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

Jersey : John Wiley, 1998. (610.28/M489). CLARK, Cory. LabVIEW digital signal processing: and digital communications. New

York : McGraw-Hill, 2005. PRUTCHI, D. NORRIS, M. Design and Development of Medical Electronic

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BIANCHI, Giovanni. Electronic filter simulation & design. New York : McGraw-Hill, 2007.

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World Health, 2006 (610.28/M251)

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.