Dispensador médico de control y monitoreo para el Hogar del Anciano "San Vicente de Paúl" de la cuidad de Atuntaqui (Ecuador)

Abstract

Elderly Home "San Vicente de Paúl" of the city of Atuntaqui (Ecuador), older adults take medicines to treat diseases such as high blood pressure, osteoarthritis, osteoporosis, cognitive deterioration, depression, hypothyroidism, gastritis, anemia, among others. The medical staff, because they do not keep a record of the dosage of medications in the pre-established hours, has caused delays, omissions in the same and a decline in their health status. The present research designs and develops an embedded system to control and monitor the supply of medicines through two types of notifications to the medical department: in the first instance, by sending text messages via GSM; in the absence of a response, the second notification is issued by means of a voice call to the nurse on duty in order to safeguard the adequate intake of medicine and comply fully with the treatments prescribed by the doctor and improve the quality of life of the adult higher. Recuperado de https://www.ashp.org/-/media/assets/policy-guidelines/docs/guidelines/safeuse-of-automated-dispensing-devices.ashx Barragán, A., Mejía, S., y Gutiérrez, L. M. (2007).

Headnote

Resumen: El envejecimiento es una etapa de vida del ser humano que presenta cambios psicológicos, sociales, fisiológicos, así como el deterioro de sus capacidades físicas. En el Hogar del Anciano "San Vicente de Paúl" de la ciudad de Atuntaqui (Ecuador), los adultos mayores toman medicinas para tratar enfermedades como: la hipertensión arterial, artrosis, osteoporosis, deterioro cognitivo, depresión, hipotiroidismo, gastritis, anemia, entre otras. El personal médico al no llevar un registro de la posología de medicamentos en los horarios preestablecidos ha ocasionado retrasos, omisiones en los mismos y recaídas en su estado de salud. La presente investigación diseña y desarrolla un sistema embebido para controlar y monitorear el suministro de medicinas mediante dos tipos de notificaciones al departamento médico: en primera instancia por el envío de mensajes de texto vía GSM; al no existir respuesta se emite la segunda notificación por medio de una llamada de voz a la enfermera de turno con la finalidad de precautelar la ingesta adecuada de medicina y cumplir a cabalidad con los tratamientos prescritos por el médico y mejorar la calidad de vida del adulto mayor.

Palabras-clave: Dispensador Electrónico; Base de Datos; Arduino; MySQL; Adultos mayores.

Abstract: Aging is a stage of life of the human being that presents psychological, social, physiological changes, as well as the deterioration of their physical capacities. Elderly Home "San Vicente de Paúl" of the city of Atuntaqui (Ecuador), older adults take medicines to treat diseases such as high blood pressure, osteoarthritis, osteoporosis, cognitive deterioration, depression, hypothyroidism, gastritis, anemia, among others. The medical staff, because they do not keep a record of the dosage of medications in the pre-established hours, has caused delays, omissions in the same and a decline in their health status. The present research designs and develops an embedded system to control and monitor the supply of medicines through two types of notifications to the medical department: in the first instance, by sending text messages via GSM; in the absence of a response, the second notification is issued by means of a voice call to the nurse on duty in order to safeguard the adequate intake of medicine and comply fully with the treatments prescribed by the doctor and improve the quality of life of the adult higher.

Keywords: Electronic Dispenser; Database, Arduino; MySQL; Elderly.

1.Introducción

La calidad de vida de las personas, sobre todo del adulto mayor, se encuentra relacionada directamente con su estado de salud, lo que deriva en la capacidad para realizar todas aquellas actividades necesarias para su convivencia por sí solas. El envejecimiento es una etapa de la vida en donde los individuos experimentan numerosos cambios, tales como psicológicos, sociales y fisiológicos (Alvarado García y Salazar Maya, 2014), bioquímicos, funcionales (Hernández Martínez-Esparza, Barquín Arribas, Mundet Riera, Royano Reigadas y García Calderón, 2006) que deterioran sus capacidades físicas. Factores como el estatus social, los aspectos corporales y familiares también influyen en el proceso de deterioro gradual del organismo (Organización Mundial de la Salud [OMS], 2015).

Las enfermedades más comunes que presentan las personas adultas mayores son: cardiopatías, cáncer, enfermedades articulares y óseas (Barragán, Mejía y Gutiérrez, 2007), afecciones cerebrovasculares, demencias y enfermedades osteomusculares (Durán, Valderrama, Uribe, Gonzáles y Molina, 2009), hipertensión, artrosis o reumatismo y osteoporosis (Calero, Díaz, Caiza, Rodríguez, y Analuiza, 2013). La hipertensión arterial, osteoporosis, diabetes, artritis, enfermedades cognitivas, cardiovasculares y cerebrovasculares son consideradas como enfermedades crónicas y comunes (Durán et al., 2015).

Según el informe de la Subsecretaría Nacional de Vigilancia de la Salud Pública (2016), las principales causas de morbilidad en las personas mayores de 65 años son: rinofaringitis aguda, trastornos del sistema urinario, hipertensión esencial primaria, dorsalgia, entre otras. Por tal motivo, se ve reflejado que estas personas son las más vulnerables a padecer enfermedades y discapacidades de alguna índole. En un momento dado, debido a sus situaciones físicas, psicológicas, sociales de estas personas, incluso son confiadas a centros de atención para personas adultas o mejor conocidos como geriátricos.

La Industria Farmacéutica, Ingeniería Genética, Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC), Robótica e Informática han contribuido significativamente en la reducción de riesgos y automatización del área de salud, así como en la transformación e incorporación de nuevas habilidades del personal sanitario, tanto en el manejo de información como en la relación de atención con sus pacientes, debido al uso de la tecnología (Rodríguez Pérez, 2018).

La presencia de la tecnología en el ámbito de la salud aporta una diversidad de soluciones, a nivel electrónico y de telecomunicaciones en la prevención de accidentes de infantes (Chico Morales, Narváez Pupiales, Umaquinga Criollo & Montalvo Rosero, 2017) que puede ser adaptado para edades adultas. Mientras que la Informática Farmacéutica definida como el uso e integración de datos, información, conocimiento, tecnología y automatización de los procesos de uso de medicamentos con la finalidad de mejorar los resultados en salud (Rodríguez Pérez, 2018), ha conllevado la automatización de los sistemas de dispensación de medicamentos por dosis unitaria, que pretenden aportar como una medida efectiva para la disminución de errores existentes en el proceso de administración de medicamentos en pacientes hospitalizados y para una farmacoterapia segura (Rodríguez Pérez, 2018) (Codina, Castellá, & Ribas, 2011). En cuanto a la seguridad del paciente con respecto a la ingesta de medicamentos existen estudios sobre los errores de Medicación (EM) en los hospitales (Vélez Díaz-Pallarés, 2013), así como normas internacionales de uso seguro de los dispositivos de dispensación automatizados (American Society of Health-System Pharmacists [ASHP], 2010).

Los dispensadores de medicamentos -o automated dispensing machines- son máquinas dispensadoras de medicamentos, sistemas semiautomáticos de dispensación o, simplemente, armarios de dispensación, también llamados sistema armario de seguridad, puesto que permite alojar los medicamentos en varios cajetines que son controlados a través de un sistema informático (Codina et al., 2011). Existen varios tipos de dispensadores como son: los sencillos, mecánicos, automáticos e inteligentes, pero todos permiten cumplir con su principal objetivo de proveer el producto en un determinado tiempo y en una cierta cantidad. Estos pueden agruparse de acuerdo con su capacidad y presentación en dosificadores unipersonales y de gran capacidad (Michael, 2016).

En el Hogar del Anciano "San Vicente de Paúl" (HASVP), ubicado en la ciudad de Atuntaqui (Ecuador), los adultos mayores toman medicinas para combatir diferentes enfermedades, entre ellas: hipertensión arterial, artrosis, osteoporosis, deterioro cognitivo, depresión, hipotiroidismo, gastritis o anemia. En la institución, actualmente no existe un registro del suministro de medicamentos, lo que ha provocado inadvertencia del personal médico, provocando la ingesta de estos, en otros horarios, que causan recaídas en sus enfermedades.

Esta institución geriátrica cuenta con el contingente de dos enfermeras y una auxiliar de enfermería, las mismas que tienen horarios rotativos y son las responsables de los estados de salud de sus habitantes. Al identificar cierta dolencia o enfermedad, acuden con el paciente inmediatamente a los distintos centros médicos para ser examinados con mayor minuciosidad y, dependiendo de su diagnóstico, posteriormente proceden a la administración de medicamentos. Es por ello que, pensando en el bienestar de estas personas, y en conjunto con el HASVP, se detectó la necesidad de implementar un dispensador electrónico que permita alertar al personal médico a la hora en la que deben proporcionar las medicinas a los adultos mayores. Este prototipo se comunica con un teléfono móvil para su respectiva alerta, y a un ordenador que aloja una aplicación que registra la actividad en una base de datos, la cual contiene información del paciente, horarios y tipo de medicación prescritos por un profesional de la salud. Llegado el momento del suministro de la medicina se emite una notificación al personal de enfermería para que se acerque al dispensador y accione un mando para la entrega automática de la o las pastillas. De la misma manera, se registra y almacena esta acción en la base de datos con el afán de que el departamento médico pueda observar estos reportes, evitando inconvenientes al momento de realizar los cambios de turno y sobre todo precautelando la salud de los internos.

2.Materiales y métodos

En este apartado se describe el proceso de diseño y construcción, a nivel de hardware y software del dispensador médico de control y monitoreo para el Hogar del Anciano "San Vicente de Paúl", así como la definición de los requerimientos para garantizar el óptimo funcionamiento del sistema, conformado por el dispensador de medicinas, el mecanismo de comunicación vía GSM y una base de datos MySQL.

2.1. Componentes de hardware y software

El dispensador médico, como principio, establece un control y monitoreo de la administración de medicamentos por parte del personal de enfermería hacia los adultos mayores del Hogar del Anciano "San Vicente de Paúl", y está constituido por los siguientes componentes:

* Arduino Mega: Tarjeta de desarrollo Open-Source. Contiene varios pines de entrada y salida, analógicos y digitales, y permite integrar todos los elementos electrónicos controlados mediante el código generado.

* Arduino Ethernet: Placa compatible con Arduino Mega que provee el conector Ethernet estándar RJ45 para la conexión en red local entre el dispositivo y el servidor que aloja el sitio web o aplicativo.

* Módulo GSM/GPRS: Envía los mensajes de texto y realiza llamadas telefónicas, acoplándose a la placa Arduino Mega, para el envío de notificaciones hacia el usuario, en este caso, al personal de enfermería.

* Servomotor: Mediante el sistema de regulación, permite controlar, tanto la posición como la velocidad del dispensador, suministrando automáticamente la medicina del paciente.

* Fotorresistencia: Este componente actúa acorde a la intensidad de la luz. Para este caso en específico, es el componente de la placa contadora que utiliza un led que emite una señal de luz en dirección hacia la fotorresistencia, si esta señal es opacada por una pastilla (proceso de suministro medicamento), la placa contadora se encarga de actualizar la información.

* Reloj DS3231: Sincroniza la hora en tiempo real mediante la incorporación de medición y compensación de la temperatura garantizando precisión, comunicándose a través de del bus I2C hacia el sistema y la base de datos.

* Alimentación del Sistema: Constituye la alimentación de los distintos circuitos del dispensador electrónico suministrando de energía para todo el sistema.

* Arduino IDE: Es el entorno de desarrollo programado para enviar, procesar y receptar datos a los componentes electrónicos de acuerdo con los comandos ingresados.

* MySQL: Maneja bases de datos utilizando aplicaciones web, además de asociar elementos electrónicos, especialmente como el Arduino, para la interacción del envío de datos.

* Sitio web: Aplicativo alojado en un servidor local que trabaja en conjunto con la base de datos. Facilita la visualización del registro de suministro de medicamentos, número de pastillas, datos informativos, contactos y detalles de los servicios de la institución.

2.2. Programación del sistema

La programación de la placa de control del dispositivo se desarrolla en el software IDE (Integrated Development Enviroment) de Arduino y el diseño del sitio web en lenguaje PHP (PHP Hypertext Preprocessor). Cabe señalar que estos dos sistemas están comunicados entre sí. En la Figura 1 se presenta el proceso de funcionamiento del sistema, que se encuentra distribuido en tres bloques.

2.3. Construcción del dispensador médico

Previo a la construcción del dispensador médico, es conveniente considerar varios elementos sustanciales como parte del diseño, entre ellos, el alojamiento de las pastillas y la estructura interna y externa de la caja dispensadora. La interacción entre el dispensador electrónico y el sitio web es posible a través de la funcionalidad del Arduino Ethernet que procesa los datos y los envía a la base de datos; mientras que el módulo GSM/GPRS es el encargado del envío de las notificaciones al personal de enfermería, en primera instancia a través de mensajes de texto a los smartphones, por tres ocasiones, luego de lo cual, al no existir respuesta o suministro de medicamento, el sistema activa una llamada telefónica.

* Circuito de conexión del sistema: La Figura 2 presenta las conexiones realizadas entre los componentes electrónicos para el funcionamiento eficiente del dispensador: Arduino Mega, modulo GSM/GPRS, Arduino Ethernet, sensor ultrasónico, servomotores, pantalla LCD, reloj DS3231, entre otros elementos.

* Circuito contador de pastillas: Los componentes que incluyen esta placa son: fotorresistencias, leds y los pines para la conexión con el Arduino Mega (Figura 3). La programación del contador de pastillas trabaja en función del comportamiento del led incorporado con la fotorresistencia, en dos instancias: una en condiciones de luz y la otra sin luz. De manera que se establece un rango entre 300 a 800 V para asegurar que las pastillas sean registradas de manera correcta y realizar el conteo de las mismas, este proceso se debe a la ausencia de luz por la opacidad que genera el medicamento al interponerse entre el led y fotorresistencia.

* Circuito dispensador: Uno de los componentes más importantes del circuito dispensador es el Arduino Mega, cuya funcionalidad es la de transmitir los datos de los pacientes que deben ingerir la pastilla en la hora establecida. El módulo GSM/GPRS recepta los datos y envía la notificación (nombre y medicamento) a un teléfono móvil del personal de enfermería; por consiguiente, al enviar la notificación el módulo relé se habilita para que la enfermera de turno se acerque hacia el dispensador, y el sensor ultrasónico, al captar la aproximación al dispositivo, suministra el medicamento y, de manera inmediata, se notifica por medio de Arduino Ethernet a la base de datos de la acción realizada (Figura 4). Cabe resaltar que puede ocurrir que las alertas de mensajes no sean atendidas con prontitud, de forma que el sistema del dispensador notifica a través de una llamada telefónica.

* Almacenamiento de datos: La Base de Datos con interfaz GUI, además de brindar la interacción y registro de las actividades de suministro de medicinas, contiene información general del Hogar del Anciano "HASVP" (ver Figura 5).

En la parte inferior de la interfaz GUI, existen cuatro opciones que permiten: registrar los datos informativos del adulto mayor, consultar los datos ingresados (registro histórico), eliminar usuarios, y acceder al registro de suministro de pastillas, siendo la más relevante la opción Consultar (Figura 6).

El HASVP ampara en la actualidad a 32 adultos mayores, en edades comprendidas desde los 65 años (20 mujeres y 12 hombres), y de acuerdo con los datos obtenidos en la institución (Tabla 1), se tiene información acerca las enfermedades o dolencias más concurrentes en este centro.

La Tabla 2 muestra información de las medicinas frecuentemente utilizadas para aliviar y controlar las dolencias (Tabla 1), además de los horarios y la cantidad de personas que las deben ingerir, bajo la supervisión del personal de enfermería.

Por lo tanto, de acuerdo a este análisis y como primera fase, el dispensador trabaja con registros de tres usuarios y proporciona sumunistro o entrega de tres tipos de medicamentos: Antiplac (control de presión), Losarían (contrarrestar problemas cardiovasculares) y Sinvastantina (control de colesterol), que son los más frecuentes y mayormente utilizados en el HASVP. La Figura 7 muestra la interfaz GUI, en la opción PASTILLAS-ConsultarLOSARTAN, el registro histórico de administración de este medicamento.

Diseño de la estructura: La Figura 8 presenta la estructura de la caja dispensadora donde se alojarán todos los elementos electrónicos. En la parte superior habrá orificios para el ingreso de las pastillas, y en la parte frontal, se observa la distribución de los pulsadores con la pantalla LCD.

Notificaciones: Las alertas se realizan mediante mensajes de texto vía GSM (tres ocasiones), en concordancia con el registro y los datos de horarios ingresados en el sistema del dispensador (Arduino Mega), de manera que se notifica al personal de enfermería que un adulto mayor en específico debe ingerir cierta medicina anteriormente prescrita por un médico. La Figura 9 muestra este tipo de notificación.

La notificación por llamada telefónica (Figura 10) es generada cuando se omiten los mensajes de texto durante tres minutos, lapso establecido como tiempo para que la enfermera de turno se acerque al dispensador a retirar la medicina. Esta llamada tiene una duración de alrededor de 30 segundos y su actuación es principalmente el de una alarma sonora.

3.Resultados

En el proceso de implementación se realizaron pruebas de funcionamiento que involucran el mecanismo de trabajo interno y externo del sistema dispensador: mecánica de suministro de medicinas, interacción Arduino Mega-componentes (sensores, Arduino Ethernet, módulo GSM/GPRS, servomotores, entre otros), para garantizar que todos los elementos que lo conforman, trabajen integral y eficientemente. Este sistema dispensador cuenta además con un circuito contador de pastillas que fue analizado en dos escenarios: el primero, con la adquisición de luz, y el otro, sin luz por lo cual, dependiendo de la lectura de estos dos estados, se estableció la condición para la lectura del conteo y correcto funcionamiento.

También este trabajo incluye pruebas relacionadas con el envío de notificaciones mediante un mensaje de texto vía GSM, analizando el retardo o delay generado por las diferentes operadoras celulares (sentido dispensador-teléfono celular-enfermera de turno). La Tabla 3 muestra esta comparativa, llegando a la conclusión de que al utilizar los servicios de las operadoras Tuenti y Movistar, existe un retardo de 3,17 segundos siendo el menor y mejor tiempo para la recepción de notificaciones.

4.Conclusiones y recomendaciones

El dispensador médico de control y monitoreo para el Hogar del Anciano "San Vicente de Paúl" consta de un sistema que permite alertar o notificar la hora en que el personal médico debe suministrar las pastillas a los adultos mayores. Se desarrolló mediante un sistema de alerta de notificaciones para el departamento médico, que permite notificar a un teléfono móvil, la hora en que cierto usuario debe suministrar un medicamento. La notificación mediante mensaje de texto tendrá un máximo de tres notificaciones y, en caso de no haberse acercado al pastillero y si de la misma manera en un lapso al no ser adquirida la pastilla, se procederá a la segunda notificación con una llamada. De esta manera contribuirá al departamento médico para evitar posibles olvidos y recaídas en el estado de salud de los adultos mayores.

Pero el sistema, al no tener autonomía eléctrica, necesita estar siempre conectado a una toma de 110 voltios. Por otro lado, de acuerdo con el análisis del consumo energético, de todos los elementos electrónicos conectados es recomendable equilibrar las cargas y, si es posible, realizar una conexión maestra-esclavo para que todos los dispositivos funcionen correctamente.

References

Referencias

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