INTRODUCCION BIOMECATRONICA NAYIBE CHIO CHO. ING. NAYIBE CHIO CHO HABILIDAD PERSONAL Capacidad de hablar los idiomas de la ingeniería y de la medicina.

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1 INTRODUCCION BIOMECATRONICA NAYIBE CHIO CHO

2 ING. NAYIBE CHIO CHO HABILIDAD PERSONAL Capacidad de hablar los idiomas de la ingeniería y de la medicina

3 ING. NAYIBE CHIO CHO HABILIDAD TECNICA Ciencias básicas: matemáticas, física y química Ciencias de la medicina: fisiología Ingeniería: adquisición de datos, análisis de la señal, instrumentación, estadística, mecánicos, entre otros.

4 ING. NAYIBE CHIO CHO CONTENIDO Conceptos Básicos Las señales Eléctricas de origen biológico. Sistemas de acondicionamiento de señales de origen biológico. Procesamiento digital de señales de origen biológico. Equipos Médicos

5 ING. NAYIBE CHIO CHO EVALUACION Primer 50% /100% –Trabajo de Investigación 45% –Tareas - Seminario – Exposiciones – Asistencia 30% –Laboratorios 25% Segundo 50% /100% –Tareas – Exposiciones – Seminario – Asistencia 20% –Laboratorios 20% –Proyecto Final 60%

6 ING. NAYIBE CHIO CHO BIBLIOGRAFIA Akay, Metin. Time frequency and wavelets in biomedical signal procesing. IEE Press.1995 Aston, Richard. Principles of biomedical instrumentation and measurement. Merril.1990 Bolton, W. Mediciones y Pruebas Eléctricas y Electrónicas. Alfaomega.1996 Brown, BH. Medical physics and biomedical engineering. Institue of physics.2002 Cooper, William. Instrumentación Electrónica Moderna y Técnicas de medición. Prentice Hall. 1991 Cromwell, Leslie. Instrumentación y medidas biomédicas. Marcombo. 1990 Dubin, Dale. Electrocardiografía práctica: lesión, trazado e interpretación. Interamerciana. 1976 Enderle, John. Introduction to biomedical engineering. Academic press. 2000 Faulkenberry, LM. Introduccion a los amplificadores operacionales con aplicaciones a CI lineales Fink, Daniel. Manual de Ingeniería Electrónica. McGrawHill.1992 Gutierrez, Cirlos. Principios de Anatomía, fisiología e higiene. Limusa. 2006 Pérez, Miguel. Instrumentación Electrónica. Thomson.2004 Restrepo, Nora. Electrocardiografía. Universidad de Antioquia.1991. Vélez, Hernán. Cardiología. CIB.2002 Vélez, Hernán.Fundamentos de Medicina.CIB.1996 Webster, John. Medical Instumentation. John wiley. 1998 Wilches, Mauricio. Bioingeniería. Universidad de Antioquia.1993 Wolf, Stanley. Guía para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio. Prentice Hall. 1992 -. Introducción a la Bioingeniería. Marcombo.1988

7 ING. NAYIBE CHIO CHO BIBLIOGRAFIA Eugene N. Bruce. Biomedical Signal Processing and Signal Modeling Wiley Seriesin Telecommnunicaions and Signal Procesing. ed: John Wiley & Sons, INC BH Brown PV Lawford RH SmallWood DC Barber. Medial Physics and Biomedical Engineering. Institute of Physics Publishing. Bristol and Philadelphia. Edward Shortliffe Leslie Perreault. Medical Informatics. ed: Springer Robert B Northrop. Noninvasive Instrumentation and Measurement in Medical Diagnosis ed CRC Press. Reinaldo Perez. Design of Medical Electronic Devices. ed: Academic Press Gail Baura. Sustem Theory and Practical Applications of Biomedical Signals. IEEE Press Series in Biomedical Engineering. Vinay Ingle, John Proakis. Digital Signal Processing Using Matlab. Bookware companion Series. Sanjitk K Mitra. Digital Signal Processing Laboratory Using Matlab..Mc graw Hill Sanjitk K Mitra. Digital Signal Processing. Mc graw Hill William Press Saul Teukolsky. Numerical Recipes in C. Cambridg University Press. Jon b Olansen Eric Rosow. Virtual Bio-Instrumentation. Prentice Hall.

8 ING. NAYIBE CHIO CHO PROYECTO FINAL FICHA –Nombre del proyecto –Objetivo –Objetivos Específicos –Descripción del problema –Diagrama de Bloques –Integrantes : 2

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10 Conceptos Básicos Aplicaciones de la Ingeniería en el campo médico. Bioelectricidad. Diferentes tipos de registros de señales bioeléctricas.

11 ING. NAYIBE CHIO CHO DEFINICIONES La Ingeniería Biomédica une la ingeniería, la medicina y la biología, buscando : – Mejorar la salud del hombre – Entender los sistemas vivos – Desarrollo de nuevos dispositivos, algoritmos, procesos y sistemas

12 ING. NAYIBE CHIO CHO BIOINGENIERIA? Une los principios de la ingeniería, sus herramientas y la tecnología para aplicarlos a problemas de la Biología y Medicina Objetivo :Dar soluciones del área de la salud mediante aplicaciones tecnológicas

13 ING. NAYIBE CHIO CHO La bioingeniería une la física, química, matemáticas, computación y principios de ingeniería, buscando : –Prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades –Desarrollo de materiales, de procesos, de implantes, de dispositivos y de acercamientos informáticos

14 ING. NAYIBE CHIO CHO La Bioingeniería es un área interdisciplinaria del conocimiento que tiene por objetivo atender la demanda creciente de tecnologías para las Ciencias de la Vida a través de la aplicación de técnicas, métodos y otros recursos propios de las Ciencias Técnicas y las Ciencias Exactas.

15 ING. NAYIBE CHIO CHO Una de las definiciones más aceptadas de Bioingeniería es aquella propuesta en 1972 por el "Committes of the Engineer's Joint Council" de los Estados Unidos: "La Bioingeniería es la aplicación de los conocimientos recabados de un fértil cruce entre la ciencia ingenieríl y la médica, tal que a través de ambas pueden ser plenamente utilizados para el beneficio del hombre".

16 ING. NAYIBE CHIO CHO Otra definición data por Heinz Wolff en 1970, es la siguiente: "La Bioingeniería consiste en la aplicación de las técnicas y las ideas de la ingeniería a la biología, y concretamente a la biología humana. El gran sector de la Bioingeniería que se refiere especialmente a la medicina, puede llamarse más adecuadamente Ingeniería Biomédica".

17 ING. NAYIBE CHIO CHO Duvemey (1770), estimulación eléctrica del músculo de la rana. Albrecht Von Haller (1756) principios fundamentales de la función nerviosa periférica. Galvani (1791) demuestra que el organismo genera electricidad asociada a la actividad muscular. Alesandro Volta (1793) Describe la corriente eléctrica Finales del siglo XIX. Esposos Curie. El Radio, Roetgen. los Rayos X. Einthoven en 1903. electrocardiógrafo. La Ingeniería Biomédica, la Física Médica y la Biofísica nacen hacia 1930, en Europa y EE.UU.

18 ING. NAYIBE CHIO CHO BIOMECATRONICA Combinación de la mecánica y electrónica aplicada a materiales vivos Integración de sensores en equipos y procesos Involucra : Robótica, biosistemas, control, diseño, sistemas de mando, entre otros

19 ING. NAYIBE CHIO CHO APLICACIONES Biomateriales Ingeniería Biomédica Ingeniería Hospitalaria Biomecánica Imágenes Médicas Bioóptica Biosensores Ingeniería Clínica Ingeniería de Rehabilitación

20 ING. NAYIBE CHIO CHO APLICACIONES Procesamiento de señales biológicas Organos Artificiales Informática Médica Telemedicina Bioinstrumentación Cirugía Invasiva

21 ING. NAYIBE CHIO CHO TAREA 1 –Grupos de máximo 3 –Escoger tres aplicaciones mencionadas o diferentes –Realizar una presentación para el miércoles 31 de Enero –Tiempo (20 minutos máximo)

22 ING. NAYIBE CHIO CHO BIOELECTRICIDAD Ley de Coulomb Campo Eléctrico Dipolo Eléctrico Potencial Eléctrico Condensadores Ley de Ohm Propiedades eléctricas de las membranas biológicas

23 ING. NAYIBE CHIO CHO TAREA 2 –En forma individual buscar cada una de las definiciones sobre BIOELECTRICIDAD y realizar un trabajo que deben entregar a mano en hojas exámen –Entrega : Febrero 2

24 ING. NAYIBE CHIO CHO Diferentes tipos de registros de señales bioeléctricas Impedancia Acústicas Magnéticas Mecánicas Químicas Opticas Eléctricas

25 ING. NAYIBE CHIO CHO Impedancia La impedancia eléctrica de los tejidos contiene información como : volúmen, composición, distribución sanguínea, actividad del sistema nervioso, etc. La señal se genera inyectando en el tejido corrientes senoidales de frecuencias entre 50 Khz y 1 Mhz y corrientes de 20 microamperios a 20 miliamperios

26 ING. NAYIBE CHIO CHO Estas mediciones se realizan con 4 electródos, dos conectados a la fuente de corriente y los otros se ubican en el tejido para medir la caída de voltaje generado por la corriente y la impedancia del tejido

27 ING. NAYIBE CHIO CHO Acústicos Flujo de sangre en el corazón o válvulas cardiácas Flujo de aire a través de las vías aéreas superiores e inferiores (tos, ronquidos, sonidos pulmonares) Contracción muscular Se obtienen utilizando transductores acústicos como micrófonos o acelerómetros

28 ING. NAYIBE CHIO CHO Magnéticas El Cerebro, corazón y pulmones producen campos magnéticos débiles

29 ING. NAYIBE CHIO CHO Mecánicas Desplazamiento, señales de flujo, presión, etc Se obtienen a través de transductores y se debe realizar en el lugar exacto donde se origina debido a que es una señal que no se propaga. Invasiva

30 ING. NAYIBE CHIO CHO Químicas Señales de muy baja frecuencia Medición de la concentración de iones dentro y en las vecindades de una célula por medio de electródos

31 ING. NAYIBE CHIO CHO Opticas La oxigenación sanguínea puede estimarse midiendo la luz transmitida y reflejada por los tejidos in vitro o e vivo a distintas longitudes de onda. Puede obtenerse información acerca del feto midiendo la fluorescencia del líquido amniótico

32 ING. NAYIBE CHIO CHO Eléctrica Membranas que envuelven las células biológicas : nervios, músculos, células glandulares Células responden a un estímulo, potencial eléctrico a través de su membrana registra cambios reversibles llamado potencial de acción

33 ING. NAYIBE CHIO CHO Existen registro bioeléctricos desde principios del siglo XIX – Galvani Las señales bioeléctricas se originan de la diferencia de potencial eléctrico que existe entre el interior y el exterior de una célula La membrana celular (lípidos y proteínas) tiene aproximádamente 10 nm

34 ING. NAYIBE CHIO CHO La membrana es un dieléctrico semipermeable que permite el intercambio selectivo de iones. En condiciones de equilibrio no existe fuerza neta en ninguna dirección. Existirá el potencial transmembrana dado por la ecuación de Nernst En estado de reposo las células musculares y nerviosas mantienen un potencial de membrana de -60 a -90 mV, con el interior negativo respecto del exterior. Campo eléctrico es de alrededor de 10 MV/m

35 ING. NAYIBE CHIO CHO SEÑALES

36 ING. NAYIBE CHIO CHO

37 SISTEMA BIOLÓGICO VS SISTEMA DE CONTROL Sistema nervioso SNC Sistema Endocrino SEN Coordinación e integración SRO Ventilación SCV SGI SRN TEJIDOS Sistema Reproductor Sistema Locomotor Ingesta Excreción Entradas Salidas