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BIOINSTRUMENTACIÓN OBJETIVO GENERAL Construir sistemas básicos de instrumentación de variables fisiológicas usando principios de medición y conceptos de.

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1 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.

2 BIOINSTRUMENTACIÓN METODOLOGÍA Clases magistrales Clases magistrales Encuadre Encuadre Análisis Análisis Diseño Diseño Simulación Simulación Laboratorios Laboratorios Aprendizaje basado en proyectos Aprendizaje basado en proyectos Seminario investigativo alemán Seminario investigativo alemán Proyecto integrador Proyecto integrador

3 BIOINSTRUMENTACIÓN CONTENIDO: CONTENIDO: Conceptos generales sobre Bioinstrumentación Conceptos generales sobre Bioinstrumentación Mediciones del sistema cardiovascular y respiratorio Mediciones del sistema cardiovascular y respiratorio Medición de biopotenciales Medición de biopotenciales Seguridad eléctrica Seguridad eléctrica Fundamentos de la Bioinstrumentación virtual Fundamentos de la Bioinstrumentación virtual

4 BIOINSTRUMENTACIÓN LABORATORIOS: Sensor de conductividad Sensor de conductividad Práctica con transductores (2) Práctica con transductores (2) Amplificadores y filtros activos Amplificadores y filtros activos Transductor de temperatura Transductor de temperatura Colorímetro elemental Colorímetro elemental Medidor de pH Medidor de pH Ruidos cardiacos Ruidos cardiacos

5 BIOINSTRUMENTACIÓN LABORATORIOS: Neumotacómetro básico Neumotacómetro básico Amplificador de Biopotenciales Amplificador de Biopotenciales Sistema de biotelemetría (2) Sistema de biotelemetría (2) Práctica de seguridad eléctrica Práctica de seguridad eléctrica Diseño de un instrumento virtual Diseño de un instrumento virtual Medición y control por medio de PC Medición y control por medio de PC Sistema de Bioinstrumentación virtual Sistema de Bioinstrumentación virtual

6 BIOINSTRUMENTACIÓN EVALUACIÓN: Examen parcial: 15% Examen parcial: 15% Laboratorios: 30% Laboratorios: 30% Proyecto integrador: 15% Proyecto integrador: 15% Seminarios: 10% Seminarios: 10% Examen final: 30% Examen final: 30%

7 BIOINSTRUMENTACIÓN BIBLIOGRAFÍA: WEBSTER, John G. Medical instrumentation: application and design. 4 ed. New Jersey : John Wiley, WEBSTER, John G. Medical instrumentation: application and design. 4 ed. New Jersey : John Wiley, WEBSTER, John G. Medical instrumentation: application and design. 3 ed. New Jersey : John Wiley, (610.28/M489). WEBSTER, John G. Medical instrumentation: application and design. 3 ed. New Jersey : John Wiley, (610.28/M489). CLARK, Cory. LabVIEW digital signal processing: and digital communications. New York : McGraw-Hill, CLARK, Cory. LabVIEW digital signal processing: and digital communications. New York : McGraw-Hill, 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, ( /P672). 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, ( /P672). BIANCHI, Giovanni. Electronic filter simulation & design. New York : McGraw-Hill, BIANCHI, Giovanni. Electronic filter simulation & design. New York : McGraw-Hill, WEBSTER, John G. Bioinstrumentation. New York: John Wiley, WEBSTER, John G. Bioinstrumentation. New York: John Wiley, NILSSON, James W. y RIEDEL, Susan A. Circuitos eléctricos. 7 ed. New Yersey : Prentice Hall, ( /N712/7ed). NILSSON, James W. y RIEDEL, Susan A. Circuitos eléctricos. 7 ed. New Yersey : Prentice Hall, ( /N712/7ed). CARR, Joseph J. y BROWN, John M. Introduction to biomedical equipment technology. 4 ed. Upper Saddle River : Prentice Hall, (610.28/C311i). CARR, Joseph J. y BROWN, John M. Introduction to biomedical equipment technology. 4 ed. Upper Saddle River : Prentice Hall, (610.28/C311i). BRONZINO, Joseph D. The biomedical engineering handbook : Medical devices and systems T.1. 3 ed. Boca Ratón : CRC/Taylor & Francis, (610.28/B863m/3ed./T1). BRONZINO, Joseph D. The biomedical engineering handbook : Medical devices and systems T.1. 3 ed. Boca Ratón : CRC/Taylor & Francis, (610.28/B863m/3ed./T1).. The biomedical engineering handbook : Tissue engineering and artificial organs T ed. Boca Ratón : CRC /Taylor & Francis, (610.28/B863t/3.ed/T2).. The biomedical engineering handbook : Tissue engineering and artificial organs T ed. Boca Ratón : CRC /Taylor & Francis, (610.28/B863t/3.ed/T2).. The biomedical engineering handbook : Biomedical engineering fundamentals T ed. Boca Ratón : CRC/Taylor & Francis, (610.28/B863b/3.ed/T3).. The biomedical engineering handbook : Biomedical engineering fundamentals T ed. Boca Ratón : CRC/Taylor & Francis, (610.28/B863b/3.ed/T3). WILCHES, Mauricio. Bioingeniería. Medellín : Universidad de Antioquia. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica, (610.28/W667). WILCHES, Mauricio. Bioingeniería. Medellín : Universidad de Antioquia. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica, (610.28/W667).

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

9 CONCEPTOS GENERALES SOBRE BIOINSTRUMENTACIÓN En el pasado predominaba la malicia indígena del médico Hoy predomina la BIOINSTRUMENTACIÓN la BIOINSTRUMENTACIÓN

10 La Bioinstrumentación implica Selección o diseño del instrumento acorde al tipo de examen. Selección o diseño del instrumento acorde al tipo de examen. Conectar el instrumento a una red de alimentación. Conectar el instrumento a una red de alimentación. Calibración del instrumento. Calibración del instrumento. Hacer la medición en el rango y con el dispositivo adecuados. Hacer la medición en el rango y con el dispositivo adecuados. Analizar cuidadosamente los resultados. Analizar cuidadosamente los resultados. Etc. Etc.

11 Sistema de Bioinstrumentación generalizado Transductor Acondicionam de señal Acondicionam de señal Transmisión de datos Transmisión de datos Almacenam de datos Almacenam de datos Display Medida Salida Radiación u otra energía Radiación u otra energía Señal de calibración Señal de calibración Realimentación y control Realimentación y control Fuente de potencia Fuente de potencia

12 Modos de operación Modo directo e indirecto. Modo directo e indirecto. Modo muestreado y continuo. Modo muestreado y continuo. Transductores generadores y moduladores Transductores generadores y moduladores Análogo y digital. Análogo y digital. Modo en tiempo real y diferido. Modo en tiempo real y diferido. Modo de diferencial o absoluto. Modo de diferencial o absoluto.

13 Restricciones en las mediciones médicas Rangos de la medición Rangos de la medición Rangos de frecuencia Rangos de frecuencia Muchos sistemas vivos son inaccesibles. Muchos sistemas vivos son inaccesibles. Un sistema biológico no es posible apagarlo. Un sistema biológico no es posible apagarlo. Las señales no son determinísticas. Las señales no son determinísticas. Las mediciones fisiológicas resultan de interacciones entre sistemas no del todo conocidas. Las mediciones fisiológicas resultan de interacciones entre sistemas no del todo conocidas. Es difícil establecer los rangos seguros de energía aplicada Es difícil establecer los rangos seguros de energía aplicada

14 Clasificación de los Bioinstrumentos Variable física convertida por el transductor. Variable física convertida por el transductor. Principio de transducción. Principio de transducción. Sistema fisiológico. Sistema fisiológico. Especialidades médicas clínicas. Especialidades médicas clínicas.

15 Entradas interferente y modificante + G1 G2 G3 salida Entradadeseada Entradainterferente Entradamodificante

16 Técnicas de compensación Insensibilidad inherente. Insensibilidad inherente. Realimentación negativa. Realimentación negativa. Filtrado de la señal. Filtrado de la señal. Entradas opuestas. Entradas opuestas.

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

18 Medición MediciónRango Frecuencia, Hz Método Flujo sanguíneo mL/s Flujómetro Presión sanguínea mmHg Brazalete y auscultador o strain gage Gasto cardíaco L/min Fick, dilución colorante Electrocardiografía mV Electrodos superficiales Electroencefalografía V Electrodos cuero cabelludo Electromiografía mV Electrodos de aguja o superficiales Electroretinografía V Electrodos de contacto pH Electrodo de pH pCO mmHg Electrodo de pCO 2 pO2pO2pO2pO2 30 to 100 mmHg Electrodo de pO 2 Neumotacografía L/min Neumotacómetro Tasa respiratoria respiros/min Strain gage, impedancia, termistor Temperatura °C Termistor, termocupla

19 Transductor Dispositivo que convierte una forma de energía en otra, generalmente eléctrica. Debe ser lo menos invasivo posible. Debe ser lo menos invasivo posible. Responder a la forma de energía presente en la medición. Responder a la forma de energía presente en la medición. Esta compuesto por un elemento sensor primario y transductor a voltaje. Esta compuesto por un elemento sensor primario y transductor a voltaje.

20 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. Amplificación. Filtrado. Filtrado. Acople de impedancias. Acople de impedancias. Conversión A/D. Conversión A/D. Promediado para reducir ruido. Promediado para reducir ruido. Conversión al dominio de la frecuencia. Conversión al dominio de la frecuencia. Reconocimiento de patrones. Reconocimiento de patrones.

21 Display Es el medio empleado para entregar la información medida por el dispositivo. Numérica. Numérica. Gráfica. Gráfica. Discreta. Discreta. Continua. Continua. Permanente. Permanente. Temporal. Temporal. Auditiva. Auditiva. Visual. Visual.


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