si será la batería o a través de la sección USB, dando prioridad a esta última). El regulador LDO (low dropout) acondiciona el voltaje a 3.3 V. También contiene el switch de encendido/apagado.
• Sección de carga: contiene a un controlador de carga que se encarga de cargar la batería LiPo. También, contiene el conector para la batería.
• Sección de programación: incluye los pines ICSP para poder cargar el binario del programa al microcontrolador principal.
• Sección de microcontrolador: compuesta por el microcontrolador principal, un PIC16F15323, y dos Mosfets, que conmutan y amplifican la señal PWM que finalmente va hacia los LEDs.
• Sección de botones e indicadores: contiene al botón de selección de color, y dos botones más, para subir o bajar la intensidad de iluminación de los LEDs. Así mismo un LED rojo y un LED naranja, que avisa al usuario qué color está seleccionado actualmente.

Diseño3D

Usamos el software Fusion 360 para realizar el diseño del case o estuche que contendría a las placas.

Debíamos tener en cuenta las dimensiones de las placas, los tipos de LED a utilizar, el tamaño de los botones (y como sobresaldrían para poder manipularlos fácilmente) y la batería. También, que el tamaño del case fuera el adecuado para su manejo y para cubrir la zona a iluminar.

El ensamble

Así se ven nuestras placas ensambladas, en su versión de LEDs through hole:

Utilizamos los pines ICSP para conectar nuestro programador, un SNAP de MPLAB, y así poder cargar el binario.

Es necesario descargar e instalar MPLAB X IDE[4]. Este instala un entorno de programación, que es MPLAB X IDE, propiamente dicho, y, además, la herramienta de carga de binario, que es MPLAB IPE.

Es importante que la placa de control esté alimentada y con el switch en su posición ON. Sugerimos utilizar el puerto USB-C para alimentarla.

1. Abrir MPLAB IPE y, en la sección Operate escribir el modelo de microcontrolador a programar, en este caso: PIC16F15323.

2. Clic en el botón Apply.

3. Conectar el programador SNAP a la PC. En la sección Tool deberá aparecer automáticamente. Hacer clic en el botón Connect. Si se ha conectado, se habilitarán los botones para programar, borrar, leer, verificar y hacer un "blank check".

4. Clic en Erase para eliminar cualquier contenido de la memoria flash.

5. Buscar el binario a cargar y hacer clic en el botón Program.

Una vez programado el microcontrolador, podemos remover los pines ICSP, de esta forma nos aseguramos de que no se cambiará el firmware del detector de venas, y ahorramos espacio en el case.

Acomodamos las placas y los cables dentro del case, confirmamos que éste cierra correctamente. Y... ¡Estamos listos!

1. Enciende el dispositivo utilizando el switch. Todos los LEDs deberán emitir luz.

2. Si deseas ajustar la iluminación de algún color, selecciona el color a modificar utilizando el botón de selección.

3. Ajusta la intensidad del color seleccionado con los botones de Up y Down.

La iluminación ambiental puede intervenir con la luz emitida por el buscador de venas, por lo que un ambiente con iluminación media y natural es ideal para obtener mejores resultados.

Conclusiones

SMD

• El diseño actual del case hace que los LEDs de tipo SMD queden más separados de la piel, aumentando la distancia entre el origen de la luz y el plano a iluminar.
• Los LED SMD tienden a ser menos brillantes en comparación a sus contrapartes through-hole.

Through-hole

• Los LEDs tipo through hole funcionan mejor para este propósito, pues hay menor distancia entre el origen de la luz y la piel. Además, gracias a sus terminales, pueden doblarse de tal forma que se coloquen en ángulo, mejorando la iluminación en la zona de interés.

Generales:

• El tipo de piel hace una diferencia. La piel clara transmite mejor la luz hacia planos más profundos. La piel oscura refleja la luz, volviendo menos visibles las venas.
• Se podría utilizar una bateria de mayor potecia y LEDs más brillantes para hacer un mejor trabajo al iluminar las venas.
• Aun hay espacio para mejorar y probar el control de la intetnsidad de cada color de LED y como afecta a la visibilidad de las venas en diferentes tonos de piel.

Contribuye

Este, como todo otro proyecto Open Source, depende del interés y apoyo de la comunidad. Si llegaste hasta a esta parte del artiuclo, tomate unos minutos para revisar el repositorio del proyecto y ver si hay algo en lo que puedas aporttar. Incluso compartir y hablar del proyecto es suficiente para apoyar.

Referencias y/o links

[1] Instituto Nacional del Cáncer. Catéter venoso periférico. [Online]. Disponible en: https://www.cancer.gov/espanol/publicaciones/diccionarios/diccionario-cancer/def/cateter-venoso-periferico

[2] Medine Plus. Intravenoso. [Online]. Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/002383.htm#:~:text=Intravenoso%20significa%20%22dentro%20de%20una, o%20l%C3%ADquido%20al%20torrente%20sangu%C3%ADneo.

[3] Real Academia Española. Punción. [Online]. Disponible en: https://dle.rae.es/punci%C3%B3n

[4] Microchip. MPLAB X IDE. [Online]. Disponible en: https://www.microchip.com/en-us/tools-resources/develop/mplab-x-ide