Bioisntruemntacion Biomedica.pptx

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 CONTENIDO: 

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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

BIOINSTRUMENTACIÓN BIBLIOGRAFÍA:  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 Instrumentation: A Practical Perspective of the Design, Construction, and Test of Medical Devices. New York : John Wiley, 2004. (681.762/P672).  BIANCHI, Giovanni. Electronic filter simulation & design. New York : McGraw-Hill, 2007.  WEBSTER, John G. Bioinstrumentation. New York: John Wiley, 2003.  NILSSON, James W. y RIEDEL, Susan A. Circuitos eléctricos. 7 ed . New Yersey : Prentice Hall, 2005. (621.3815/N712/7ed).  CARR, Joseph J. y BROWN, John M. Introduction to biomedical equipment technology. 4 ed. Upper Saddle River : Prentice Hall, 2001. (610.28/C311i).  BRONZINO, Joseph D. The biomedical engineering handbook : Medical devices and systems T.1. 3 ed. Boca Ratón : CRC/Taylor & Francis, 2006. (610.28/B863m/3ed./T1).  —. The biomedical engineering handbook : Tissue engineering and artificial organs T. 2. 3 ed. Boca Ratón : CRC /Taylor & Francis, 2006. (610.28/B863t/3.ed/T2).  —. The biomedical engineering handbook : Biomedical engineering fundamentals T. 3. 3 ed. Boca Ratón : CRC/Taylor & Francis, 2006. (610.28/B863b/3.ed/T3).  WILCHES, Mauricio. Bioingeniería. Medellín : Universidad de Antioquia. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica, 1991. (610.28/W667).

BIOINSTRUMENTACIÓN BIBLIOGRAFÍA: 

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ENDERLE, John D, BLANCHARD, Susan M. y BRONZINO, Joseph D. Introduction to biomedical engineering. San Diego : Academic Press, 2000. (610.28/E56i). NORTHROP, Robert B. Analysis and application of analog electronic circuits to biomedical instrumentation. Boca Ratón : CRC Press, 2004. (610.28/N877). —. Noninvasive instrumentation and measurement in medical diangnosis. Boca Ratón : CRC Press, 2002. (616.0752/N877n). PÉREZ, Reinaldo. Design of medical electronic devices. San Diego : Academic Press, 2002. (617.307/P438d). KHANDPUR, R.S. Biomedical Instrumentation: technology and applications. New York : McGraw-Hill, 2005. (610.28/K452). MOORE, James y ZOVRIDAKIS, George. Biomedical technology and devices handbook. Boca Ratón : CRC, 2004. (610.28/M821). ASTON, Richard. Principles of Biomedical instrumentation and measurement. Upper Saddle River : Prentice Hall , 1990. ARNAU, Antonio y Otros. Sistemas electrónicos de comunicaciones. Valencia : Universidad Politécnica de Valencia, 2000. Vol. 2. NORMANN, Richard. Principles of bioinstrumentation . New York : John Wiley, 1988. MALKIN, R. Medical instrumentation in the developing world. US: Ed. Engineering World Health, 2006 (610.28/M251)

http://bioinstrumentacion.eia.edu.co

CONCEPTOS GENERALES SOBRE BIOINSTRUMENTACIÓN En 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.

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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 Realimentación y control Fuente de potencia Medida

Transductor

Señal de calibración Radiación u otra energía

Acondicionam de señal

Almacenam de datos

Display

Salida

Transmisión de datos

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 

    

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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 Entrada deseada

Entrada interferente Entrada modificante

G1

G2

G3

+

salida

Técnicas de compensación 

Insensibilidad inherente.



Realimentación negativa.



Filtrado de la señal.



Entradas opuestas.

Medición Puede ser interna, externa o emanar del cuerpo.  Biopotenciales.  Presión.  Flujo.  Desplazamiento.  Impedancia.  Temperatura.  pH.  Propiedades físicas.  Concentraciones químicas.

Medición Medición

Rango

Frecuencia, Hz

Método

Flujo sanguíneo

1 - 300 mL/s

0 - 20

Flujómetro

Presión sanguínea

0 - 400 mmHg

0 - 50

Brazalete 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 - 10

Strain gage, impedancia, termistor

Temperatura

32 - 40 °C

0 - 0.1

Termistor, termocupla

Transductor Dispositivo que convierte una forma de energía en otra, generalmente eléctrica. 

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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.

Display Es el medio empleado para entregar la información medida por el dispositivo.        

Numérica. Gráfica. Discreta. Continua. Permanente. Temporal. Auditiva. Visual.