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

consumiendoaladefensiva / 26 junio, 2018

             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.

         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.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN, EMISIÓN, REFLEXIÓN, RECEPCIÓN

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.

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.

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).

                              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.

 

 

LOS MITOS MÁS COMUNMENTE ATRIBUIDOS A LAS LUMINARIAS PARA VIALIDADES CON FUENTE LUMINOSA BASE LEDs

consumiendoaladefensiva / 27 abril, 2018

Preámbulo: Está entrada ha sido preparada en base a la investigación efectuada por la oficina “Energy Efficiency & Renewable Energy” perteneciente al “Department of Energy” (DOE) del gobierno de Los Estados Unidos de America.

          Ante la creciente apreciación por los municipios (en EE. UU) en el uso las luminarias base LEDs para iluminar vialidades, se ha generado un terreno fértil y propicio para debatir y especular sobre los potenciales efectos nocivos atribuidos al uso de los LEDs, tanto para la salud como para el medio ambiente; a tal grado que, se ha tornado en un tópico sumamente socorrido en ciertas comunidades y organizaciones profesionales; particularmente a partir del 2016. A medida que la discusión ha venido evolucionando y tomando protagonismo, han surgido una serie de percepciones y caracterizaciones falsas o erróneas respecto a la naturaleza de los LEDs. En consecuencia, la DOE ha dado a la tarea de conjuntar una serie de elementos objetivos a través de los cuales, se pretende clarificar algunos de los mitos que más comúnmente se presentan alrededor del tema de la aplicación de los Diodos Emisores de Luz (LEDs), en luminarias diseñadas para ser utilizadas en la iluminación de vialidades.

Mito: las luminarias para vialidades en base a LEDs son más dañinas para humanos y animales compararlas contra otros tipos de luminarias.

         Se ha cuantificado, sin lugar a dudas, en laboratorios acreditados que las luminarias para vialidades base LEDs no resultan ser más dañinas para los humanos o animales que los tipos de luminarias tradicionalmente utilizados. La preocupación no debe de ser atribuida a la fuente luminosa utilizada (focos, lámparas o estado sólido) si no, a la cantidad de luz emitida en el rango de las ondas cortas, específicamente las longitudes de onda donde residen los tonos del “AZUL”.

         Es más, ÚNICAMENTE en las luminarias para vialidades base LEDs, se cuenta con la capacidad potencial para controlar la cantidad de “luz” que en el rango de la longitud de onda de los azules se emite.

Mito: toda la longitud en el rango de los azules es perjudicial para los humanos y los animales.

         Una percepción fundamentalmente errónea, la longitud de onda en el rango de los azules es un componente fundamental para la vida en el planeta; está presente en la luz que emite el sol y se ha demostrado que, inequívocamente juega un papel fundamental en un gran número de procesos físicos y psicológicos tanto para los seres como para la vegetación; iniciando con la generación del  ritmo circadiano (nuestro reloj biológico de aproximadamente 24 hrs.) el que controla y regula el ciclo dormido/despierto. La preocupación reside en el hecho de una exposición nocturna excesiva a una luz con contenido de longitud de onda azul, es capaz de disturbar los patrones (horarios) del sueño y además provocar efectos colaterales no deseables.

Mito: La luz emitida por los LEDs, contiene una mayor cantidad de longitudes de onda en los azules, comparado con otras tecnologías tradicionalmente utilizadas para la generación de luz artificial.

         Ciertamente que en las primeras generaciones (circa. 2001) de LEDs, los productos que utilizaron estos componentes electrónicos, tendían a presentar un mayor contenido de longitudes de onda en el rango de los azules, debido a que el estado del arte en la tecnología aún se encontraba en un fase de desarrollo incipiente(infantiles). Los brutales avances que partiendo desde aquella época se han logrado, nos posiciona en una actualidad donde los LEDs pueden ser diseñados de tal manera que emitan tan poca cantidad de luz en el rango de los azules como se desee, sin que esto ocasione una disminución excesiva en la eficiencia u otros aspectos del desempeño(performance). Además los LEDs, ofrecen una inigualable capacidad para poder controlar y dirigir hacia donde se proyecta la luz emitida; esto último significa que, una luminaria base LEDs comparativamente es capaz de cumplir con los mismos requisitos de iluminación que una luminaria tradicional pero, emitiendo menos flujo luminoso lo que conlleva por consiguiente, a una disminución en la generación de longitudes de onda en el rango de los azules.

Mito: una luminaria para vialidad, nunca debería emitir luz en rango de los azules.

         Ante la gran diversidad de  escenarios que se presentan en las vialidades, siempre es benéfico contar con un cierto contenido de luz en el rango de los azules; el azul es un componente clave dentro del rango espectral de la luz visible, aportando beneficios estéticos y de seguridad palpables. Las luces blancas que contienen longitudes de onda en el rango de los azules, reproducen y muestran los colores de los objetos que se aprecian más naturalmente; ayudan a la identificación de personas y objetos, mejoran el contraste entre un objeto y su ambiente(fondo) y adicionálmente, acentúan la visión periférica ante el ambiente de iluminación (relativamente) bajo típico en las vialidades.

Mito: se proporciona un servicio más satisfactorio a las comunidades manteniendo la operación de las luminarias tradicionales, que éstas son remplazadas con luminarias modernas base LEDS.

         Desde hace varias décadas, la iluminación de las vialidades municipales ha descansado en las lámparas de la tecnología de Vapor de Sodio de Alta Presión(HPS), que emiten una luz de tono naranja-amarillenta. En la actualidad las luminarias base HPS para las vialidades, están siendo remplazadas por luminarias que emiten “luz blanca” (principalmente base LED) debido a su mejor eficacia (eficiencia), mayor duración y menor costo de operación. Las luminarias de vialidades en base a LEDs, ofrecen beneficios potenciales adicionales como son: un mejor control sobre la direccionalidad de la emisión del flujo luminoso que reduce considerablemente los problemas ocasionados por el deslumbramiento, la emisión transgresora (molesta, no deseada, molesta) hacia las fachadas y vegetación vecina; además de disminuir sustancialmente la emisión proyectada hacia el cielo, que reduce la posibilidad de poder admirar las estrellas en el firmamento.

Concluyendo.

         La iluminación de las vialidades en base a LEDs, pueden jugar un rol fundamentalmente crítico para evitar la generación no intencional de disturbios, tanto a la naturaleza circundante cono a los humanos y animales; simplemente es necesario, asegurar que la luz esta dirigida únicamente hacia las áreas correctas, con el mínimo posible de reflejos y que el espectro de la emisión auxilie a la visibilidad, la seguridad y la salud.

 

LOS REFLECTORES CON PATRÓN DE DISTRIBUCIÓN DE LUZ DE HAZ AMPLIO EN EXTERIORES (FLOODLIGHTS).

consumiendoaladefensiva / 27 febrero, 2018

 

Los Reflectores con Patrón de Distribución de Luz de Haz Amplio, han sido desarrollados para atender las necesidades de iluminación en mercados tales como: fachadas de edificios, tareas ornamentales en monumentos, campos deportivos, seguridad en perimetráles, trabajos de construcción, carteleras, anuncios monumentales, etc.

Al Patrón de Distribución de Luz de un Reflector de Haz Amplio se le denomina “ Dispersión del Haz Luminoso” y desde hace mucho ha sido materia de interés para la estandarización en NEMA ( National Electrical Manufacturers Association en USA) y prácticamente globalmente aceptada por la industria.

Es así, que NEMA caracteriza al Patrón de Distribución de Luz que sale de un Reflector de Haz Amplio, mediante la medición y registro de dos ángulos de emisión complementarios los que, finalmente conforman la característica total de la Dispersión del Haz Luminoso particular del Reflector.

                  La tipificacion NEMA es aplicada individualmente a la componente Horizontal y a la Vertical; el umbral límite que finalmente define al ángulo de la dispersión, se determina cuando en el cono se alcanza el 10% del valor máximo de la intensidad del Haz luminoso.

En la siguiente tabla de muestra la partición por intervalos de ángulo emitido y como se observa, el valor del numeral se va incrementando a medida que el ángulo de dispersión se va haciendo más Amplio.

Dispersión de Haz Luminoso	NEMA-Tipo	Descripción del Haz
10° hasta 18°	1	Muy Angosto (cerrado)
18° hasta 29°	2	Angosto
29° hasta 46°	3	Medianamente Angosto
46° hasta 70°	4	Medio
70° hasta 100°	5	Medianamente Amplio
100° hasta 130°	6	Amplio (abierto)
130° sin límite	7	Muy Amplio

Entonces, el número clasificatorio NEMA se conforma por dos dígitos el primero corresponde al NEMA-Tipo del ángulo Horizontal, es segundo al NEMA-Tipo del ángulo Vertical; la combinación de ambos determinará si la Dispersión del Haz Luminoso que sale del reflector es “Simétrica o Asimétrica”; si los dos tipos resultan ser iguales, se trata de un Patrón de Distribución Simétrica; en caso contrario, la Dispersión del Haz luminoso presentará un comportamiento Asimétrico.

Como ejemplo: si la dispersión del ángulo Horizontal es de 90° y la correspondiente del ángulo Vertical es de 40°; entonces, el reflector será clasificado como un NEMA 5×3.

Algunas reglas generales.

• Se debe de utilizar una Dispersión Angosta del Haz Luminoso si la distancia entre el reflector y el área a ser iluminada es mayor que 55 metros.
• Un Haz Luminoso de Dispersión Angosta presenta una eficacia superior a un Haz Amplio ya que, comparativamente la mayoría de los lumens proyectados se mantienen dentro de los umbrales del 10% de la dispersión especificada.
• La clasificación NEMA se aplica para definir claramente Dispersiones tanto simétricas, como asimétricas.

Mediano 4×4

                                               Ideal para acentuar esculturas, paisajes e iluminación de fachadas cuando el reflector debe de ser situado a una distancia relativamente lejana al objetivo a iluminar; la distribución mediana es un compromiso entre Angosta y Amplia, entrega una iluminación simétrica y una dispersión relativamente concentrada.

Amplio Horizontal 5×3

Este tipo de Reflector entrega un haz Amplio en el plano Horizontal y Estrecho en el plano Vertical, una aplicación típica para este reflector es la iluminación de carteleras publicitarias rectangulares.

Amplio 6×6

                                               El patrón de este tipo de reflector entrega un patrón de iluminación Amplio y uniforme, propio para aplicaciones tales como iluminación de fachadas grandes, paisajes extendidos; también es propio para ser montado en postes para iluminación general y aplicaciones donde el objetivo a iluminar se encuentra relativamente cercano respecto a la ubicación del reflector.

ESQUEMÁTICO DE LOS PATRONES DE DISTRIBUCIÓN NEMA

NEMA-Tipo	DISTANCIA ESTIMADA DE PROYECCIÓN (metros)	SEPARACIÓN (X) SUGERIDA PARA MANTENER UNIFORMIDAD SOBRE EL OBJETIVO EN PARES DE MONTAJE
1	74	8°
2	60 a 74	12°
3	53 a 74	24°
4	44 a 53	40°
5	32 a 44	60°
6	24 a 32	90°
7	Menor a 24	120°

                                                  EFECTO “HOMOGENIZADOR”

         Existen varias técnicas de proyección y consejos adicionales, que facilitaran una aplicación exitosa de los Reflectores de Haz Amplio; quizá pudiesen ser tema de futuras entradas en el Blog; mientras tanto, no dude en acercarse a un distribuidor serio, el que será capaz de auxiliarle y asesorarle específicamente en su aplicación.