Implementación de un sistema de monitoreo electrónico de incubadoras con Tecnología IoT en un hospital de alta complejidad en Bogotá, Colombia

Abstract

CONTEXTO: La incubadora neonatal es un dispositivo médico que emplea una tecnología diseñada para proporcionar condiciones térmicas óptimas para los recién nacidos, especialmente aquellos que se consideran nacidos prematuros [1]. Esto en su etapa de desarrollo, donde los recién nacidos son más vulnerables y susceptibles al entorno. Según la organización mundial de la salud (OMS), un bebé prematuro se define como bebé nacido vivo antes de que se haya completado la edad gestacional, es decir, 37 semanas de embarazo. Las complicaciones a partir de los nacimientos prematuros ocupan el primer lugar en causas de mortalidad para los menores de cinco años. En 2020, 13,4 millones de niños nacieron de manera prematura, la tasa de estos nacimientos oscila entre el 4% y el 16% de los recién nacidos a nivel mundial [2]. Bajo el presente contexto, el correcto funcionamiento de las incubadoras es esencial para el desarrollo y crecimiento optimo del recién nacido prematuro. Es por esto por lo que esos dispositivos médicos deben garantizar una serie de condiciones para el bebé, donde el ruido externo se encuentre lo más aislado posible, la temperatura presente las menores oscilaciones manteniéndose en rangos entre los establecidos con el fin de prevenir la hipotermia y la hipertermia, además, la humedad generalmente debe mantenerse entre el 30% y el 60%. Mediante el desarrollo de este proyecto, se busca realizar pruebas y evaluaciones para asegurar el rendimiento óptimo y eficiente tanto del dispositivo como de su batería. Este dispositivo se encarga de monitorizar variables operativas en incubadoras mediante la tecnología de internet de las cosas. Posteriormente, se plantea evaluar la viabilidad de su implementación en el servicio de neonatología. El sistema de monitoreo electrónico de incubadoras opera mediante una infraestructura basada en tecnología IoT, haciendo uso de componentes de hardware como sensores y un microcontrolador, así como componentes de software que engloban una base de datos y una aplicación web. Este sistema recopila datos operativos clave de la incubadora, como la humedad, temperatura y ruido, los cuales son transmitidos a una base de datos en la nube. A través de una aplicación, se facilita el acceso en tiempo real a estos datos, permitiendo un 12 monitoreo efectivo y la recepción de alertas relacionadas con las variables mencionadas, especialmente en el servicio de neonatología. METODOLOGÍA: En este apartado, se detalla el procedimiento empleado para la creación del presente documento. Se describe como se llevaron a cabo diversas pruebas sobre el sistema de sensores con el propósito de medir las variables de temperatura, humedad y ruido en los dispositivos del sistema de monitoreo electrónico de incubadoras con tecnología IoT. Además, se explica la implementación de este en un hospital de alta complejidad en Bogotá, Colombia. Por último, se analizan las implicaciones de las pruebas de rendimiento de las baterías utilizadas para garantizar el correcto funcionamiento del dispositivo.

RESULTADOS: Esta investigación se basó en los fundamentos de un enfoque descriptivo y experimental. Con el fin de garantizar un funcionamiento confiable y seguro de los sistemas de monitoreo electrónico, se logra la implementación exitosa de este sistema en las incubadoras neonatales del Hospital Universitario Mayor – Méderi. Para alcanzar esta meta, se empleó un contexto real, dado que el control de las variables críticas, como la temperatura, la humedad y el ruido, desempeñan un papel fundamental en el desarrollo y crecimiento de los recién nacidos prematuros. La población seleccionada para este estudio corresponde a incubadoras pediátricas convencionales, especialmente aquellas disponibles en el servicio de neonatología del Hospital Mayor.

CONTEXT: The neonatal incubator is a medical device that employs technology designed to provide optimal thermal conditions for newborns, especially those considered to be born prematurely [1]. This is in their developmental stage, where newborns are more vulnerable and susceptible to the environment. According to the world health organization (WHO), a preterm baby is defined as a baby born alive before the completion of gestational age, i.e., 37 weeks of pregnancy. Complications from preterm births are the leading cause of under-five mortality. In 2020, 13.4 million children were born prematurely, the rate of these births ranging from 4% to 16% of newborns worldwide [2]. In this context, the correct functioning of incubators is essential for the optimal development and growth of the premature newborn. That is why these medical devices must guarantee a series of conditions for the baby, where the external noise is as isolated as possible, the temperature has the smallest oscillations and is kept within the established ranges in order to prevent hypothermia and hyperthermia, and the humidity should generally be maintained between 30% and 60%. Through the development of this project, we seek to perform tests and evaluations to ensure the optimal and efficient performance of both the device and its battery. This device is responsible for monitoring operating variables in incubators using Internet of Things technology. Subsequently, the feasibility of its implementation in the neonatology service will be evaluated. The electronic incubator monitoring system operates through an infrastructure based on IoT technology, making use of hardware components such as sensors and a microcontroller, as well as software components including a database and a web application. This system collects key operational data from the incubator, such as humidity, temperature and noise, which is transmitted to a database in the cloud. Through an application, real-time access to this data is facilitated, allowing effective monitoring and receiving alerts related to the mentioned variables, especially in the neonatology service. METHODOLOGY: This section details the procedure used for the creation of this document. It is described how several tests were carried out on the sensor system with the purpose of measuring the variables of temperature, humidity and noise in the devices of the electronic monitoring system of incubators with IoT technology. In addition, the implementation of this system in a high complexity hospital in Bogota, Colombia is explained. Finally, the implications of the performance tests of the batteries used to guarantee the correct operation of the device are analyzed.

RESULTS: This research was based on the fundamentals of a descriptive and experimental approach. In order to guarantee a reliable and safe operation of the electronic monitoring systems, the successful implementation of this system in the neonatal incubators of the Hospital Universitario Mayor - Méderi is achieved. To achieve this goal, a real context was used, since the control of critical variables, such as temperature, humidity and noise, play a fundamental role in the development and growth of premature newborns. The population selected for this study corresponds to conventional pediatric incubators, especially those available in the neonatology service of the Hospital Mayor.