YDlVISION DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA (C. B. I.)

DEPARTAMENTO DE INGENIERh ELÉCTRICA

SEMINARIO DE PROYECTOS I Y I1

J/ ELECTROPULSADOR (DESARROLLO DE UN NUEVO 'I'RATAMIEN'IX):

ELEC'rKoQuIa/rIC)'lTEIP_rlPIA)

INTEGRANTES:

JENRIQUE ALEJANDRO GONZÁLEZ RODR~GUEZ 89323813 AUROM GONZÁLEZ ROLDAN 91320964

SERGIO QUINTANA VILLARRIJEL 89328452

ASESOR INTERNO:

ING. FRANCISCO JAVIER ALMANZA ESTRADA JEFE DEL AREA DE APOYO BPEMCI61NAL C.M.N. SIGLO XXI

ASESOR EXTERNO:

Dr.SERGI0 RODRIGUEZ CUEVAS HOSPITAL DE ONCOLOCh C.M.N. SIGLO XXI

_ - MEXICO D.F. 1996

INTRODUCCION

Restos fósiles dan testimonio de que el cáncer es una enfermedad tan antigua como lo es la vida en nuestro planeta. Desde tiempos antiguos ha sido objeto de interés su estudio y tratamierito ( por lo nienos desde el aiío 2000 a.c.). L a cirugía y el trataiiiiento coli deteriiiinadas sustancias son recursos adoptados ya desde hace cientos de aíios para combatir la enferiiiedad y sus posibles causas ambientales fueron sugeridas hace ya 114s de doscientos aíios.'

El cáncer conigreiide una gran variedad de padeciinieiitos que tieiieii por coniHn denoiiiinador l a proliferación celular descontrolada y es la consecueiicia de un proceso de caiiibios celulares que puede ser ititerruiiipido si se detecta y atiende oportunaniente

Entre otros trataniientos se ha usado la quimioterapia que consiste eii diiiinistrar sustancias tóxicas para las células cancerosas.

Cuando e l padeciriiiento está en fase avanzada y ya 110 es tratable ba-jo nitiguiia terapia se dice que está f i w n de trntnniieii[o oiicalógico.

En México debido a pautas culturales y servicios médicos deficientes, los pacientes afectados de cáncer de piel, acuden a solicitar ateiicióii médica presentándose muy frecueiiteiiieiite en estados avanzados de su enferiiiedad con pocas probabilidades de curación. Se entieiide eiitoiiccs la necesidad de buscar una terapia alternativa en tales casos.

La Ilatiiada electr.oqrriniiotcr.nyin pretende conibiiiar l a quimioterapia con la estitiiiilacióii eléctrica en tumores cancerosos. Específicaiiiente nos ocupa el cáncer que infiltra piel, dada la facilidad para la adiiiinistracióii úe un estíniulo eléctrico en su superficie.

Se ha encontrado que un caiiiyo eléctrico alto modifica las características de pernieabilidad de la iiieiiibraiia celular, y por ello aiiiiienta en gran caritidad l a citotoxicidad de los iiiedicaiiieiitos usados rutiiiariatnente. Los trabajos anteriores reportan que la concenlración de bleoiiiiciiia al interior de las células cancerosas aumenta unas 650 O00

veces. Mir, et al. repoitan que en los pacientes sujetos a Ia terapia experiiiietital se registró uiia desaparición conipleta de 57% de los tumores tratados y un 15% de los niisiiios presentó una

1

desaparición parcial. Al establecer u11 campo eléctrico muy alto a un tejido celular se genera URI

voltaje a través de l a membrana que se superpone al dei estíiiiulo, ocurreii de esta manera feiiónienos como la foriiiacióii de cadenas, rotación y deformación al aunieiitar la iiitensidad del caiiipo, así iiasta llegar a l roii~pintiei7to elécíi.ico, es decir a un cambio muy drástico en Ya conductividad de l a iiienibraiia.

Es preciso alcanzar cierto voltaje característico en cada célula para desencadenar el ñoinpiriiietito eléctrico; resulta sorprexideiite que después de una descarga eléctrica las células consewail su viabiiidad y todas sus anteriores propiedades, el romgiinietito eléctrico es reversible tiiieiitras ti0 se estiiniile por deiiiasiado tiempo.

El rompimiento eléctrico implica que en la membrana inicialniente iniperineabie y selectiva se foriiien poros que son vcrdaderos agujeros con tatnaíios diferentes dependiendo si el poro se forma en una región dondc solo existan fosfolípidos o eri las regiones donde se encuentran los coniplejos proteicos. Después de cierto tiempo, que piiede variar desde uiios . cuantos iiiicrosegiindos Iiasta iiiinutos, los poros se cierran y la nienibrana se restablece coiiipletainente.

L a forma de onda utilizada debe ser cuadrada para conservar l a viabilidad de la célula. Las causas por las que se modifica drásticaniente la geriiieabilidad de la ineiiibraiia celular

no est611 bieii aclaradas, se cuenta tan sólo con resultados empíricos y las hipótesis correspondientes. Sin enibargo estos hallazgos respaldan el enipleo de l a técnica.

Cotistruitiios un equipo capaz de generar descargas eléctricas de corta duración y alto voltaje a una frecuencia baja. Con este fin utilizamos una fuente coniiiutada para obtener l a alta tensión así como tiristores para obtener la forma de onda a la salida. La iiiterfaz eritic el equipo y el tejido vivo se establece mediante electrodos de acero inoxidable. El disefio del equipo se realizó ateiidieiido coiisideracioiies para dar completa seguridad eléctrica a l paciente coiiio a l terapeuta.

2

¡.ANTECEDENTES

1 . 1 . ~ ~ CÁNCER 1.2. BLEOMICINA

1.3. FENÓMENOS PRODUCIDOS POR EL CAMPO ELÉCTRICO EN 1.2.1. CAMCTERiSITICAS ESTRUCTURALES

TEJIDO 1.3.1. CARACTER~STICAS ELÉCTRICAS PASIVAS 1.3.2. ROMPIMIENTO ELÉCTRICO

1.4. ESTUDIO§ PRELTMINARES EN EEECTROQUIMIOTERRAPIA

II.OBJí3TIVOS Y JUSTIFICACION

1II.PROPUESTA Y DESCRlPCION GENERAL DEL EQUIPO.

IV. DISENO Y DESARROLLO

4.1. 4.2.

4.3. 4.4.

4.5. 4.6.

FUENTES DE ALTMENTACIÓN FUENTE CONMUTADA (CONVERTIDOR CDKD)

4.2.1. VOLTAJE DE COLECTOR 4.2.2. CORRIENTE DE COLECTOR 4.2.3. MfNIMA CORRIENTE EN LA BASE Y GANANCIA (b) 4.2.4. VELOCIDAD DEL TRANSISTOR

CONTROL PARA LA CONMUTACION DE LOS TRANSISTORES ETAPA DE SALIDA

4.4.1. FILTRADO Y CARGA DEL CPACITOR 4.4.2. DESCARGA POR MEDIO DE INTERRUPTORES (SCR’s)

CONTROL DEL NUMERO DE PULSOS

5

5 6 7 7

8 13 14

17

20

23

23 27 29 30 39 3 33 36 37 39 43

INDICADOR DE VOLTAJE 46

3

4.7 ELECTRODOS 48 4.8. EVALUACION V I’RWEBAS DEL ELECTROPULSADOR 48

V. CONCLUSIONES 50

APÉNDICES (MANEJO DEL, EQUIPO E INFORMACION TECNICA) 52

BIBLIOGRAFíA 62

4

H. ANTECEDENTES

1.1 EL CÁNCER

El térniiiio comprende diversas enferniedades que varían eii sus rnaiiifestaciones clínicas y en su respuesta a las medidas terapéuticas pero los niecaiiisiiios que las desencadenaii son comunes a todas ellas. Se han descrito niás de cien formas distiritas de cáiicer y de acuerdo con el órgano o tejido en el que sc originan y el tipo de célula a partir del cual se foriiiaii. los más frecuentes son los llamados carcinomas que constituyen cerca del 90% de los cánceres y que se generan en los epitelios o capas celulares que reciibren la superficie de nuestro cuerpo. Ocurren por Io general entre los veinte y íos sesenta años de edad, los ni5s coiiwies afectan al pultiióii, al intestino grueso, a las niainas y ai cuello uterino.'

Las leucemias y Iiiifonias se producen a partir de las células constituyentes de la sangre que residen en la médula ósea y eti los tejidos linfáticos. Los sarcomas son los más raros y se originan en las estructuras de soporte como el tejido fibroso, así como en los vasos sanguíneos.

El iiielanoma es la variante nienos común de cáncer de piel pero potencialmente es la iiiás

letal. Está directaniente ielacioiiada con intensidad de exposición a la luz solar sobre todo en personas de piel blanca que viven en zonas con alto grado de exposición al sol como Australia e Israel, siti etiibargo eti contraste coti los otros dos tipos de cáncer, el nielariotiia no ticcesariaiiieiite ocurre en áreas del cuerpo que reciben la mayor exposicióii ai sol. Sin enibargo actualnieiite los iiielanoiiias parecen ir en aumento en individuos de raza blanca debido a que la moda permite una iiiayor superficie de piel en exposición y a la disminución de la capa de ozono, lo cual permite una mayor penetración de rayos ultravioleta a la superficie terrestre.

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Cuando se presenta metástasis en el cáncer epidernioide de vías aerodigestivas superiores posterior a cirugía y radioterapia, generalmente no hay otro posible tratamiento oncológico, lo iiiiisiiio sucede con el cáncer de riiaina recilrrente a quimioterapia y radioterapia con perineación liiiftítica cutánea, got otro parte el tiielationia es poco sensible a la quimioterapia, por lo tanto se contempla tratar a pacientes con estos probleinas.

El agente antitieoplásico que se administrará es la bleoniicina pues estudios preliniinares establecen que existe un aumento más pronunciado en l a citotoxicidad de este aiitibiótico con respecto de otros cuando se aplican bajo un campo eléctrico alto.

1.2 BLEBMICINA

L a ideritificación de bleoniiciiia coni0 un efectivo agente antineoplásico surge cuando un grupo de productos iiaturales solubles en agua llamados plileomicinas fueron identificados conlo agentes aiitibacteriaiios efectivos, s in embargo estos productos tenían una toxicidad renal alta. Una segunda generación de piileuriiicinas coiidujo a l a identificación de estructuras similares, las iianiadas bleoiiiicinas, fueron extraídas de cultivos de Sireptonlyces ver-iicillus como una niezcla que contenía cobre y que por ititercainbio de ¡ones podían ser separadas por lo menos en 11 tipos. Las niezclas de varios tipos de bleoiiiicinas en el tratamiento del cáncer ofrecen niejores resultados que el uso de un tipo de bleoniicina solo. Por otra parte la bleoniiciiia sulfatada libre de cobre es geiieralnieiite usada clínicaniente debido a que la presencia del cobre produce flebitis.

Existen coriipuestos análogos a la bleoniicitia que han sido desarrollados posteriormente a la inclusióii de l a bleoniicina en la clínica. Los dos nias iinportantes están bajo prueba y son la peploiiiiciiia y l a talisoniicitia.

La bleoiiiicitia ha sido iisada en el tratamiento de una variedad de padeciiiiientos que incluyen linfonias, linfomas de I iodkgiii, cat cinomas testiculares y carcinonias de célula escatnosa de cuello y cabeza, esófago, pene y cervix. 1Jiia de las principales e inusuales características de esta clase de compuestos es la falta de toxicidad significativa en rnédula ósea, hígado y riíión.

Así, el traslape de la toxicidad entre ¡a bleoniiciiia y otros compuestos antiiieoplásicos no es coniúii. En suma las células resistentes a una variedad de otros agentes antineoplásicos pueden ser más sensibles a la bleoniicina.

La bleomiciiia es un coniponente esencial de terapias contra carcinomas testiculares y liiifoiiias. Combinada con viiiblastina y cis-diaininedicloroplatinum lia reportado una velocidad de respuesta completa en inás del 70%. En l a enfermedad de Hodgkin l a coiiibinación de doxorubiciiia, bleoniiciiia, vinblastina, dacarbasina alternando con l a nias tradicional mezcla de inecholretaiiiina, viiicristina, procarbazina y prediiisoiia ha alcanzado una velocidad de respuesta completa en el 92% . La mezcla de bleoniicitia, ciclofosfaniida,

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doxoruvicina, viiicristina y predtiisona para el tratatiiieiilo del liiiforna histocítico difuso resulta un utia velocidad de respuesta coiiipleta de ni5s de 85%.

Sin embargo en los carcirioiiias de célula escariiosa, la respuesta ha sido moderada eii los trataiiiientos que contienen bleoiiiicina, por ejeniplo la tasa de respuesta en carcinotiias de cuello y cabeza es de 30% a 40%.

1.2.1 CAMCTERfSTICAS ESTRUCTURALES

E¡ ácido bleoiiiicínico, l a estructura común de todas las bleomicinas, es 1111 glicopEptido que comprende dos azúcares y cinco arnirioácidos, uno de los cuales contiene un bithiazolen~oiety que Be confiere una fluorescencia intrínseca. Las bieoiiiicinas se diferencian unas de otras en su C-terniiiial aiiiina. En geiieral la terminal aiiiina es altariietite catióiiica, l a bleoiiiicina A2 contiene un dirnetyl szrlJonitrr~i proyilarrtirrn, l a peyloriiiciiia tiene una fenet iiarniiia propilamina.

La bíeoiiiicina tiene dos dominios estriiciiirales:

a) La porcihi de enlazamiento con el DNA que comprende la terminal aiiiina y el bifhinzole

b) Una región capaz de eiilazar tui nieta1 distinto, localizada entre el bilhinzole moiety y e l cabo moiety.

de la terminal b-aininoalatiina.

Una variedad de nietales bivalentes tales como Zii, Cu, Co, Ni, y Fe pueden enlazar la

Se ha demostrado que la alta citotoxicidad de la bleorniciria solo es superada por las sustancias virales y proteínas que desactivan los ribosoriias las cuales niatan una célula con l a preseiicia de una sola molécula de ellos eri el citosol. Por otra parte es muy probable que la

Aderiiás se Iia identificado una proteína en l a menibrana que enlaza bleoniicina específicametite, se han encontrado de 140 O00 a 400 O00 sitios de eiilace eii doride la droga ingresa a la célula por un proceso Lo anterior parece ser el mecanismo responsable de la introducción de bleoiiiiciiia a la célula en condiciones norniales. 5

bleoinicina.

bleoiiiiciiia no atraviese la membrana por difusión pasiva. 4

aún no descrito.

1.3 FEN~MENOS PRODUCIDOS POR EL CAMPO ELÉCTRICO EN TEJIDO.

Inícialmente con l a técnica eléctrica aplicada a un tejido, lac membranas cercanas establecen contacto debido a l a aplicación de un campo alterno no uiiifornie o de una

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secuencia de corriente directa (pulsos) de baja intensidad. El campo ocasiona la generación de dipolos dentro de las células el cual se manifiesta en el iiioviiiiiento de las células en la región de campo con mayor intensidad. Este proceso conocido como dielectroforesis finalmente resulta en la formación de cadenas de células de longitud variable a causa de las fuerzas atractivas entre los dipolos de las células adyacentes. Como regla, las cadenas se forman en paralelo con las líneas de campo, con orientación de células individuales dentro de una cadena correspondiente a las condiciones de energia tníiiiiiias del sistema. Una vez que se ha alcanzado el contacto entre membranas el proceso de fusióii es disparado por un sólo pulso de d.c. o una serie de pulsos, de alta intensidad y muy corta duración. L a fuerza del campo es tan alta que se induce un rompimiento eléctrico reversible en l a zona de contacto entre membranas. El roiiipiiiiiento eléctrico conduce a la formación de poros los cuales crean una continuidad citoplásmica. Esto finalinente conduce a la fusióii y a la formación final de un agregado con forilia esférica.

Un número de procesos que serán disparados por el campo, a nivel tnolecular y microscópico tendrán que ser descritos para poder predecir las condiciones necesarias para la fusión eléctrica de células de orígenes diferentes.

los datos, experimentos e ideas que en opinión de los especialistas deben estar involucradas en la fusión eléctrica.

En un intento por entender las relaciones entre los diferentes, en parte einpiricos, efectos del campo en los sistemas biológicos y proponer posibles explicaciones es necesario considerar las propiedades pasivas de las membranas biológicas.

Ea información actual se compone de puntos de vista fundamentados en

1.3.1 ChRACTERiSTICAS ELÉCTRICAS PASIVAS

La membrana celular puede ser considerada como un aislante que separa dos fases acuosas conductivas, es decir como un dieléctrico en un capacitor de placas paralelas. Sin embargo, en un circuito equivalente, la membrana puede ser representada como un arreglo de capacitor y resistencia en paraieIo. La capacitaiicia específica de las membranas de células asumeii un valor de imF/cni . Como cualquier material, una membrana será polarizada en presencia de un campo eléctrico a través de ella. La mayor parte de la polarización a menudo ocurre debido a la formación de diyolos permanentes dentro de la membrana o en interfaces entre la membrana y la solución electrolítica. La orientación-polarización ocurre en un dieléctrico que contiene moléculas polares con un dipolo permanente como en el caso de las mernúranas celulares. Esos dipolos normalmente pueden ser aleatorianiente orientados pero se alinean ellos mismos en dirección a las líneas de campo, para un extensión dependiente de la fuerza del campo y la agitacióri térmica. En fuerzas altas de campo se produce la saturación del dieléctrico, es decir puede ocurrir la orientación de todas las nioléculas dipolos permanentes.

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Dado que la polarización inipiica movimiento de materia, aquella no ocurre iiistaiitárieanierite luego de u11 cambio en el campo eléctrico por lo tanto todos los dieléctricos muestran pérdidas. Bajo un cambio de voltaje más rápido, tal como un campo de c.a. de alta frecuencia, menos y menos dipolos serán formados o reorientados en el tiempo, y en consecuencia ocurre una dispersión dieléctrica L a dispersión está caracterizada por el tiempo de relajacióin del dieléctrico dado por

1 r = - 27-40

(1-1)

donde fo es l a frecuencia de el cainpo de c.a. en la dispersión. En el intewalo de fieciiencia en el que ocurre la dispersión, el dieléctrico absorbe energía desde el campo de c.a. La frecuencia de dispersión dcpcndc del dicléctrico y l a movilidad de los dipolos en éste.

Constante de per- I

niitividad (ET) 104

s o l - I I

O 1 os l o l O írecuencia(i1z)

FIGURA 1.1

Las membranas inuestrari más de una dispersióii. L a dependencia de constante dieléctrica con respecto de la frecuencia muestra tres dispersiones marcadas: Ellas son conocidas como a, p, y y . Una típica curva de dispersión para un tejido es mostrada en la figura 1. Con increinciito en la frecuencia, l a constante dieléctrica y l a resistencia específica muy a menudo decrecen a razón de 6 décadas y la resistencia específica por 2 décadas. Cada iiria de los tres intervalos de dispersión está caracterizado por una frecuencia de relajacióri o por un intervalo de frecuencias de relajación cuyos mecanismos han sido bieri identificados. La rotación del dipolo de agua es l a responsable para la dispersión y. En las altas frecuencias, siii embargo Es alcanza un valor de 4.5 a causa de que

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la polarizabilidad orientacionai no es muy efectiva eii frecuencias ultra altas. Este intervalo es de relativa insignificancia par la dielectroforesís, el rompimiento eléctrico y la fusión.

La dispersión en las bajas frecuencias es atribuida al coniporta~iiiento de relajación de la membrana, el ciial puede ser causado por desplazaiiiientos de carga alrededor de la membrana o en ella. La cqmciíarfcin de 10 nienibmiia llega a ser depe?i&e?ile de in fiectteiicia. La dispersión b, en. el intervalo de I O 3 - lo7 es la tambiéii llamada dispersión hfgxwiiell-Wagner l a cual es causada por el proceso de carga en las interfaces de la membrana.

Ea polarización interfacial juega iin papel importante en la forniacióii de cadenas, orieníació~i y rotación de células.

Considerando una situación donde las céliilas estiii apretadamente agrupadas como. 111i

capacitor de placa paralela y un campo alterno es aplicado a una suspensióii de alta densidad de células para producir células gigantes por fusión. Asuinieiido un radio medio de las células de 10 nim, hay 1 O00 meiiibraiias celulares en serie por centímetro, la capacitancia de este arreglo, así como la constalile dieléctrica, de esta iliatiera se reducirán en un factor de 1000. Este valor está dentro del tiiisiiio orden de iiiagiiitud para los valores de la dispersión b de tejidos y tanibiéii se conseguirá para las condiciones de fusión donde muchas cadenas de células se encuentran dispuestas entre los electrodos.

El comportamiento de la relajación está deterniiiiado por l a distribución de las frecuencias de relajación con cierto valor medio. En general, si las células suspendidas no tienen taitiaño unifornie, se observará uti espectro de relajación acorde con la distribución del taiiiaíio de las partículas . Las curvas de dispersión resultantes son más llanas que aquellas correspondientes a una sola frecueiicia de relajación.

En suma a las principales dispersiones Iiay intervalos secundarios de dispersión entre las dispersiones b y g las cuales no son siempre fácilmente distinguibles. Estas surgen de la relajación interfacial de cotnponentes subcelulares así como de la rotación de dipolos de iiiacromoléculas (proteínas) y lípidos y la frontera de agua para esas moléculas. Este intervalo de dispersión puede jugar un papel irnportante eri la rotación y la fusión.

.A bajas frecuericias la corriente es forzada a fluir alrededor de la célula porque la capacitancia y la resistencia de l a membrana son iiiiiy altas. Hacia las altas frecuencias, la capacitancia ofrece progresivaniente menos resistencia hasta que finalmente, en altas frecuencias, el interior de la célula contribuye conipletaiiiente a la conductaiicia total, mientras tanto la constante del dieléctrico experimenta una disminución. En bajas frecuencias el interior de la célula está virtualmente libre de campo, y la distribución de carga se ilustra en l a figura 1.2.

10

+&- %A=

, I

FIG 1.2. Se muestran las líneas de campo alrededor de la célula A) A bajas frecuciicias las líneas rodean la célula dentro de la cual las cargas se agrupan forriiando uti dipolo. B) Con una mayor frecuencia, en el citosol las cargas se alinean de forma he terogka . C) A frecuencias altas se foriiiaii poros en l a nieiiibraiia y las líneas de campo atraviesan la célula.

La célula se comporta como un gran dipolo. Por lo tanto, una constante dieléctrica alta se registra para todo el sistema. Iiacia las altas frecuencias la separación de carga disniiiiuye, entonces el movimiento de ioiies toma tiempo y la impedancia de la célula se reduce; una pequeña constante dieléctrica es registrada para el sistema completo.

L a generacih del dipolo en las frecuencias bajas tierie dos consecuencias : Primero, la distribución de carga consigue que se establezca una diferencia de potencial entre la iiienibrana y el exterior de la célula, dependiendo del punto de registro, el cual es superpuesto a l resto del potencial. Secundariamente, u11 dipoio inducido puede ejercer uria fuerza en otros dipolos en su vecindad; es decir puede que se ejerzan fuerzas en uti nivel microscópico. Ambos efectos puedeii ocurrir separadamente o juntos con la producción de calor depcndiendo de las condiciones del experimento.

El potencial de iiieinbraiia superpuesto, Vni, para una célula esférica es descrito por l a siguiente ecuación:

Eo a coso Y,,, = 1.5 - (cos or + or sen or)

con la amplitud

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donde a=radio, Eo=niagtiitud del campo, t=tienipo de relajación y J=ángulo entre un punto de la niieiiibratia dado y l a dirección del campo. En el intervalo de frecuencia donde la dielectrofoñesis es alcanzado para la fusión, t está dado por:

t = a Cin(ri -t 0.5 re) ( 1 -4)

donde Cin(niF/cni) es la capacitancia específica de l a nienibraiia, ri, y re (Cm) son las resistencias específicas de l a resistencia de las soluciones interna y externa respectivamente.

Esta ecuación se deriva de haber asumido que la conductividad de l a meiiibrana es despreciable coniparada con las coiidiictividades de los electrolitos interno y externo. Coino o regla, esta condición se cumple en células las cuales no están sometidas a rompimiento de la membrana.

Para wt<<l L a ecuación 1 se simplifica a l a ecuación 1.5 para el potencial de membrana bajo coiidicioncs estacionarias :

Para l a dielectroforesis en una solución no electroiítica el tiempo de relajación para células con uti diámetro entre linin y 1 O n i i i i está entre 1 y 10 ins. Para frecuencias superiores a 10 Hz (como normalmente se usa en la forniación de cadenas) o pulsos de a l menos 20 a 50 ins (como los aplicados en el subsecuente roiiipiniiento) de la nienibrana, la condición wt está dada, tal que la ecuación puede ser calculado el potencial de nietnbrana a partir de l a ecuación 1.5 como una primera aproximación. Tal aseveración también es válida para experimentos realizados en soluciones electrolíticas.

Las constantes de tiempo de relajación para la carga de la membrana están estimadas en el intervalo de n s bajo esas condiciones tal que la ecuación 1.5 llega a ser válida aUii Iiacia las frecuencias altas.

Para wt>> 1 el potencial de meinbraria es iiiversaniente proporciorial a l a constante de tiempo de relajación despreciando el radio de la célula:

Vrn fo Vm =f

relación se cumple en soluciones no electrolíticas cuando la frecuencia excede de IMHz y la capacitancia de la membrana ofrece bajas inipedancias. Las líneas de corriente pasan a través de la célula donde f es la frecuencia y fo es l a frecuencia de el campo de c.a. en la

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dispersión. Esta pueden provocar efectos adversos tal que la viabilidad de la célula se minimiza.

La corricnte fluye a través de la célula a frecuencias bajas y campos altos. El voltaje de iiieinbrana generado por el campo externo se incrementa liiiealmente con la intensidad del campo externo. Cuando el voltaje de membrana alcariza un valor de umbral, la menibrana llega al rompimiento eléctrico. L a membrana se hace extremadamente conductiva y las líneas de corriente parcialmente pasan a través del interior celular. Para una célula de un tatnaíio determinada el voltaje de iiienibrana es una función del sitio en la superficie de la membrana a causa del coseno iiivolucrado el las ecuaciones 1.2,1.3 y 1.5. Para un campo y frecuencia dados. Cuando el campo externo se incrementa, el voltaje de rompiiiiiento es alcanzado primero en los sitios de l a iiieinbrana perpendiculares a las líneas de corriente, con posteriores incrementos del campo los demás lugares de la menibrana se van rompiendo.

Bajo la condición de roiiipimietito es iniiy dificil calcular l a distribución del potencial bajo esas condiciones, dado que varios parámetros son todavía desconocidos, por ejemplo 10s cambios de resistencia en los sitios $e rornpiniierito.

1.3.2 ROMPIMIENTO ELÉCTRJCO

El rompimiento eléctrico fue descubierto por iiiedio de l a distribución de taniaíío de E. Coli, usando un Coulter-Counter modificado.

Encontraron que la distribución de la talla de una suspensión de E.coli es aprentemente indeterminada si un valor crítico de campo es excedido en el orificio a través del cual las células son succionadas dentro de 2Oiiis. Los autores atribuyeron el corrimiento de la distribución de la talla de células a un roinpiniieiito reversible de la membrana. A bajas frecuencias las líneas de corriente van alrededor de la membrana a causa de su alta resistencia. Entonces, el cambio en la resistencia inducido por l a célula durante su paso a través de el campo es proporcional al tamaño de la célula. Hacia las altas frecuencias la ineiiibrana se rompe lo cual permite que las líneas de corriente pasen a través de ellas entotices la célula parece niás coiiductiva y su tamaíio está indeterminado.

Dado que una cantidad determinada de suspensión fue repetidamente succionada a través del orificio, la verdadera distribución de talla medida cada vez en un campo menor mostró que el voltaje de rompimiento es aproxiinadaineiite una constante biológica para nienibranas y su valor absoluto depende solamente del tiempo de exposición al campo.

Zimmerniann y Benz investigaron l a dependencia del voltaje de roinpiniierito con respecto de la longitud del pulso en células de V. utricularis usando l a técnica del pulso de carga originalmente desarrolladas para el estudio de reacciones con corrientes electródicas rápidas. La membrana es cargada por un pulso de duración entre 11s y ms usando un circuito de baja resistencia

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de salida. Esos autores hallaron qiie el voltaje de ronipiniiento de V. utricularis es constante, de I W para un pulso de carga de ioiigitud mayor a 20 nis. lIacia pulsos rnás cortos el voltaje de roiiipitiiiento se incrementa a 2.4 y asunie este valor coiistante debajo de pulsos de 0.8 nis . La longitud del pulso.

La dependencia con respecto de la longitud del pulso no es resultado de diferentes constantes de tiempo dell proceso de carga de la iiienibrana. niás bieti es una propiedad intrínseca de cada iiieiiibraxia.

Para pulsos de 10 a 8OOiis el voltaje de rotiipiniieiito es cerca de 1V.

El rompimiento provoca un drarnático hcreniento de la coriductancia de la inembraiio.

El rango eii el cual el voltaje de ronipiniiento depcnde de la longitud del puIso varía de célula a célula como fue deniostrado por los experimentos en V. iitricularis y 11. pawula.

Para iiicnibranas constituidas de fosfofípidos y eii el caso de pulsos largos el valor del voltaje de ronipiiniento puede a h i ser del orden de 200iiiV. Vladiniirov y colegas han deiiiostrado que el roiiipiinieiito puede ser iiiducido por potenciales generados por gradierites ióiiicos. Esto sugiere que el rompimiento puede también suceder en circunstancias naturales. EI canipo inlrínseco dentro de la tiienibratia es del orden de 1 O5 - 10' V/ciii localniente el voltaje debe scr tiiudio más alto ...

Entonces obviamente para conseguir el imzpimiento de la nienibrana y conservar la viabilidad de l a célula será necesario aplicar un canipo eléctrico de corta duración y alto voltaje.2

1.4. ESTUDIOS PRELIMINARES EN EEECTROQUIRlIOTERAPlA

En 1987 Okino reaiizó experimentos in vitro y in vivo los cuales demostraron que el ronipiiiiieiito eléctrico que implica la formación de poros como ya se ha señalado, perniite la entrada de nioléculas polares relativamente grandes, cuando bajo condiciones normales esto no es posible. En particular demostró la existencia de un auiiieiito en l a concentración intracelular de bleomicina después de la aplicación de un campo tlectrico fuertc. 6

Mir, Belehradek y colaboradores inician en I991 una serie de estudios que culiiiitiaron con la aplicación de un canipo eléctrico directaniente a los tumores de piel que presentara una población de pacientes en la cual se registró una respuesta completa del 57% de los riódulos tratados y una respuesta parcial del 15%. 7 Ellos inician en 1988 reportando la cornprobación de los efectos en la permeabilidad de la menibraiia celular ante el polipéptido Iitcíjter yellow con un peso de 457 Da y una proteíiia antiviral de 30000 Da. Se estiiiió que en células estimuladas la citotoxicidad de la PAP aumentó en 200000 veces y que la concentración de Iztcfer yellow llegó a ser la tnisina que la del

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medio extracelular (la línea celular usada fue NIH 31’3 ). La viabilidad posterior al choque eléctrico es similar a la de céulas no tratadas, siempre y cuaiido el campo eléctrico no exceda 1400 V/crn; por otra parte no se registran cambios en l a permeabilidad de l a membrana cuando el campo aplicado es nienor a 900 V. 8

Enseguida compararon la permeabilidad ante una serie de drogas anticancerosas en células estimuladas y no estimuladas. Mediante un ensayo previo se eligió una intensidad de campo de 1500V/cni para la especie celular en cuestión. Se halló un aumento en la citotoxicidad de todas las drogas, sin embargo el niayor incremento fue el de l a bleoiiiicina, (700 veces más). Los niecanisnios mediante los cuales las drogas empleadas tienen acceso al interior celular son variados. El niecanisnio asociado con la bleoiiiicina, una molécula Iiidrofilica, no es lo suficientemente claro por lo que las células fueron expuestas por un tiempo mu corto al fármaco para deslindar el modo natural de introducción del modo auiiientado al estimular. d

L a investigación prosigue con la estirnulación de células in vivo y tumores liuniarios sólidos en ratas, aplicando el 1 O % de la dosis necesaria para combatir las células cancerosas en condiciones iioriiiales y 30 minutos después se aplican pulsos eléctricos. Tras comparar entre los efectos de aplicar distintas magnitudes de campo, tiiiniero de pulsos por descarga y número de descargas obtienen los mejores resultados con 1300 Vicni, 8 pulsos y 3 descargas. Encuetitran un umbral en esos tejidos de 1 100 a 1200 V/ciii para conseguir el cambio de permeabilidad. Reportan la curación del 50% del tejido canceroso y una regresión considerable de los tumores Iiiitnanos io que representa un incremento en la efectividad de la dosis de bleomicina de 1 O O00 veces. 10

Para deslindar posibles interferencias eri la respuesta de los tuniores trasplantados in vivo del estudio anterior elaboraron un estudio en tumores espontáneos en una colonia C-WBi infectados naturalmente con el virus tumoral matiiario Dittncr, en este experiiiicnto se tratan por vez primera tumores con diámetro mayor a 6.7 mm. No se hallaron curaciones pero si un 50% de regresión completa y una tendencia positiva en la siipcrvivencia de los animales, usando un estímulo de cinco PUISOS, 100 ms y 1500 V/cm a 1112. L a cantidad de bleoiiiiciiia usada estuvo limitada por la talla de los animales de experimentación y posiblemente fue una cawsa de que no hubiera observado curaciones. 1 1

El primer estudio clínico se efectuó en siete pacientes con carcinonias de célula escaniosa que no habían sido tratados ariteriorniente con bleoniicina. La dosis fue de 1 Onigíni2, inyectada 3 niiiiutos antes de la aplicación de 4 o 8 pulsos por nódulo y aplicando varias veces el estíniiilo para iiódulos mayores hasta cubrir la superficie de estos.

Fueron verificados pulso y presión sanguínea. Al estimular se observó contracción de los niúsculos de cuello y hombros que desaparece al finalizar la sesión, durante esta, sin embargo, íos pacientes describieron una molestia no relacionada con la contracción. En todos los casos el crecimiento de los tumores fue retardado en comparación con los controles registrándose regresión completa o parcial en el 60% de los pacientes y en el 67% del número de tumores tratados.12

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Preteiidieiido reproducir, como primera instancia, estos hallazgos nos dimos a la tarea de cotistmir uti equipo capaz de entregar UII tipo de salida coino l a ya descrita.

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11. OBJETIVO Y JUSTIFICACI~N

OBJETIVO

Disefiar, desarrollar y construir un electroestitiiulador con las características eléctricas necesarias para el tratamiento denoniinado electroquiniioterapia.

El proceso de inducción teniporal de poros en la nietnbrana celular con el propósito de introducir nioléciilas tiiiiy grandes o de provocar fusión celular ha sido estudiado desde la década pasada. Actualmente el uso de la técnica en la investigación se ha extendido entre las coinuiiidades científicas y es parte medular de diversas tareas, por ejemplo: transferencia de genes en bacterias siguiendo un vector de construcción para construir catálogos de genes y estudiar su expresión; creación de líneas germinales de vegetales resistentes a insectos, hongos o con altos contenidos de nutrimentos, así conio transfección embrionaria para obtener animales con características determinadas; introducción de nietabolitos, aiitinietabolitos, proteínas y anticuerpos en bacterias para estudios de la actividad celular; fusión celular para crear liibridotnas con una eficienca diez veces niayor que la fusión celular por métodos quiinicos; encapsulatiiiento de drogas dentro de eritrocitos para su entrega en sitios específicos; la introducción de genes y drogas en células humanas para propósitos terapéuticos y muchos usos niás.

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Esta última apiicacióri que h e adaptada para nicjurar la terapia aiitineoplásica en. los trabajos que ha referimos, ha sido retornado para efectuar un protocolo de investigación cliiiica en el Eiospital de Oncología del Centro Médico Nacional S. XXI. Entre los pacientes que acuden a ésta área, un porcentaje considerable se presenta con s u padeciniiento muy avanzado, las causas son la deficieiite iiiformacióii y el bajo nivel cle atención n la salud que existe en nuestro país; en esas condiciones no cs posible brindar una opci6n a ios eiiferiiios. Especialmente en el cAncer que infiltra piel (que afecta graveniente la sitüacióii aníniica del enfermo) los tuiiiores expuestos son susceptibles de recibir el estíiiiulo eléctrico en busca de una niejor respuesta al agente ani t i neoplás i co.

Por otra parte para iniciar l a investigación era necesario contar con el equipo eléctrico capaz de cubrir los requisitos establecidos por los estudios preliiniiiares. Elegimos la tarea de diseñar y construir el equipo, puesto que representó para nosotros la posibilidad de crear la tecnología, en este caso esencial, para la iiivcstigacíóii médica que desembocará eventualniente en la innovación de una terapia en nuestro pais.

Se iniciará entonces l a fase I del protocolo de investigación cuya hipótesis es la siguiente: “El arrrireiito en la petmeabilidad de, In membrana celitlnr obtenida iiiediniite aplicación de ireties de oiidcis cuadradas de 100 vis y 1300 I//cnt n lHz, COI? corrientes registradas hasta de 8 Anipere, incremeiiíará la citotoxicidad de la Oleonticina eri níjdulos ctctrítieos nietastrísicos de chicer epidermoide de vias nerodigestivns stperiores y de melaitonla, y ocasioiiarcí respirestas conipletas en más de 50% de los nódulos tratodos”.

En general se incluirán todos aquellos pacientes con cáncer epidermoide de VADS (vías aerodigestivas superiores), o con nielaiioma, recurrentes y tratados previamente con cirugía o radioterapia y quiinioterapia (no elegibies para tratamiento de quimioterapia convencional), además deberán mostrar el siguiente perfil :

- Presentar nódulos cutáneos nietastásicos evidentes y niedibles. - No haber recibido tratamiento con drogas antineoplásicas durante los 23 días anterioics al

tratamiento. - No haber recibido previaniente tratamiento con bleoniicina. - Encontrarse entre los 18 y 70 alios. - Tener una esperanza de vida mayor a tres semanas. - No presentar padecimientos cardíacos que afecten la conducción eléctrica. - No presentar fibrosis pulnioiiar.

El niétodo coiisistiiá en administrar sedación analgésica IV con l a combiiiacióii de niidazolam (50 mcgíkg) y alfentanyl (O. 1 nicgíkg), en dosis Única inmediatamente antes de iniciar el procedimiento. Se adniiiiistraráii 10 ing/in2 de bleoniicina en dosis única IV y se aplicarán de 4 a 8 pulsaciones de 100 nis y 1300 V/cni con electrodos externos situados a los lados del nódulo tratado. Se estimulará hasta cubrir la superficie del tiiinor dado que los electrodos tendrán una separación entre ellos de 6 nini., en éste caso los trenes de pulsos se aplicaran con pausas de uti minuto entre uno y otro.

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Si en uti paciente existeri inúltiyles lesiones en lo posible se trataran en una iiiisma sesión, en los casos necesarios se llevaráii a cabo varias sesiones con un intervalo de 15 días entre ellas.

Durante la operación se verificará el pulso, la presión arterial y la frecuencia respiratoria, posteriormente el paciente se inantendrá en vigilancia durante media hora. Cuando el paciente carezca de alteraciones, se le dará de alta citándolo cada 5 dias a evaluacióii de la respuesta para realizar la medición y documentación fotográfica de las lesiones tratadas.

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111. PROPUESTA Y DESCIUPCIÓN GENERAL DEL EQUIPO.

En el capítulo II se refire a que la señal es un pulso capaz de generar campos eléctricos de hasta 1400 Volts/ciii, corriente de hasta 8 Amperes pico (a causa del voltaje aplicado y a la iiiipedancia existente en la iiiterfase y la piel), duración de 100 niicroseguiidos y una írecuencia de un Hertz, en series de uno a ocho pulsos.

k:---l - 8 PULSOS ---'I

t = 100 mseg. T = 1 seg. => f = 1/T = 1 Hz

Figura 3.1

En el mercado mexicano no existen electroestimuladores con tales características, a excepción de los equipos de electroporación, los cuales se tienen que importar con un costo elevado.

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Para lograr que un equipo sutiiiiiistre voltajes y corrientes considerables, con la finalidad de generar campos eléctricos de gran intensidad, existeii dos posibilidades:

- Emplear un trailsforinador de niicleo de hierro, siendo un elernento de fhcil adquisición ya que los fabricantes de nuestro país en su mayoría laboran con él, lo que iinplicaría que nuestra fuente de aliinentacióti presente características de peso, taniarío y costo elevado, además de los componentes adicioiiales necesarios.

- Hacerlo con un núcleo de ferrita que eii coniparacióii con uno de hierro, ocupa menos espacio, es más ligero, presenta pérdida mínima en altas frecuencias, iiIcIuso, si se requiere aiiiiieiitar la potencia, es suficiente con fijar la frecuencia de trabajo a un valor mayor. Sin einbargo, encoiitraiiios pocas persoiias capaces de trabajar con estos, eiifrentáiidose a la liiiiitacióii de núcleos de segunda inano y a su experiencir con ellos.

Es importante aclarar que la realización de un transformador de ferrita por propia iniciativa no se llevó a cabo por la falta de iiiforiiiación eii el mercado sobre sus características.

Así, se indagó la potencia iiiáxiiiia que se podía obtener de los núcleos de ferrita disponibles (70 Watts), toiiiáiidose en cuenta corriente, voltaje y espacio que ocupa el devanado, y eii base a esto partir en el diserío del equipo.

Teiiiendo en mente esto, se propone eiiiplear un convertidor de dc/dc, en donde el nivel de entrada será regulado y variable, con el objeto de tener un rizo mínimo, el cual a l ser amplificado por el traiisforiiiador no sea significativo a la salida, Es decir, el porcentaje con el que se regule l a entrada será también el de la salida. El permitir variar l a entrada hará que l a salida se comporte de igual manera, dando oportunidad a l usuario de aplicar estirnulaciones a diferentes niveles, de acuerdo a la reacción del paciente y del tratamiento.

El convertidor utiliza una configiiracibn de transistores que se activan y desactivaii alteriiadaiiiente eii la entrada del priniario a una frecuencia específica, consiguiendo la coiiiiiiitación y elevando el voltaje. Como consecuencia existe una etapa de control para el manejo de los transistores en donde se establece la frecuencia de trabajo y l a morfología de l a señal en el primario.

En io que se refiere al suiiiitiistro de la corriente, se cargará un capacitor capaz de entregar toda l a corriente necesaria a la carga. El valor seleccionado del capacitor será de acuerdo a l a carga, de tal manera que la constante de tiempo deberá ser lo suficientemente grande en coiiiparacióii con el tiempo de estimulacióti, resultando una caída de voltaje en un porcentaje reducido al iiionieiito de la descarga.

L a manera de controlar esta descarga se Iiace por niedio de un par de tiristores funcionando coino interruptores, de forma que quede establecida la duración y frecueiicia del pulso lo mejor posible. Para llevar a cabo esta función se empleará un módulo de control capaz de disparar estos dispositivos en el tiempo y período requeridos.

Por otra parte, la amplitud y el número de pulsos que se aplican se mostrarán en una pantalla con el fin de mantener iiiforniado al usuario de los paráinetros que está utilizando en la

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estiriiulacióri. El riúinero de pulsos sex6 variable permitiendo al usuario experimentar la respuesta del paciente a i trataiiiiento.

FUENTE CONMUlADA NIVEL DE D.C. CON 1RANSFORMADOR

- ETAPA DE POTENCIA

(SCR'S) RANGO VARIABLE (NUCLEO DE FERRITA)

Por últiino, para realizar la esliniulacióii se utilizarán dos electrodos de acero inoxidable (con catracterísticas nieiicionadas aiiteriornieiite) colocados alrededor del tuiimr, ciiipleando u11 gel corno iiiterfase.

La descripción a bloques se presenta a contiiiuacibn:

ELECTRODOS

CONTROL DE CONTROL DE TRANSISTORES

(DURACION)

FIGURA 3.2

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PV. DISEÑB

El diseíio se hizo de forma modular para permitir una fácil modificación del equipo; la mejora de cualquier parte puedc reducir taiiiaiío y costo o auiiieiitar l a eficiencia y exactitud. Por consiguiente, se prcseiita la descripción de cada uno de los módulos dcjando a l criterio del lector la variación de alguno de ellos.

4.1. FUENTES DE ALIMENTACPON

Este iiiódulo está constituido por tres fuentes de alimentación que a continuación se describen:

1) Fuente variable de 1.5 a 32 V.

Su uso se hace necesario debido a que l a salida del equipo comprenderá un nivel de voltaje variable; se encargará de entregar uti nivel de c.d. a l a ctapa de conmutación. Su estructura es la siguiente:

a) Trarisforiiiador de bajada de 120Vrnis a 30Vrins. Se elige este valor con el fin de suministrar el suficiente voltaje para el correcto funcionaiiiierito del regulador usado. Teniendo un valor pico a la salida de:

Vp = (2)1/2 Vrms = (2)1/2(30) = 42.4 V

b) Un puente rectificador de onda coinpleta, para obtener un porcentaje menor de rizo y de ésta manera el filtrado sea niás fácil y mejor.

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c) Un filtro simple con capacitor de 4400 mF, el voltaje de rizo es de

Vr(rllls) = (2.4 Icd) / C Icd, ein riñiliamperes c, e11 mF VyrIlls) = (2.4)(2660) / (4400) = 1.45 V

y el voltaje de rizo pico de

Asi, el voltaje tiiítiinio de entrada es Vent(iiiíii) =T Vp - 2 Vr(pico) = 37.4 V

d) Un regulador de voltaje variable LM350 ,

El LM350 es capaz de suiiiinistrar hasta 3 Ampere, tieiie un rango de voltaje de salida de 1.2 a 33 Volt, un alto desempeiío, ofrece protección contra sobrecarga y calentaiiiiento excesivo. Una caracterísitica adicional es el poder regular fuentes de cientos de volts puesto que l a regulación está gobernada por el voltaje diferencial entrada-salida y niientras ésta 110 sea excedida el desenipeíío será adecuado. La configuración utilizada se observa en l a siguiente página.

El voltaje de salida está dado por:

Vout = Vref ( I -t- (R2 / Rl)) + Iadj R2

R1= 120 W R2 = (R2.0 // R2.2) + R2.1

Vref es un voltaje de referencia de 1.25 V entre la terminal de salida y la de ajuste. Iadj es una corriente que fluye desde la terinirial de ajuste y representa un término de error, su valor es de 50 inA y se coinporta de iiianera muy estable a cainbios en l a líiiea y la carga.

L a salida del equipo será de 100 a 1000 V por lo que R2 se tiene que ajustar para que cumpla con esta condición. L a relación de vueltas del transformador es de 1 :37, así el valor iiiíninio que el regulador deberá entregar es de 2.7 y el ináxiiiio de 32. Por lo que coiisiderando despreciable el segundo factor del lado derecho de la ecuación se tiene:

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R2 = It1 (VouWref- 1) K2 iiiíii. = 139.2 W R2 xnáx = 2.95 KW

L a terminal de ajuste es derivada liacia tierra (bypassed) por medio del capacitor C2 para mejorar el rechazo de rizo, previniendo la atiiplificacióti del rizo cotiforme el voltaje de salida se increnierita, un valor de 10 riiF establece uti rechazo de rizo de 86 dB para cualquier nivel. de la salida, s i n embargo su utilización hace iiccesario iticliiir diodos de protección, DI y D2, para evitar que en caso de cortocircuitarse la salida o la entrada éste se descargue a través de puntos de baja corriente y daííen al dispositivo. Aunque el L,M350 se coiiiporía estable a la salida sin necesidad de cpacitores, algunos valores de capacitores exteiiios pueden causar uti aiiiortiguaiiiieiito excesivo, debido a esto un capacitor C1 de 1 iiiF de taiitalio (o de 25 niF electrolítico) es puesto a la salida, corrigiendo este probleiiia y asegurarido estabilidad.

2) Fuentes de 5 V y -5V.

Suininistraráii el voltaje a los coniponeiites lógicos del equipo, que constituyen la parte refererite a la conmutación de transistores, e l control de los SCRs, y la encargada de visualizar l a amplitud y nuniero de pulsos a l a salida. Las fuentes están integradas por:

a) Un transformador de 120Vrxiis a 18Vrnis con tap central, facilitando la utilización de una configuración que maneja dos reguladores, uno positivo y otro negativo. El valor pico para cada regulador es:

Vp = (2)1/2(9) = 12.7 V

b) Un rectificador de onda completa, cmpliendo la función anteriormente nieiicioiiada.

c) Un filtro con capacitor de 4400 inF que evita que el voltaje de rizo caiga por abajo de ui i

valor en donde los reguladores no tengan el desemyelio adecuado. Su voltaje de rizo: Vi(,,,,,) = (2.4)( 1000) / (4400) 0.55 V

y el voltaje de rizo pico de

Vr(pico) = (3)1/2 (0.55) = 0.94 V Así, el voltaje mínimo de entrada es

Vent(iiiiii) =12.7 - 2 (0.94) = 10.8 V

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i;

w 1 4-

I

m 4

d) Un regulador de 5 V y otro de -5 V, 7805 y 7905 respectivamente. La diferencia de voltajes entre entrada y saiida en donde l a regulación se llevará adecuadamente para ambos es de 7.3 V y - 7.3 V según el caso, y ya que el voltaje mínimo es de 10.8, los dispositivos operarán correctamente.

4.2. FUENTE CONMUTADA (CONVERTIDOR CD/CD).

Para obtener l a subida de voltaje se emplea un traiisforniador de ferrrita junto con dos traiisistores en una configuración de piisli-pull. L a utilizacióii de un segundo tratisforniador reforza el aislamiento de la salida con respecto a la tierra física. Siti la existencia de este, se promueve el riesgo de una descarga eléctrica en otro lugar que no sea el indicado durante l a estimulación, causando daíío tanto a l paciente como a l usuario.

Se pudieron usar SCRs para formar l a fuente conniutada, pero debido a que el voltaje y l a corriente varían, estos no logran un correcto desenipeño al estar limitados a uti rango en donde la coniiiutación se pueda realizar.

La carga se maneja a través de los transistores y de la derivación central en el priiiiario del transformador, y es acoplada a l a carga del secundario por medio de la coiiinutacióii altertiada de cada transistor (Q 1 y 42).

A continuación se muestran algunas de las señales presentes en el circuito (Fig. 4. I). En ellas se observan que las ondas cuadradas de voltaje y corriente aplicadas a las bases de los

transistores, generan seííales similares eii los colectores.

La obtencióii de una onda cuadrada e11 el secundario tiene l a ventaja de que a l ser rectificada, el valor del capacitor que realiza el filtrado resulta en un valor pequeíío, porque solamente tiene que suministrar corriente a la carga en un intervalo comprendido, principalinente por el tiempo de respuesta de los transistores (tieiiipo de subida y caída de los colectores). Esto se expone en l a figura 4.2.

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FIGURA 4.1.

Io

Ql BASE

Q2 BASE

Q l VOLTAJE COLECTOR

QI CORRIENTE COLECTOR

4 2 VOLTAJE COLECTOR

Q2 CORRIENTE COLECTOR

FIGURA 4.2.

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De aquí, el valor del capacitor se puede deteriiiiiiar, si se tiene en cuenta que el voltaje de salida no debe canibiar considerableniente durante el tiempo t y la corriente es asumida constante. Por riicdio de la siguiente fórmula tenemos que:

C o = I * t / D V o (3-1)

donde I es la corriente de carga, t corresponde a los tiempos de subida y bajada de los colectores, y DVo es el l a caída de voltaje permisible en l a ranura.

L a frecuencia de trabajo se establece alrededor de los 20 KHz, porque este valor no genera sonidos que se encuentren en el rango audible y resulten iiiolestos, los transistores no sean costosos (teniendo un tiempo de respuesta apropiado), y el transformador y filtro de salida tengan un tamaño considerable.

El emplear esta frecuencia iinplica que los transistores tengan tiempos de eiicendido, apagado y de aíiiiaceiianiiento (storage) lo suficiciiteiiiente bajos para poder responder adecuadamente. Por otra parte, existe un translapamiento de voltajes y corrientes de magnitud significativa durante el enceiidido y apagado de los transistores (ver explicación más adelante), debiéndose mantener tan pequeíío coni0 una fracción de la mitad de un ciclo. De esta iiianera, l a sunia de los tiempos de subida, caída y alniacenariiietito no debe ser mayor al 10% de la mitad de un periodo:

T = 20(tr -1- t f + ts)

t r = tiempo de subida t f = tiempo de caída ts = tiempo de almacenamiento T <. l/f = 1420 kHz) = 50 (10)-6

Al seleccionar el transistor a manejar deberá verificarse que se cumpla esta condición.

4.2.1. VOLTAJE DE COLECTOR

En l a Fig. 4.1 se puede ver que cuando uno de los transistores está activado, el voltaje que aparece a través de la mitad del primario correspondiente es Vdc - Vce(sat) @ Vdc -1 @ Vdc. Durante esta parte, l a terminal del colector es riegativa respecto al tap central. De forma siiiiilar, cuando el transistor se encuentra en el estado de apagado el colector tiene un valor positivo de 2Vdc referente al tap. De esta nianera, el transforinador

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actuará en saturación positiva y negativa alterriadameiite. /\si se observa que, en el apagado, el Wce debe soportar un voltaje de 2Vdc para trabajar correctamente.

Otros factores adicionales a considerar son: la toleraiicia de la fuente de voltaje que coiitribuye en *lo% o tiieiios según la regulación empleada, y l a itiductancia parásita en el transformador y en las terminales del colector (nortiialtiieiite genernii un pico adiciorial en el flaiñc~ de subida del voltaje del colector) que contribuye con un 20% eii el Vce.

Por lo expuesto anteriormente se debe considerar el valor siguiente:

Vce = 2(Vdc + 0.1Vdc) + 0.2(2(Vdc 4- 0.IVdc)) = 2.64Wdc

Ahora bien, la fuente de entrada estará regulada por lo que su contribución eri e l porcentaje iiiencionado anterioriiiente es despereciable, quedando únicaniente las de los picos, así

Vce = 2Vdc + 0.2(2Vdc) = 2.4Vdc

Si Vdc(riiáx) es de 32 V, eiitotices el valor que deberá soportar Vce es de 76.8 V. El dispositivo empleado es el NTE 274 y maneja hasta 80 V.

4.2.2. CORRIENTE DE COLECTOR

L a catitidad de corriente niiixinia nianejada por el transistor en cada medio ciclo está dada por la relación de vueltas 'del transformador y la corriente de salida:

Ip = (Ns/Np)ls

Ns = Número de vueltas en el secundario Np = Número de vueltas en el priiiiario Is = Corriente en el secuiidatio = 70 mA NsMp = 37 Ip = Corriente en el primario = 2.6 A

Existe una corriente adicioiial denominada coercitiva, la cual iiornialinetite tiene una

La corriente del conipoiieiite seieccioiiado es de 4 A. contribución por abajo del 2%, de manera que resulta despreciable y no será tomada en cuenta.

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4.2.3. MfNIMA CORRENTE EN L A BASE X GANACIA(P).

L a corriente a inyectar en la base debe valer, en el peor de los casos, Ic(máx) / bmíii. Sin embargo, generalniente se escoge un valor niayor coli el fin de asegurar la saturación del transistor ,así como un rápido encendido.

L a b típica del transistor escogido es de 3000, por lo que para la corriente nianejada en el colector la corriente de base será

Ib = Ic(niáx) / b = 2.6 / 3000 = 867 nLta

y aplicado una corriente de 1 riiA hará que el transistor entre en saturación apropiadamente.

4.2.4. VELOCIDAD DEL TRANSISTOR

Anteriortnente se iiiencioiió la existencia de una trarislape de voltajes y corrientes de tiiagnitud significativa durante el encendido y apagado de los transistores, la potencia disipada a causa de esto, puede ser igual o varias veces el valor de disipación en dc. durante los tiempos de apagado, dependiendo de l a cantidad que se llegue a translapar.

Los tiempos de subida, caída y almacenamiento dependen fuerteniente de la polarizacióii directa e inversa en las bases. De todos estos paráinetros, el que tiene niayor valor es el de alniacenaniietito y, por tanto, infI uye e n una activación más rápida del dispositivo. Este puede ser reducido considerablenietite, aplicando a la base corrientes inversas de igual o mayor magnitud a las de polarización directa.

Otra forma de conseguir esta disiiiiiiución es utilizar ciertas configuraciones eléctricas que mantengan fuera de saturación al transistor (polarización directa de la unión base - colector). Dos esquenias a tiieiiudo usados se iiiiiestran en la Fig. 4.3.

En l a fig. 3.3A los diodos D 1, D2 y D3 son de silicio de tal manera que la base de cualquier transistor en el estado de encendido es de 1.2 V abajo del nodo de entrada (las caídas de voltaje de los dos diodos). El voltaje en el colector está 0.6 V por abajo del nodo A, por tanto, siempre se encuentra 0.6 V por arriba de su base. Es decir, la unión colector-base está polarizada inversainente y en consecuencia fiiera del estado de saturación. Sin embargo, esta configuración ofrece el iiicoveiiiente de autiieiitar el Vce en el estado de encendido (1.4 V) y como consecuencia incrementa l a disipación del transistor.

En la fig. 3.3B se muestra una configuración Darlingtoti, l a cual trabaja en una inanera muy similar a la anterior, evitando l a saturación del transistor Q 1 (de gran potencia). El transistor 42 (de baja potencia) trabaja a frecuencias altas y se mantiene en saturación en el encendido, de tal manera que su colector es 0.2-0.4 V iiiayor que su emisor.

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Este voltaje a s u vez es aplicado a la unión colector-base de Ql, manteniéndolo fuera de saturación.

D3 , ti --- -

Aunque 42 se mantiene en saturación y tiene relativamente tiempos de almacenamiento largos, su respuesta en frecuencia es tnuclio mayor y sus tiempos de almacenamiento son menores en referencia a los transistores de potencia en saturación.

Esta última configuración es la utilizada en el disefio del equipo por razoncs de espacio, velocidad y de ganancia en dc(b).

Los transistores seleccionados se muestran en el diagrama correspondiente y sus especificaciones técnicas se dan en el anexo.

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4.3. CONTROL PARA LA CONMUTACI~N DE LOS TRANSISTORES.

Una vez hecho la selección del transforinador y de los transistores a eniplear se pasará al. diseíío del circuito encargado de controlar las bases de los transistores, este debe generar las seíiales adecuadas para que se realize la cotiinutación alternada. Antes de hacer esta descripción se niencionará el problema de la conduccción simultánea de los traiisistores, el cual se tuvo en la práctica y que ocasionaba un sobrecalentaniieiito de estos últimos.

Este problema existe a causa de que en el momento de aplicar una sena1 de encendido a la base del transistor que está apagado, el que se encuentra encendido y que debe apagarse, al momento de retirar su seííal de la base, todavía continua encendido a causa del tiempo de almacenamiento del colector.

De esta manera y de acuerdo a la fig. 4.1., las sefíales en las bases están desfasadas 1800, las transiciones entre alto y bajo coinciden perfectameiite en tiempo para las dos entradas, pero el tiempo de alinacenaniiento en el transistor que se quiere apagar, mantiene encendido el colector con un Vce(sat) de 1 V con duraciones de 1 - 5 ins, y ya que el tienipo de encendido es considerablemente más corto que el de aliiiaceriaiiiieiito, ambos transistores se mantendrán activados hasta que haya transcurrido este último.

Esto conduce a fallas terrriblec: mientras el transistor que se está apagando se encuentra en estado de almacenamiento (riianteiiiendo un voltaje de Vcc a través de la mitad del primario correspondiente), el colector opuesto, a causa de la acción del transformador, se encuentra a un potencial de 2Vcc y no puede empezar a entrar en saturación.

Debido a que el transistor que ha recibido utia seííal de encendido al coinieiizo del alniacenaniiento del otro dispositivo, conduce iina corriente muy alta (alrededor de blb) con u11

voltaje de colector de 2Vcc. Este pico de alta disipación ocurre una vez cada ciclo completo para cada transistor.

En un ciclo de trabajo que sea suficientemente alto, la potencia promedio puede llegar a alcanzar un valor por arriba de la temperatura de la unión periiiisible, causando la destrucción del dispositivo. De esta manera, debe evitarse esta conducción simultánea.

La mejor manera de evitar este problema es reduciendo el tiempo de almacenamiento manteniendo uno de los transistores apagado el tiempo suficiente, o bien, retrasar el encendido del otro. Aunque el uso de Darlington's, de diodos aiitisaturación o de polarizaciones inversas en las bases reduce et tiempo de altiiacetianiie~ito, aún así es necesario retrasar el encendido. Para lograrlo existen dos esquemas a seguir:

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a) Coiifiguración RC para evitar conducción simultánea.

Una iiiatiera simple y barata de generar un retraso en el encendido es por medio de una red RC, colocando el capacitor entre base y tierra, y l a resistencia junto con un diodo en paralelo (el. áiiodo del diodo va conectado en la base) entre la entrada y la base, de manera que se integre y retrase el flanco de subida de la onda cuadrada aplicada a la entrada.

Así, para flancos posilivos el diodo esta polarizado inversaniente y actúa la red RC. Para flancos negativos R es eliminada del circuito al activarse el diodo, de manera que se descargue rápidamente el capacitor, generando una corriente inversa suficíeiitetnente grande en la base para apagar el transistor.

Este tipo de configuración tiene el problema de no tener sus flancos definidos y su magnitud es dependiente de la temperatura. A altas temperaturas el tiempo de altnacenamieiito se incrementa por io que el retraso del encendido debería ser mayor, sin embargo, resulta ser iiiás corto, ya que el tiempo de encendido está gobernado por el umbral de encendido de la base, el cual decrece con la temperatura.

b)Retraso por pulso entre encendido y apagado para evitar conducción siiiiultáiiea.

Una mejor manera de generar este retraso se muestra en la siguiente figura

v x

v o 1

v 2

VY

v02

.. I 1

FIGURA 4.4.

34

Aqui, el tiempo de retraso es establecido por iiicdio de un níultivibrador no redisparable, entregando un pulso a la salida de duración Td al final de cada medio ciclo. Compuertas AND son. ultilizadas en la figura, combinando cl flanco negativo del pulso Vg con las seíiales V1 y V2 que estaii desfasadas 1SO0. Se observa que las salidas resultantes Vol y V02, son disparadas por e! flaiico positivo de sus correspondientes V1 y V2, pero con un retraso de Td, y su flanco de bajada coincide en tiempo con el final de cada medio ciclo. Finalmente, se ve que el flanco positivo, ya sea de Vol o V02, está retrasado tin intervalo Td con respecto al flanco negativo, Correspondiente al, apagado, de V2 o V 1 respectivartiente.

La descripción anterior sirvió coino base para realizar el circuito que inyectará las seíiales adecuadas a la base, l a idea es la niisnia, excepto que en vez de utilizar una lógica AND se optó por Iiacerlo con compuertas NOR, esto es debido a que conlo algunas de las seííales se tienen que invertir, la utilización de lógica AND implicaría agregar un INVERSOR, empleando dos circuitos integrados; por lo tanto, al utilizar NOR, se pueden realizar las inversiones sin necesidad de agregar coiiipoiieiites extras, pero las seííales aplicadas a las bases variarán con las anteriores. Esta diferencia se aclarará ai explicar el fiiiicionaniiento del circuito ilustrado en el diagrama correspondiente (ver pág. sig.), donde se tiene:

- L a frecuencia de oscilación será gobernada por una mitad del LM556 en configuración de oscilador, la cual a su vez se divide en dos por medio de un flip-flop, de manera que se obtengan dos seíiales desfasadas completamente. Así, la frecueiicia será de 40 KEIz en el oscilador, mientras que en las bases de los transistores será de 20 KEIz. El cálculo de los intervalos de lieinpo diirante los cuales l a salida es alta y baja se hace empleando las siguientes relaciones:

Talto 0.7 (R1 + R2)C Tbajo c 0.7 R2 C

así, la frecueiicia esta dada por:

f = I/(Talto + Tbajo) 2 1.44 / ( (R3 + 2R2) C)

Seleccionando C de 10 nF, R2 de 270 W y la frecuencia anterior resulta R3 de 3060 W.

- El monoestable no redisparable está conformado por la otra mitad del LM556 y es disparado por el oscilador. Su activación es por flanco iiegativo, por lo que para hacer coincidir el inicio del ciclo de cada salida del flip-flop es necesario invertir la señal del oscilador aplicada a la entrada de reloj. Adicionalmente se tiene que invertir el pulso del

monoestable con el fin de obtener el desfasaiiiietito necesario en las entrada de los transistores. La duración está dada por:

35

El ajuste del tiempo se hace en la práctica partiendo de un capacitor de IO nF para obtener el espacio muerto entre apagado y enceildido óptimo.

- Finalnmite, se realiza l a NOR úei monoestable con Q y Q. Su resultado se aplica a un buffer con el fin de que pueda suiiiiiiistrar la corrieiite suficiente a las bases. El diagrama de teiiíporización mostrado a coiitiiiiiacióii iiidica alguiias de las seiiales niás representativas que se observan en el esquema del circuito adjunto.

I Td I

I I ' - -

I

!

I i

I

I -

I

I

, / I

FIGURA 4.5.

4.4. ETAPA DE SALIDA

Esta consiste en rectificar l a salida del transformador y filtrarla para obtener tin nivel constante de voltaje, cuya fiiricióti es cargar uti capacitor que se vaciará hacia la carga (paciente) por medio de un par de SCR's y los electrodos.

36

4.4.1. FILTRADO Y CARGA DEL CAPACITOR

El capacitor (C l), ocupado para filtrar la rectificación, se calcula deterininando el intervalo de tiempo eii el que debe entregar corriente a la carga, la corriente a entregar y la caída de voltaje permisible. Así, por inedio de la ecuación 4- 1 se tiene: I = 60 nln.

Dt =- 1.2 niicrosegundos (determinados experinieiitalniente) DV = 0.1 v

C1 =(GO * 10-3)(3 * 10-6)/0.1 = 1.8 * 10-6= 1.8rriF

Una vez que se tiene un nivel constante de voltaje, a partir de éste se cargará un capacitor (C2) de 33 iiF, valor elegido porque al descargarse sobre una impedancia de 560 W (impedancia aproxiinada de la piel) la caída de voltaje es mínima como lo demuestra l a siguiente ecuación.

V(t> = v o e -tit ... (4- 2) donde:

Vo = valor inicial con el que se encuetra cargado e l capacitor t = RC = constante de tiempo

Por lo que para un tiempo de 100 mseg., y los valores anteriores, se encuentra que el voltaje es de 99.1 % del valor inicial, teniendo un descenso mínimo.

Ahora bien, si el capacitor en cada pulso se llega a descargar completaniente, entonces la reisteiicia, por inedio de la cual se carga nuevanientc, debe ser un valor que permita alcanzar el voltaje requerido antes del siguiente pulso ( T = I seg.), adeniás de mantener la corriente pico lo más baja posible.

Es decir, por uii lado, la constante de tiempo tiene que ser nienor a (1/5)T y por el otro, tiene que limitar l a corriente pico qiie se sustrae de la fuente para evitar que los transistores qiie se encuentran eii el primario sean daííados a i establecerse el reflejo de estos picos en sus colectores.

Así, se seleccionó una resistencia (RI) de 5.6 KW ( valor comercial), lo que permite que l a carga del capacitor se lleve a cabo en 0.924 segundos (5t = 5 Rl*C2) y que limita la corriente pico a 179 niA en el voltaje niáxiiiio (1000 Volts). Por consiguiente, la corriente pico en los colectores a h está excedida a causa de la relación de vueltas del trarisforinador :

Ip = (Ns/Np)Is = 37( 179 * !O-3) = 6.62 Ampere

37

u .. .

De esta nianeta, se agrega una red RC, formada pot R2 y C3, en el paso de la corriente del capacitor hacia la carga, con el fin de evitar que se descargue’conipletaiente.

Por tanto, se inyectará niciios carga al capacitor al no estar vacío en un principio, además de distiiiiiuir la corriente pico que circula a través de R1. Sin embargo, esto propicia que el voltaje en la carga descienda inás rápidamente por la constante de tiempo formada por la carga y C3. Si C3 es de 3.3 uF, el valor al que desciende, según la ec. 4-2 después de 100 niseg., es 94.7 % del valor inicial

En la práctica a causa de tener que hacer un arreglo en serie de los capacitores para poder soportar el voltaje manejado, el capacitor resultante es de 50 uF lo que implica que no se llegue a cargar completamente después de cada estiiiiulación, sin eiiibargo, bastará con aumentar e l voltaje de entrada. Una observacibn notable será que el primer pulso tendrá un amplitud mayor a los de los subsecuentes, esto es resultado de una carga coiiipleia del capacitor antes de iniciar el primer pulso de estitiiulación.

4.4.2. DESCARGA POR MEDIO DE INTERRUPTORES (SCR’s)

En seguida se explicará la coiifigiiracióii basada eii los SCRs, pero antes se dará una breve introducción de su funcionamiento.

El SCR es un rectificador construido de material de silicio con una tercera terminal para propósitos de control. L a operación básica del SCR es diferente a la del diodo semiconductor eii que una tercera terminal, Ilaniada compuerta, determina cuando el rectificador conmuta del estado de circuito abierto al de corto circuito. No es suficiente con polarizar directamente la región de áiiodo al cátodo. Su símbolo gráfico se presenta a contiiiuación.

FIGURA 4.6.

Como se indica, si se va a establecer l a conducción directa, el ánodo debe ser positivo con respecto al cátodo. Sin embargo, este no es un criterio suficiente para activar e1 dispositivo, también debe aplicarse en la compuerta un pulso de magnitud suficiente para establecer una corriente de disparo (IGT).

39

Además del disparo de compuerta, el SCR tatiibiéii pueden activarse mediante un aumento significativo de la temperatura del dispositivo o increnieiitarido el voltaje ,?nodo a cátodo hash el valor de ruptura VDRM.

El apagado del SCR no se lleva a cabo con tan sólo siipriiiiir el voltaje de la compuerta, la forma de hacerlo es disiiiinuir la corriente de átiodo IA por abajo de la corriente de atiiarre 1H o por la técnica de conmutación forzada. Esta última no se etnpteó, por lo que no es necesario describirla. L a primera de ellas quedará claia al observar el coniportaiiiienlo del circuito aplicado.

Cotifornie a lo anterior se menciona a continuación las caracterísitcas consideradas en la selección de SCR:

- Voltaje de ruptura directo VDRM: es el voltaje por arriba del cual entra en conducción el SCR, de forma que al manejar voltajes de hasta 1000 Volts es iiecesario que el dispositivo tenga un valor mayor a éste.

- Corriente de áiiodo IA: es especificada básicamente por la corriente que es capaz de soportar el dispositivo al estar activado (IT(RMS)). En nuestro caso podría ser aproximada por la corriente riiáxinia que deniaiidará la carga. El voltaje ináxiiiio es de 1000 V y la carga es de aproxiinadanieiite 500 W, lo que da una corriente de 2 A.

- Corriente de amarre IH: es el valor por abajo del cual se conmuta del estado de conducción a l de circuito abierto; éste no influye de manera significativa en el diseño, ya que generalmente tiene valores pequeños.

- Corriente de coiiipuerta IGT: es la corriente necesaria para activar el SCR. El único cuidado que hay que tener es 110 exceder el valor máximo especificado por el fabricante.

Existe un último paráiiietro que resulta importante en caso de existir corrientes pico en exceso y que se detioniina ITSM.

Los parámetros anteriores permiten elegir el SCR más adecuado, en este caso se consiguió el NTE 276 (SG 264 de SONY), que tiene los siguientes paránietros

VDRM = 1250 V ITRSM = 5 A ITSM = 80 A. IH = 300 niA IGTniáx = 120 niA VGTniáx = 1.5 V

En realidad, este dispositivo no es un SCR, sitio se trata de un GTO que trabaja de una niaiiera muy similar al SCR, excepto que se puede apagar por un pulso negativo en l a conipuerta. L a selección puede estar excedida, como se observa en la corriente de ánodo, pero de los manuales consultados, fue el único que cuniplía con el voltaje VDRM de la mejor inanera.

40

A continuación, se muestra la coiifiguración utilizada para coritrolar la acción del pulso asi como su duración. Son dos SCR’s como se muestra enseguida:

FIGURA 4.7.

El SCRl coinieriza la descarga del capacitor C2 sobre la carga y es cortado o apagado por medio del SCR2. Ambos se cortan cuando la corriente que circula alcanza el valor de amarre IH.

La activación se realiza inyectando corriente suficiente a la compuerta, esto se hace por medio de dos optoacopiadores (MOC 8020), que tienen la función de dejar pasar la corriente en el momento preciso, así como de aislar la lógica de la etapa de potencia. Su activación se obtiene al inyectar corriente en su diodo emisor de luz a través de una lógica de control que se explicará más adelante. Debido a que la corriente necesaria en la compuerta es del ordeii de niiliainperes y a que el sistema se aisla, se requiere de dos pequefías fuentes de voltaje compuestas por T2, D1, D2, C4 y C5 coni0 se observa en el diagrama. Las resistencias R3 y R4 limitan la corricrite que llega a la compuerta.

Además, existe una circuitería adiciotial entre compuerta y cátodo con el fin de eliniinar el ruido presente y evitar que al estar activándose uno de los SCR, transitorios de voltaje causando un disparo prematuro o no deseado.

41

z+ I g+ I

4

a I u I m I a

4.5. CONTROL IDEL N ~ I E R O DE PULSOS

La estiniulacióii ai paciente coiisistirá de series de 1 a 8 pulsos, con duración cada uno de I. O0 niseguidos espaciados a una frecuencia de 1 Iiz.

La elección del iiúiiiero de pulsos se realiza por medio de un "selector a pasos" y un codificador (74LS147), el cual establece el código necesario que se carga a un coiitador (74LS191) en el modo de conteo desceiiderite. Su activación es a través de una seííal de reloj que se dejará pasar al presionarse uti iiiterruytor "doble". Este último, está conformado por dos push-botton, una NAND (A4) y u11 flip-flop tipo "I>" (74LS74) fuiicionaiido en el modo de set-reset. Al accioiiarse los push-bottoii se coloca un "uno" a la salida del flip-flop para deshabilitar el modo de carga del coritador y permitir que la seííal generada por u11 LM555, trabajado como oscilador a una frecuencia de 1 IIz, llegue a la eiitrada de reloj del contador, iiiiciáiidose el conteo. La frecuencia se calcula de acuerdo a la ecuación:

f= 1.44 / ( (R9 1- 2R10) C)

donde: C = 1 0 m F R9 = 69 kW R10 = 39 kW

f» 1 Hz. Y

Al final del conteo, por medio de la señal de término de cueiita (TC), se colocará un "cero" a la salida del flip-flop, con el objeto de inhibir al reloj y de reestablecer la carga del contador.

Por otro lado, el LM555 adeniás de generar la señal de reloj, activará a dos inoiioestables elaborados con un 74LS221 que se encuentran en cascada y son los encargados de suministrar las señales a los diodos emisores de luz correspondientes a cada optocoplador. Ambos iiionoestables se activan por el flanco de bajada , siendo el priiiiero el que haga coniiiutar al SCRl y gobierne la duración del pulso. El intervalo de ticiiipo en que se mantienen en alto las salidas se calcula de la siguiente forma:

t = 0.7 Cext Rext.

43

Así, para el primer riiorioestable

t = 0.7 It1 1 C3 = 0.7 (6494 W)(22 iiF) = 100 niseg.

y para el segundo,

t = 0.7 R12 C4 = 0.7 (5600 W)(22 tiF) = 86.2 niseg.

Se observa que para el segundo SCR la duración del pulso no será determinanite.

Para llevar a cabo la activacióri del optoacoplador es necessario que la corriente inyectada enñ el diodo emisor sea suficiente para llevar a saturación al transistor, por lo que para iiiaiiejar la corriente pertinente en el diodo emisor se recurre a un transsitor adicional a modo de buffer y en configuración eii serie. Así. a l llegar los pulsos del 22 1 serán amplificados en corriente para obtener el resultado deseado.

Por últiriio; la salida del contador se muestra en un "display" de 7 segnieiitos por niedio de uti decodificador (74LS47).

44

4.6. INDICADOR DE VOLTAJE

Esta seccióii es responsable de mostrar la amplitud de los pulsos aplicados en la estiriiulacióii. Para ello, utiliza uti coiivcrtidor analógico-digital de 3 Y2 dígitos (MC 14433), ya que su configuracióii einplea un niiíniiiio de componentes extei-iios y pucde trabajar sobre un raiigo de escala completa de 1.999 volts.

La frecueiicia de niuestreo del coiivertidor de doble rainpa está deteriiiiiiada por los pines 4, 5 y 6 que corresponderi a los coinponeiites Rj, Rj/Cj y Cj, respectivameiite. El valor típico de Cj es de 0.1 uF, tiiieiitras que Rj es de 470 kW, ya que se ocupa una escala coiiipleta de 1.999 volts. Por esto último, el voltaje de referencia (Vrcf) es de 2 volts, generado por el MC1403. Estos valores corresponden a una frecueiicia de 66 kEiz.

L a terminal de fin de conversión (EOC) está coiiectada directaiiiente a la de actualización de "display" (DU), por lo que cada coiiversióti es iiiostrada.

Para que las salidas del convertidor y la eiitrada de actiializacih de "display" (DU) terigaii un nivel bajo de O volts, el piii 13 se coiiccta a tierra.

Al contar tali sólo coil una salida el cotiveiíidor (preseiitada en código BCD), l a presencia de 4 "displays" implica que se utilice uti sisteiiia de iiiultiplexado para activar uno a la vez, en el que íos 3 dígitos soii iiiatiejados por DS2, DS3, DS4 y el !4 dígito, disponible cuando Iiay uti sobre raiigo, es a través de DS 1. A1 iiiedio dígito úriicaiiieiite se conectan los segmentos "b" y "c".

Con la fitialidad de exponer la ariiplitud de los pulsos aplicados ei i l a estiiiiulacióii, se toilia uiia muestra del voltaje de la fuente de aliiiieiitacióii variable (0-32 V), se coiivierte y se iiiuestra eii el coiijuiito de "displays", por iiiedio de u11 decodificador (MC14543B) y un coiitrolador (MC14 13). Para realizar el iiiaiiejo del iiiultiplexado se utiliza u11 cotijuiilo de 4 transistores 2N2222, coil el fin de suniiriistrar la corriente necesaria y la visualizacióri sea apropiada .

L a iiiuestra de voltaje no se toiiia a la salida debido a l a variacióii que existe al descargarse el capacitor, además de que se iiecesitaría uiia etapa de acoplamiento coil el fin de iiiaiitener el aislaniieiito entre salida y entrada.

Si se desea iiiayor inforiiiacióii acerca de la coiifiguracióri empleada, coiisiiltar el iiiaiiiial de referencia de Motorola.

46

o i i

i c & I

1

I -I I1

4.7. ELECTRODOS

94.7% 100%

La estiniiilación hacia el paciente se realizará por medio de dos pequeííos electrodos consistentes en dos láminas con las siguieiites dimensiones:

- 1 cin. de largo - 0.6 nini de espesor

El inaterial del quc debcrári estar hechos es de acero inoxidable, su separación en la rcgióii de estiinulaciói~ será de 6 inrii, con el fin de que la iiiteiisidad del campo sea la adcciiada pata obtener los mejores resultados, consiguiendo lo inejor posible el rompiniieiito eléctrico de la membrana de las células cancerígenas.

Por últiino, se utilizara u11 gel aplicado en el ultrasonido para que sirve de interrase entre los electrodos y la piel.

4.8 EVALUACI~N Y PRUEBAS DEL ELECTKOPULSADOR

En éste apartado hacemos una revisión de las características del sistema una vez que fue conipletada su construcción.

La forma de onda resultante no llega a ser un puis0 cuadrado en su totalidad a causa de las configuraciones y elementos utilizados. Así la f o r m de onda observada eii el osciloscopio tiene la sigiiieiite forma :

El pritner pulso es mayor que los demás, en un 3.6%, a causa del valor del capacitor utilizado (SOinF), que como ya se inencioiió, no llega a cargarse cotiipletainente después del primer pulso

48

El voltaje al final de los 100 ms es del 94.7% de su valor inicial, siii embargo esta disiiiinución 110 afecta puesto que está establecido que existe un intervalo de respuesta de 900Vlctn a 1400V/crii. De tal modo, por ejemplo, si se selecciona uti valor de 840V en el equipo con la finalidad de generar un campo de 1400 V/cm el voltaje que se tiene al final del pulso es de 795 V, y el campo que se obtiene eii este instante es de 1325 V/cm; por tanto la variación encontrada no afectará de manera significativa el rompiiniento de las meinbratias celulares.

La frecuencia y el tieiiipo son los establecidos inicialmente, por lo que estas características, de acuerdo a lo requerido, se obtuvieron cotiipletamerite.La variación del voltaje, es decir, la carga eii el capacitor no se logra de manera instantánea ya que conforme se aumenta el voltaje, el capacitor se carga hasta un nivel deteriiiiiiado y limitado por las resisteiicias que distribuyen de manera uniforiiie el voltaje en el arreglo de capacitores eii serie. Sin embargo la disniiiiución del voltaje y por taiito la carga no se lleva a cabo inniediataiiiente, ya que el exceso de carga presente sólo puede ser eiiiiiiiiada a través de las resistencias anterriornierite mencionadas ; esto hace que tenga que tratiscurrir cierto tieiiipo antes de rilcaiizar el nivel de voltaje deseado.

Entonces cuando se requiera elegir un nivel de voltaje de manera descendeiite habrá que esperar unos segundos para que se estabilice.

49

V. CONCLUSIONES

En el diseno, adetiihs de aplicar circuitos conocidos previaniente, (por medio de la bibliografía) fue necesario desarrollar investigación y realizar pruebas a partir de lo cual establecimos las redes que suiiiiiiistraron las seííales requeridas.

Uno de los problemas sigiiificativos que enfrentanios fue la limitación en cuanto a conipotieiites eletcróriicos y hojas de especificaciones que existe en México.

La fuente coiimitada recibe una eiitrada de voltaje regulada para evitar el uso de Pa retroalitiieritacióii regiiiadora que iiiterferiría con el aislaiiiiento eléctrico. Seleccioiiaiiios un transformador de iiúcleo de ferrita por las ventajas que ofrece en cuanto a costo, peso y taiiiaíío con respecto de los traiisforiiiadores de núcleo de hierro.

El transforniador fiiiicioiia dentro de una configuración en la qiie, si bien no se aproveclia toda la eíicicticia del efecto resonantc, si se eliiiiinaii espigas de corriente que daíían la circuitería y que iiiiplicarían rcdes adicioiiales para s i l regulación.

Para establecer un aislatiiieiito eléctrico y así brindar seguridad a l paciente usamos dos traiisforiiiadores. Sin embargo se yreseiitan corrientes de fuga a causa de capacitaiiciás parásitas, debido a ello el aislatiiieiito no es totaliiictite satisfactorio.

En la etapa de salida elegimos eriergizar un capacitor y luego descargarlo, para generar el campo eléctrico, mediante eleiiieiitos de control; de manera que aseguramos el suministro de una corriente considerable eii un período de tiempo muy corto.

Todos íos aspectos que Iietiios señalado se trataron atendiendo dos criterios fundanientales: brindar seguridad tanto al paciente conio al usuario y optiiiiizar recursos niininiizaiido el costo y el iiiiniero de componentes.

El diseíío de un equipo con características tan peculiares nos permitió aplicar coiiocimientos prácticos y teóricos desarrollados diiratite nuestra preparación conio ingenieros en aulas y laboratorios.

El equipo se encuentra armado pero l a aplicación de este no se ha llevado a cabo, sin embargo, su efectividad se puede demostrar con experimentos realizados en países coni0 Francia . Cabe nieiicionar que el equipo diseñado tiene características similares a las de dicho país debido a la limitación de los componentes utilizados.

50

Se podría objetar que la elaboración de este proyecto es simple en su estructura, pero se debe toiiiar eii cuetita que no existe niuctia iiiforinacióii en lo que se refiere en l a elaboracidti del traiisfoiiiiador ya que esos datos solo lo poseen los fabircaiites directos en el extranjero por lo que es costoso niandar a pedir uii s6lo núcleo para el prototipo, además de que no se tiene un trato de persoiia a persona para conveticer y explicar la íiiialidad de dicho componente.

Como podemos observar se Iia curiiplido el objetivo de construir u11 equipo c m

caracterísiticas siiiiilares a las empleadas por países que constan de esta tecnología. Ahora, Io importante es el aplicarlo pana ir coiiocieiido las deficiencias o modificaciones que se presentan llevando tin coiistaiite control de los resultados obtenidos.

Esto es de gran importancia, porque gracias a ellos podemos deiiiostrar l a eficiencia en la reciipcración de los eiifeinios, de tal iiianera que se empiece a difuiidir en otros hospitales a l teiier uti costo aceptable (alrcdedor de los $1000 M.N) para los administrativos.

Lo que se busca es que se logre un real avance tecnológico y médico en la ayuda a vencer el 1 ipo de c6ncer aiiterioriiietitc niencioriado, hecho por ingenieros y niédicos iiiexicaiios, estitiiuiaiido iiuevas iiivestigacioiies proiiiovieiido el iiitcrés por niejorar y crear equipos que esteii al alcance de cualquier persona que requiera tie este tratamiento.

Para los que estén interesados e i i este tipo de proyecto ya sea en s u iiiodificación, elaboracióii o perfeccioiiaiiiierito les recomendamos que tomen eri cuenta los obstáculos que se presentan en l a construcción del equipo así cotiio los iiiateriales eriipleados de tal iiianera que se ahorren tiempo, dinero y esfiterzo eti el inicio de algiiii proyecto similar.

El presente proyecto 110 sólo es para deniostrar que se pueden realizar en México equipos que faciliten o ayudeii a l tratamiento o diagnóstico de aigiiiia enfermedad, sino tanibiéii para ser uti docutiiciito base del cual se pueda partir para fiituras iiivestigeciones.

5 1

. - - . . - . . ..

APÉNDICES

A-I. INFORMACI~N TECNICA DEL EQUIPO

I 1

I 1

VISTA POR ARRIBA DEL EQUIPO

TARJETAS

1 .- FUENTES DE ALIMENTACION

2.- CONTROL DE CONMU'TACION DE 'TRANSISTORES

3.- ETAPA DE SALIDA (ALTO VOLTAJE)

4.- CONTROL DEL NUMERO DE PULSOS

5.- DESPLIEGUE DE AMPLITUD DE VOLTAJE

52

NUMERO DE INICIO DE AMPLITUD PULSOS ESTIMULACION

4

U ENCENDIDO

ELECTROPULSADOR

VISTA FRONTAL DEL EQUIPO

VISTA DE LA TARJETA POR ATRAS

NC = N O CONECCION

FUENTES

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

NC TRANSFORMADOR DE 30 V TRANSFORMADOR Dl3 30 V NC SALIDA VARIABLE DE 1.5 V A 30 V SALIDA VARIABLE DE 1.5 V A 30 V SALIDA VARIABLE DE 1.5 V A 30 V NC NC TERMINAL DE POTENCIOMETRO QUE VARIA EL VOLTAJE

I

11 NC 12 TERMINAL DE POTENCIOMETRO CONECTADA A LA REFERENCIA DE BAJO

VOLTAJE 53

13 14 15 16 17 18 19 20 21.

ALIMENTACION DE - 5 W ALIMENTACION DE 3- 5 V NC REFERENCIA DEL SISTEMA DE BAJO VOLTAJE

REFERENCIA DEL SISTEMA DE BAJO VOLTAJE NC TRANSFORMADQK DE 18 V TRANSFORMADOR DE 18 V

REFERENCIA DEL SISTEMA »E BAJO VOLTAJE

22 NC

_ _ _ __ ._ Designator _ _ _ _ __

117V I 60 Hz 1 1 N / 60Hz

Part Type . SOCKET - SOCKET - _ - - - -

_. __ __ - -. __ -. __ A l LM350 ~.

~ - -.. .... - - __ A2 MC7805T A3 MC7905T 61 BRIDGE1 82 BRIDGE1

~~ .

~ - ~ -

.I_----

-- c 1 .o CAP c1.1 CAP

_ _ _ --

_ ..

c 2 CAP CAP c 3

c 4 CAP c5 CAP C6 CAP c 7 CAP D1 D I N4002

~ ~ - 1 - - - . ___ ~ -

~ -. -. ...

__ .- _______

D2 D1 N4002 _

F2 FUSE2 F3 FUSE2

NEUTRO .__ ___-. - - -

_- - ____ -- R2.1 R2.2 _- s 1 SW-SPST T1 .__ TRANS¡- T2 TRANS4

____ _ _ _ _

._______ __

_ _ _ _ ____- I i 0.5 A

0.25 A

120 Ohm _ _ 6 KOhm

1KOhm __ 3,652 KOhm = (3300 + 330 + 10 + 12)

1 2 0 V / 3 0 V 1 A 120 V 118 V 500 mA

- ___ __ ____ _ ___ __

_____ __ _____ __-

__ - __-

__ ~

p-_______p

CONTROL DE CONMUTACION DE TRANSISTORES

1 NC 2 NC 3 NC 4 NC 5 NC

54

6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

NC NC NC SALIDA HACIA LA DASE DEL TRANSISTOR 1 SALIDA IIACIA LA BASE DEL TRANSISTOR 2 NC NC ALIMENTACION DE 5 V ALIMENTACION DE 5 V NC REFERENCIA DE BAJO VOLTAJE REFERENCIA DE BAJO VOLTAJE REFERENCIA DE BAJO VOLTAJE NC NC NC NC

-___-I___ _______ ___-__- - - -_ __- -- -- Designator] _-- _l_l__ Part T y p e T Part-Field _-___-I_ 1 - 1 o Part SCILAD03-- Field 2 -

A I LM 556 LM 556 (2) M-0 N-o E TA B -'E ~ M 5 5 6 ( i j

A3 74LSO2 NOR +

A4 74LS74 FLIP-FLOP TIPO o . . . . . . . I .......... A5 c 1 c 2 c3 c 4 R1 R2 R3 R4 R5

. ....

............ .. .....

.--__--.

.-I_---

~

I_

_____-_-I_

. . . . . . . . .

POTENCIA

_ . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . - I .

NC NC NC NC SALIDA AL ELECTRODO DE REFERENCIA NC NC TRANSFORMADOR DE ALTO VOLTAJE

5s

9 TRANSFORMADOR DE ALTO VOLTAJE 1 O 11

ALIMENTACION AUXILIAR PARA DISPARAR AL SCRl (- 5 V) ALIMENTACION AUXILIAR PARA DISPARAR AL SCR2 (- 5 V)

12 TRANSFORMADOR AUXILIAR PARA LA ALIMENTACION DE LA COMPUERTA DEL SCR2, ESTA TERMINAL VA CONECTADA A LA REFERENCLA DEL SISTEMA DE ALTO VOLTAJE 13 NC 14 NC 15 TRANSFORMADOR AUXILIAR P A M LA ALIMENTACION DE LA COMPUERTA DEL SCR2, ESTA TERMINAL VA CONECTADA AL ANODO DEL RECTIHCADOR DE LA FUENTE AUXILIAR 16 NC 17 TRANSFORMADOR AUXILIAR P A M LA ALLMENTACION DE LA COMPUERTA DEL SCRI, ESTA TERMINAL VA CONECTADA AL CATODO DEL SCRl 18 TRANSFORMADOR AUXILIAR PARA LA ALlMENTACION DE LA COMPUERTA DEL SCR1, ESTA TERMlNAL VA CONECTADA AL ANODO DEL RECTIFICADOR DE LA FUENTE AUXILIAR 19

DIODO

DIODO

ENTRADA QUE CONTIENE LA SEÑAL DE DISPARO DEL SCR2

- - _

20 NC 21 22

SALIDA, PULSOS DE ALTO VOLTAJE SEÑAL DE DISPARO DE LA COMPUERTA DEL SCRl

56

CONTROL DE NUMERO DE PULSOS

I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

17

18

19

20 21 22

NC NC NC REFERENCIA DE BAJO VOLTAJE REFERENCLA DE BAJO VOLTAJE NC NC NC NC NC NC NC NC NC NC ALIMENTACION AUXILIAR PARA DISPAIUR EL SCRl (- 5 V)

ALIMENTACION AUXILIAR PARA DISPARAR EL SCR2 (- 5 V)

- 1 [ 17, _ _ (is)

SALIDA DEL OFi‘OACOI’LADOR 1 Y QrJE PROPORCIONA LA SEÑAL DE DISPARO DEL SCRl SALIDA DEL OPTOACOI’LAUOR 2 Y QUE PROPORCIONA LA SEÑAL DE DISPARO DEL SCRl ALlMENTACION DE 5 V DEL SISTEMA ALIMENTACION DE 5 V UEL SISTEMA NC

58

____ -__- _ _ _ _ _ ~ - ~ ~ __ Designa tor Pari ~. Type . Part ~ Field 1 Part Field 2

A l 74LS 147 A2 74LS04 A3 74LS191 A4 74LSOO A5 741547

A7 LM555 A8 74LS221 A9 DISPiAY7SEG

t __ ~ . ~ . ~ ~

___- _.__ * * t

~ ~ ~

. ~ __ .____ _ _ _ ~. ~

- . ~ ___-_ ~ .-____- ~~

___ ~. ___ ~~

. A6 74LS74

t

~ _-__ ~ ___ ~___-__- -______-I___

.~ - __-

. ~ . _ _ ~ - - ~~ __-- _-- .

A l O SW-PB A l 1 SW-PB A l 2 SW-EIWAY

___ ____ . . __-- ..

* ~ ~ _ . . ~ _ _ _ _ ~ ____ ~ __--_ ~ ~ ~ _ _ _

c 1 CAP 10 UF ELECTROLlTiCO c2 CAP 10 nF CERAMICO

. c 3 CAP ~ 22 nF CERAMICO

. c 4 ~ ..__ CAP 22 -~ nF CE RAMI CO c5 CAP 0.1 UF CERAMICO R1 RESl 10 KOhm R2 RES1 10 KOhm R3 RES 1 10 KOhm R4 RES 1 10 KOhm R5 RES 1 10 KOhm R6 RESl 10 KOhm

10 KOhm R7 RES 1 R8 RESl 10 KOhm

RES 1 69 KOhm R9 R10 RES 1 39 KOhm R11 .___ POT1 10 KOhm R12 RESl 5.6 kOhm R13 ~_.___. .__ RESl 330 ~ _ _ ~ Ohm ___ R14 RES 1 330 Ohm

___ ~ ~__ .- - --

~ _ _ _.__ ~ ~~ __-

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~ ~ __--__ ~ ~__ ~~

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__.~. ____-_-~ ~ ___.

-__ ~- ~~ __ ~ _-___ .~

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~ __.- _ _ ~

-~ ___.__-_ __ ___

DESPLIEGUE DE AMPLITUD DE VOLTAJE

6

7 8 9 10 11 12

ALIMENTACION DE - 5 V ALIMENTACION DE - 5 V NC NC MUESTRA DE VOLTAJE PARA EL CONVERTIDOR A/D DE LA FUENTE VARIABLE DE O A 30 V MUESTRA DE VOLTAJE PARA EL CONVERTIDOR A/D DE LA FUEN'IE VARIABLE DE O A 30 V NC NC NC NC NC NC

59

13 14 15 16 17 18 19 20 21. 22

NC NC NC NC NC REFERENCIA DE BAJO VOLTAJE REFERENCIA DE BAJO VOLTAJE ALIMENTACION DE + 5 V ALLMENTACION DE 4- S V NC

60

A-2 MANUAL Ilk;, IJSUARHO

1) ENCENDER EL EQIJIPQ X VERIFICAR QUE EL DESPLIEGUE DEI, NUMERO DE

LOS ELECTRODOS. EN CASO CONTRARIO APAGAR EL EQUJPO Y VOLVERLB A ENCENDER.

PULSOS SE E N c u E N - r m ESTABLE, PARA ASEGURAR QUE NO HAY ACTIVIDAD EN

2) SELECCIONAR LA AMPLI’PUII DE VOLTAJE TOMANDO EN CUENTA QUE EL CAMPO REQUERIDO SE OBTIENE MEDIANTE LA SIGUIEN‘I’E RELACJON

E = V / D

E = INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRIC0 V = AMI’1,IT’UD DEL VOLI’AJE D = DISTANCIA ENTRE LOS ELECTRODOS (6 1 1 1 1 1 ~ )

ASI, PARA UN CXMPO CON JNTENSJDAD JIE 1300 V/ciii, LA AMPLITUD A APLICAR ES,

V = E * D = (1 300 V/ciii) (0.6 cm) = 780 V

EN CASO DE QUERER SELECCIONAR U N VOLIAJE MENOR AL QUE SE TENGA EN DEIERMINADO MOMENJO FAVOR DE ESPERAR 30 SEGUNDOS A QUE EL EQUIPO SE ESI’ABJLJCE.

3) SELECCIONAR EL NUMERO DE I’IJISOS A AI’LICAR DESDE UNO JIASTA OCI10

I ) APLICAR GEL EN EL I’UMORY COLOCAR LOS ELECTRODOS

5) INICIAR LA ESTIMULACION PRESIONANDO SINULTANEAMENTE LOS DOS BOTONES PRESENTES EN EL FRENTE DEL EQUIPO

6) EN CASO DE QUE EL TUMOR SEA DE DIMENSIONES MAYORES AL ESJ’ACIO ENTRE LOS ELECTRODOS HACER UN BARR1110 DE L A SUPERFICIE AFECTADA.

61

1 CoItitias, Cristina. Cáncer, herexiciajme&o arnbiesiie Fondo de Cultura Ecu.iiórnica, 199 1

3 Uriiezawa 11, Maeda K, I'akeuclii T, Okanii Y Necv a b i s l i m A h n y c & ~ A aiidBA J Antibioi (Tokyo) Ser A. 1 966, 19.200-209

7 . Uelefiradek M, Dotiienge C, hboiiiski B. E l ~ ~ t T o c h e m o i h e r a p ~ ~ ~ e ~ a m t i t u n m ~ ~ . Cancer 1993; 72: 12-3694

62

I2 Mir LM, Jkficliel Beleliradck, Uonieiige C, 01 lowski S L1E4ecztrdiimjp thérxq?ie+uuuuea~uYcíaiLtlCbi ienl entail t ~ w m & m n i e r d & ~ e Canceiology 1991; 313 613-18.

63