bioinstrumentaciÓn objetivo general construir sistemas básicos de instrumentación de variables...
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BIOINSTRUMENTACIÓN
OBJETIVO GENERAL
Construir sistemas básicos de instrumentación de variables fisiológicas usando principios de medición y conceptos de electrónica con una visión integral, de trabajo en equipo, creativa y analítica.
BIOINSTRUMENTACIÓN
METODOLOGÍA
Clases magistrales Encuadre Análisis Diseño Simulación Laboratorios Aprendizaje basado en proyectos Seminario investigativo alemán Proyecto integrador
BIOINSTRUMENTACIÓN
CONTENIDO:
Conceptos generales sobre Bioinstrumentación
Mediciones del sistema cardiovascular y respiratorio
Medición de biopotenciales Seguridad eléctrica Fundamentos de la Bioinstrumentación
virtual
BIOINSTRUMENTACIÓN
LABORATORIOS: Sensor de conductividad Práctica con transductores (2) Amplificadores y filtros activos Transductor de temperatura Colorímetro elemental Medidor de pH Ruidos cardiacos
BIOINSTRUMENTACIÓN
LABORATORIOS: Neumotacómetro básico Amplificador de Biopotenciales Sistema de biotelemetría (2) Práctica de seguridad eléctrica Diseño de un instrumento virtual Medición y control por medio de PC Sistema de Bioinstrumentación virtual
BIOINSTRUMENTACIÓN
EVALUACIÓN:
Examen parcial: 15%
Laboratorios: 30%
Proyecto integrador: 15%
Seminarios: 10%
Examen final: 30%
BIOINSTRUMENTACIÓNBIBLIOGRAFÍA: WEBSTER, John G. Medical instrumentation: application and design. 4 ed. New
Jersey : John Wiley, 2009. WEBSTER, John G. Medical instrumentation: application and design. 3 ed. New
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http://bioinstrumentacion.eia.edu.co
CONCEPTOS GENERALES SOBRE
BIOINSTRUMENTACIÓNEn el pasado predominaba la “malicia indígena” del médico
Hoy predomina la BIOINSTRUMENTACIÓN
La Bioinstrumentación implica
Selección o diseño del instrumento acorde al tipo
de examen.
Conectar el instrumento a una red de
alimentación.
Calibración del instrumento.
Hacer la medición en el rango y con el dispositivo
adecuados.
Analizar cuidadosamente los resultados.
Etc.
Sistema de Bioinstrumentación
generalizado
TransductorTransductor Acondicionamde señal
Acondicionamde señal
Transmisiónde datos
Transmisiónde datos
Almacenamde datos
Almacenamde datos
DisplayDisplayMedida
Salida
Radiaciónu otra energía
Radiaciónu otra energía
Señal decalibración
Señal decalibración
Realimentación y control
Realimentación y control
Fuente de potencia
Fuente de potencia
Modos de operación
Modo directo e indirecto. Modo muestreado y continuo. Transductores generadores y
moduladores Análogo y digital. Modo en tiempo real y diferido. Modo de diferencial o absoluto.
Restricciones en las mediciones médicas
Rangos de la medición Rangos de frecuencia Muchos sistemas vivos son inaccesibles. Un sistema biológico no es posible
apagarlo. Las señales no son determinísticas. Las mediciones fisiológicas resultan de
interacciones entre sistemas no del todo conocidas.
Es difícil establecer los rangos seguros de energía aplicada
Clasificación de los Bioinstrumentos
Variable física convertida por el transductor.
Principio de transducción.
Sistema fisiológico.
Especialidades médicas clínicas.
Entradas interferente y modificante
+
G1
G2
G3
salida
Entradadeseada
Entradainterferente
Entrada modificante
Técnicas de compensación
Insensibilidad inherente.
Realimentación negativa.
Filtrado de la señal.
Entradas opuestas.
MediciónPuede ser interna, externa o emanar del
cuerpo. Biopotenciales. Presión. Flujo. Desplazamiento. Impedancia. Temperatura. pH. Propiedades físicas. Concentraciones químicas.
MediciónMedición Rango Frecuencia, Hz Método
Flujo sanguíneo 1 - 300 mL/s 0 - 20 Flujómetro
Presión sanguínea 0 - 400 mmHg 0 - 50Brazalete y auscultador o “strain gage”
Gasto cardíaco 4 - 25 L/min 0 - 20 Fick, dilución colorante
Electrocardiografía 0.5 - 4 mV 0.05 - 150 Electrodos superficiales
Electroencefalografía 5 - 300 V 0.5 - 150 Electrodos cuero cabelludo
Electromiografía 0.1 - 5 mV 0 - 10000 Electrodos de aguja o superficiales
Electroretinografía 0 - 900 V 0 - 50 Electrodos de contacto
pH 3 - 13 0 - 1 Electrodo de pH
pCO2 40 - 100 mmHg 0 - 2 Electrodo de pCO2
pO2 30 to 100 mmHg 0 - 2 Electrodo de pO2
Neumotacografía 0 - 600 L/min 0 - 40 Neumotacómetro
Tasa respiratoria 2 - 50 respiros/min 0.1 - 10Strain gage, impedancia, termistor
Temperatura 32 - 40 °C 0 - 0.1 Termistor, termocupla
Transductor
Dispositivo que convierte una forma de energía en otra, generalmente eléctrica.
Debe ser lo menos invasivo posible.
Responder a la forma de energía presente en la medición.
Esta compuesto por un elemento sensor primario y transductor a voltaje.
Acondicionamiento de la señal
Cualquier tipo de procesamiento que se le haga a la señal de salida del transductor y que la deje apta para ser visualizada en un display.
Amplificación. Filtrado. Acople de impedancias. Conversión A/D. Promediado para reducir ruido. Conversión al dominio de la frecuencia. Reconocimiento de patrones.
DisplayEs el medio empleado para entregar la
información medida por el dispositivo.
Numérica. Gráfica. Discreta. Continua. Permanente. Temporal. Auditiva. Visual.