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Presentación Sistema de llamado de Enfermeria

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on 28 March 2014

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UNIVERSIDAD DE NARIÑO
INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
MARCO CONCEPTUAL
Trabajo de grado para optar por el titulo de Ingeniero Electrónico
JAIRO DANIEL BENAVIDES MORA
UNIVERSIDAD DE NARIÑO
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA
2014


DESARROLLO DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN VÍA ETHERNET CON PROTOCOLO TCP/IP BASADO EN MICROCONTROLADORES PARA LA ELABORACIÓN DE UN SISTEMA DE LLAMADO DE ENFERMERÍA EN LA EMPRESA TECH MEDIC

AGRADECIMIENTOS
A mi madre Grima Mora, por su esfuerzo y esmero, quien me impulsó para salir adelante y para llevar a feliz término esta maravillosa carrera.
A Esteban Efraín Acosta Mora, Gerente general, Tech Medic. Por darme la oportunidad de trabajar en su reconocida empresa.

A cada uno de los integrantes de la empresa Tech Medic, por acogerme en su grupo de trabajo.

Al ingeniero Jairo Vicente Solarte, por su paciencia y colaboración, quien brindo todo su conocimiento y experiencia para guiar este proyecto.


A todos mis amigos y compañeros, por el apoyo en los momentos más difíciles y por compartir todos esos inolvidables momentos en el transcurso de la carrera.
A todas y cada una de las personas, que de una u otra manera contribuyeron con un granito de arena para poder cumplir mi meta.
La salud juega un papel muy importante en el logro del mejoramiento del nivel de vida de la comunidad, para ello es fundamental que se cumplan los parámetros y normas establecidas para el funcionamiento de instituciones y entidades prestadoras de servicios de salud, quienes deberán considerar los diferentes factores que inciden en sus procesos, para cumplir a cabalidad con su misión.
Desde este aspecto se ve la necesidad de contar con un sistema de llamado de enfermería exigido en la resolución 1043 de 2006 por Ministerio de Protección social, que permita al paciente y al personal asistencial la comunicación directa con la estación de enfermería y posibilite una rápida respuesta por parte del personal médico al momento de una emergencia.
El sistema de llamado de enfermería diseñado por la empresa Tech Medic, se instaló en varias entidades de salud de la ciudad, y cuenta con las funcionalidades básicas, sin embargo no presta el servicio de comunicación por voz, siendo el objetivo principal de este trabajo de grado bajo la modalidad de pasantía
Para la consecución del objetivo planteado en este proyecto, se hace uso de las posibilidades que ofrecen las centrales IP para la transmisión de voz sobre el protocolo de internet, administración de extensiones y la funcionalidad de interactuar con dispositivos externos.
La incorporación de una central IP al sistema de llamado de enfermería, trae consigo muchas ventajas, además de agregar comunicación por voz, permite contar con un gran número de servicios adicionales; entre ellos el registro y control de llamadas, remarcado automático, monitoreo y grabación de llamadas entre otros servicios
La mayoría de instituciones de salud, hoy en día cuentan con un sistema de llamado de enfermería, que básicamente, es un sistema que consiste en la comunicación ya sea unidireccional o bidireccional entre el paciente y la central de enfermería, cuando el paciente necesite algún tipo de atención, en tales casos se hace uso de este sistema para activar una serie de alarmas lumínicas y sonoras que indican la ubicación del paciente y el motivo de la alarma.
Cuando no se cuenta con un sistema de llamado adecuado, se dificulta la comunicación entre el paciente y la central de enfermería, ocasionando retrasos en la atención a pacientes en delicado estado de salud, lo que eventualmente podría terminar en consecuencias lamentables.
Definición del problema
¿Es posible la implementación de un sistema de llamado de enfermería con opciones de voz, para que desde la habitación del paciente se permita solicitar ayuda a la central de enfermería de manera oportuna y eficiente?
OBJETIVO GENERAL
Complementar el sistema de llamado de enfermería de Tech Medic, mediante el diseño de un dispositivo prototipo basado en microcontroladores, capaz de transmitir señales de voz sobre IP empleando el protocolo TCP/IP.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analizar y estudiar el funcionamiento del actual sistema de llamado de enfermería desarrollado por la empresa Tech Medic, profundizando sobre el funcionamiento del módulo de comunicación utilizado.

• Estudiar las diferentes alternativas que existen para desarrollar un sistema de comunicación vía Ethernet con protocolo TCP/IP.

• Instalar una pequeña central IP que permita agregar el servicio de transmisión de voz al sistema de llamado de enfermería.

• Crear extensiones hasta las habitaciones de los pacientes hospitalizados, de manera que se ofrezca comunicaciones de voz directamente a la estación de enfermería.

• Integrar la pequeña central IP al sistema de llamado de enfermería existente mediante el uso de un módulo Arduino.
Voz Sobre IP
VoIP es el acrónimo de “Voice Over Internet Protocol”, que tal y como el término dice, hace referencia a la transmisión de voz en paquetes IP sobre redes de datos.
Protocolo IP
El protocolo IP (Internet Protocol) trabaja a nivel de red donde la información se envía en paquetes llamados paquetes IP. Este protocolo ofrece un servicio sin garantías también llamado de mejor esfuerzo
CLASIFICACIÓN PROTOCOLOS VOIP
Protocolos de señalización
Protocolos de transporte de voz
Protocolos de Plataforma IP
Se encargan del establecimiento de sesión, control del progreso de la llamada, entre otras. Estos protocolos se encuentran en la capa de sesión (Se puede asociar a la capa 5 del modelo OSI). Dentro de esta categoria se encuentran principalmente los protocolos SIP e IAX.
Nos referimos aquí al protocolo que transporta la voz propiamente dicha o lo que comúnmente se denomina carga útil. Este protocolo se llama RTP (Real-time Transport Protocol) y su función es simple: transportar la voz con el menor retraso posible.
En esta categoría se agrupan a los protocolos básicos en redes IP y que forman la base sobre la cual se añaden los protocolos de voz anteriores. En estos protocolos podríamos mencionar a IP, TCP y UDP.
ASTERISK
Asterisk es un software de central telefónica con capacidad para voz sobre IP que es distribuido bajo licencia libre. Se puede implementar en un servidor que funcione preferiblemente, utilizando Sistemas Operativos de tiempo real por ejemplo Linux, BSD, Unix, etc
ELASTIX
Elastix es una distribución de software libre de Servidor de Comunicaciones Unificadas que integra diferentes tecnologías de comunicaciones en un solo paquete
Asterisk Hylafax Openfire Postfix
PBX
FAX
IM
EMAIL
METODOLOGIA
Inicialmente y con la ayuda del personal correspondiente, se recibe inducción y capacitación, con el propósito de conocer las funciones de la empresa, sus objetivos y el reconocimiento de las actividades a realizar.
Se efectúa un estudio para determinar el estado actual del sistema de llamado de enfermería, con el fin de conocer a fondo su funcionamiento, identificar sus fallas y las posibilidades de actualización del sistema.
Se evalúan las distintas plataformas de hardware comerciales con conectividad Ethernet y que implementen la pila de protocolos TCP/IP, de donde se selecciona la mejor opción para implementar la aplicación correspondiente, esto teniendo en cuenta los parámetros de flexibilidad y economía.
Se decide por la instalación de una central telefónica IP que se integre al actual sistema de llamado de enfermería, que posibilite el servicio de transmisión de voz y que permita el monitoreo de llamadas de los pacientes hacia la central de enfermería. Se opta por la utilización de una placa Arduino como interfaz entre la central telefónica IP y el sistema actual de llamado de enfermería.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Analizar y estudiar el funcionamiento del actual sistema de llamado de enfermería desarrollado por la empresa Tech Medic, profundizando sobre el funcionamiento del módulo de comunicación utilizado.

• Estudiar las diferentes alternativas que existen para desarrollar un sistema de comunicación vía Ethernet con protocolo TCP/IP.

• Instalar una pequeña central IP que permita agregar el servicio de transmisión de voz al sistema de llamado de enfermería.

• Crear extensiones hasta las habitaciones de los pacientes hospitalizados, de manera que se ofrezca comunicaciones de voz directamente a la estación de enfermería.

• Integrar la pequeña central IP al sistema de llamado de enfermería existente mediante el uso de un módulo Arduino.

• Brindar soporte técnico en los procesos de operación (preventivo y correctivo) de equipos médicos realizados en Tech Medic.

DESARROLLO DEL PROYECTO
Las actividades del proyecto de pasantía se desarrollan dentro de la empresa Tech Medic, la cual se encuentra, en la parte técnica, a cargo del ingeniero Esteban Acosta Mora. La empresa presta sus servicios de mantenimiento a la Fundación Hospital San Pedro y Clínica de Especialidades Las Américas.

Se realizan diferentes tipos de actividades tales como:

Mantenimiento preventivo y correctivo de equipos biomédicos
Coordinar labores de instalación y mantenimiento del sistema de llamado
Actualización del sistema de llamado de enfermería


SISTEMA ACTUAL DE LLAMADO DE ENFERMERÍA
Existen diferentes diseños de sistemas de llamados de enfermería, cada uno cuenta con cierta capacidad de servicios y su precio varía de acuerdo a la cantidad de servicios prestados y de la calidad de los productos con el cual se encuentra fabricado.

A continuación se describe brevemente el funcionamiento y las partes que conforman el sistema de llamado de enfermería, Diseñado y fabricado por la empresa Tech Medic resaltando los componentes con mayor importancia y posteriormente dar a conocer los lineamientos básicos de diseño
MÓDULO CENTRAL DE ENFERMERÍA
En esta central se ubica el tablero de control, el cual cuenta con tres despliegues de 7 segmentos en el cual se informa el número y el piso de la habitación de la cual proviene el llamado, en este tablero confluyen todos los terminales de todas las habitaciones y baños.

El sistema de llamado prioriza de acuerdo a la importancia del evento indicándolo con el tipo de luz fija o intermitente o con un tono audible diferente, este módulo soporta hasta 32 habitaciones sencillas de pacientes y permite la interconexión con otras centrales de las demás áreas.
Tablero de llamado
Este tablero se ubica en cada una de las camas de los pacientes, cuenta con los botones de “llamar”, “cancelar” y “código azul” los que permiten realizar el llamado hacia la central de enfermería, también cuenta con un Jack para enchufar el cordón de perilla.
Tarjeta Esclavo
Su principal componente es el PIC 16F873A nuevamente con una conexión RS-485 que se conecta a través de la UART interna y el conversor max485, en la tarjeta se almacenan el número de habitación o cama, y el número de piso
Cordón de Perilla
Es una extensión del botón llamar, este permite una mejor ubicación de dicho botón para que el paciente pueda hacer el llamado sin ningún tipo de esfuerzo, está pensado para pacientes en delicado estado de salud o con algún tipo de fractura.
Luz Dintel
Es una lámpara que se ubica en la parte superior de las habitaciones, esta lámpara cuenta con un conjunto de leds verdes, amarillos y azules. Su función es ubicar la habitación de la cual proviene el llamado e informar sobre el tipo de llamado se está realizando
FUNCIONAMIENTO
Desde cada cama el paciente puede elegir dos modos de llamada, llamado general con un pulsador de color verde y llamado de código azul con un pulsador de color azul. Cuando el paciente presiona el botón de llamado general se indica en la central de enfermería el número de habitación de donde proviene la llamada, adicionalmente se enciende la luz Dintel en color verde intermitente y se activa una alarma sonora, la cancelación de la llamada se realiza de forma manual por parte de la enfermera y se debe hacer desde la habitación del paciente
APOYO EN LA INSTALACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DEL ACTUAL SISTEMA DE LLAMADO DE ENFERMERÍA
Se coordina la instalación, montaje y puesta en marcha del sistema anteriormente descrito, en las diferentes clínicas y hospitales de la ciudad.
Instalación del sistema de llamado Enfermería
CENTRAL DE ENFERMERÍA
TABLERO DE LLAMADO
LUZ DINTEL
ALTERNATIVAS DE DISEÑO PARA LA MEJORA DEL SISTEMA
Pequeña central de telefonía IP con base en Elastix.
Dispositivos para acoplar el sistema de llamado de enfermería con la central telefónica IP
ACTUALIZACIÓN DEL SISTEMA DE LLAMADO DE ENFERMERÍA
Se opta por la implementación de una central telefónica IP que se integre al actual sistema de llamado de enfermería mediante la inclusión de un dispositivo Arduino.
CENTRAL TELEFÓNICA IP
1 Servidor con procesador Intel Dual Core de 2 GHz, 2 Gb de Memoria Ram, 500 Gb de Disco Duro Ethernet PCI 10 / 100 / 1000 Mbps
1 Switch Gigabit 24 Puertos Tl-sg1024d Tp-link
10 Voip Linksys Pap2
1 Teléfono IP Grandstream Gxp-280
20 Teléfono De Mesa Panasonic Kx-ts500

REQUERIMIENTOS HARDWARE
REQUERIMIENTOS SOFTWARE
ELASTIX
Asterisk
Openfire
hylafax
Postfix
Free PBX
DISEÑO DE LA CENTRAL TELEFÓNICA IP
El montaje de la central telefónica se realiza sobra la red de datos. Se instala el switch junto con el servidor en el módulo central de enfermería, de donde son conectados los adaptadores y los teléfonos que corresponden a cada habitación.
Creación de Extensiones
Se ingresa con la cuenta de administrador hasta la pestaña PBX, en ella se configura 20 extensiones SIP para pacientes, una extensión SIP para la central de enfermería y una extensión para Arduino.
User Extension
Display Name
Secret
Configuración de Dispositivos
Una vez creadas las extensiones tanto para los pacientes y central de enfermería se procede a configurar los dispositivos utilizados en cada sección. En este caso se configuro un teléfono IP Grandstream 1400 para la estación de enfermería, ATAs Linksys para las habitaciones de los pacientes y softhphone en las estaciones de enfermería.
Integración módulo Arduino con la central telefónica IP
Para relacionar la central telefónica IP con el sistema de llamado de enfermería es necesario contar con una interface de acoplamiento, para ello se utiliza una placa Arduino con su complemento Ethernet, la cual se conecta muy bien a la central mediante el uso de una AGI (Asterisk Gateway Interface), además la placa cuenta con una interface serial para conectarse con el sistema de llamado de enfermería
AGI
Asterisk Gateway Interface
Establece una manera de interactuar con Asterisk desde un programa de línea de comandos. Este programa puede ser escrito en prácticamente cualquier lenguaje de programación y es invocado por Asterisk desde el plan de marcado o dialplan.
Para este caso se realiza un script en PHP el cual toma el Caller ID de la llamada entrante y lo envía a un registro del Arduino
Caller ID
Conexión de Arduino a la central telefónica IP
Se conecta la placa Arduino a la central telefónica IP mediante su complemento Ethernet shield, posteriormente se conecta la UART de la placa Arduino con la del microcontrolador (PIC16F877) del control maestro del sistema de llamado, una vez cargados los códigos de programación en los dispositivos, se tiene el sistema listo para empezar a interactuar
Caller ID
RS-232
IP
Grupo de Timbrado
Se hace necesario configurar una extensión paralela para contestar la llamada en la central de enfermería, para esto se configura una extensión independiente y se crea un grupo de timbrado que contenga los números del Arduino y de la estación central de enfermería.
MEJORAS ADICIONALES
Asterisk genera Call Detail Records (CDRs) o Registros de Detalle de Llamadas y los puede almacenar en una base de datos.
Registro y control de llamadas
Monitoreo y grabación de llamadas:
Asterisk permite monitorear y grabar llamadas. El monitoreo se puede usar para fines de control de atención a pacientes. Para esto existe la facilidad de que a través de la digitación de un código predeterminado se permita escuchar en línea la conversación sostenida por una extensión cualquiera.
Agenda y calendario:
Esta opción permite agendar eventos en formato calendario e inclusive generar llamadas de forma automática que recuerden el evento próximo. Se puede utilizar esta opción para recordar la administración de medicamentos en el horario programado.
Troncales y proveedores VoIP:
Si la central telefónica IP dispone de una conexión a internet, se puede contratar los servicios para acceder a la red de telefonía convencional
Softphone:
Se pueden conectar extensiones a través de teléfonos IP, adaptadores telefónicos análogos, y también softphones, estos se pueden instalar en los sistema de cómputo de las distintas oficinas y también teléfonos inteligentes que se encuentren conectados a la red wifi hospitalaria
Extensiones remotas:
Además de crear extensiones para oficinas y médicos que se encuentren dentro de la red local, también se puede crear extensiones remotas, que permitan conectarse al servidor desde cualquier lugar que tenga acceso a internet
CONCLUSIONES
Contar con un adecuado sistema de llamado de enfermería, permite a las instituciones y entidades prestadoras de servicios de salud, brindar un mejor servicio de atención a sus pacientes.

Incorporar el servicio de transmisión de voz al sistema de llamado de enfermería, reduce los tiempos de atención a pacientes, en llamados que no ameriten presencia inmediata del personal de enfermería.

Entre las alternativas para mejorar e incluir el servicio de transmisión de voz al sistema de llamado de enfermería, acoplar una central IP con el sistema de llamado, se convierte en la mejor opción para cumplir con este propósito.

En el proceso de selección de los componentes a utilizar, se obtuvo conocimientos de la plataforma de desarrollo Arduino, la que ofrece las mejores características para ser conectada a la central telefónica IP y al sistema de llamado de enfermería.

La integración de una central telefónica IP al sistema de llamado, permite incluir el servicio de comunicación por voz al sistema y deja abierta la posibilidad de agregar servicios complementarios, que mejoren y optimicen los servicios prestados por el sistema de llamado de enfermería.

La inclusión de estudiantes en calidad de pasantes dentro de entidades como la empresa Tech Medic, constituye un avance hacia el reconocimiento de las nuevas tecnologías y la generación de experiencias mediante la resolución de problemas reales dentro de la empresa, logrando además estrechar vínculos de cooperación con las Instituciones Educativas.

RECOMENDACIONES
Incluir en la planta de personal de la empresa, a un técnico que se encargue de la administración y el mantenimiento del sistema de llamado de enfermería y que esté disponible en el caso de eventuales fallas.

Capacitar al personal médico y de enfermería, sobre el manejo y uso del sistema, de llamado, describir las diferentes opciones con las cuenta, y hacer una breve demostración de su funcionamiento.

Trabajar en el desarrollo de un modelo de teléfono IP, que se adapte a las condiciones de los pacientes y sobre todo que sea de fácil manejo.
Construir una PCB que integre las placas Arduino Duemilanove y Ethernet shield en una sola placa.

Fortalecer la cooperación interinstitucional entre la Universidad de Nariño y la empresa Tech Medic, ya que esto traería beneficios para ambas partes.

GRACIAS
A Dios, por haberme permitido llegar a este punto.
Diagrama de bloques modulo central de enfermería
Para proporcionar comunicación por voz se propone la utilización de Elastix, con su principal componente Asterisk, que proporciona las funcionalidades de una central telefónica PBX, y como cualquier PBX, se puede conectar un número determinado de teléfonos para hacer llamadas entre sí.
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