Ingeniería Biomédica Proyecto

Presentación del tema: "Ingeniería Biomédica Proyecto"— Transcripción de la presentación:

1 Ingeniería Biomédica www.nib.fmed.edu.uy Proyecto
22 de octubre de 2002 Prof. Agr. Franco Simini Núcleo de Ing. Biomédica Facultades Medicina e Ingeniería

2 Ing. Biomédica - Proyecto
Equipos relevados o conocidos:

3 Ing. Biomédica - Proyecto
Particularidades respecto a instr. general Magnitudes pequeñas Frecuencias bajas Dificultad de acceso (transductores) Variabilidad biológica Complejidad de interacción biológica Complejidad de presentación: imágenes Preservar la seguridad del paciente

4 Ing. Biomédica - Proyecto
Equipo biomédico Estudio del fenómeno a medir Modelo de sistema Integración de partes (transductores..) Seguridad del paciente y operador Proyecto y programación Pruebas

5 Ing. Biomédica - Proyecto
Clasificación de instrumentos biomédicos por magnitud estimada (pres., temp., etc.) por principio físico (R, US, electroquím.) por sistemas (cardiov., SNC, pulmón.) por especialidad (CTI, radiología, etc.) sostiene vida / diagnóstico / prótesis por magnitud estimada imágenes / señales

6 Ing. Biomédica - Proyecto
Ingeniería ? Tareas de proyecto específico Tecnologías integradas Evaluación de costos y beneficios Investigación con fin práctico

7 Ing. Biomédica - Proyecto
Biología ? Potenciales eléctricos Procesos vitales Sistemas de regulación

8 Ing. Biomédica - Proyecto
Medicina ? Concepto de prueba diagnóstica Prótesis Acciones terapéuticas Instrumentos para ejercer la medicina

9 Ing. Biomédica - Proyecto
Ejemplo: Solución de largo plazo para la alimentación de dispositivos implantados (marcapasos) Goto et al. IEEE tr. BME julio 2001

10 Ing. Biom. / Fuente implantable
Fuente ubicada en el cuerpo Libertad de movimientos Transmisión de E desde exterior Recarga fácil

11 Ing. Biom. / Fuente implantable
datos biológicos a tener en cuenta piel 37 º - calentar menos de 2º transmitancia de la piel datos físicos 3V constantes EM interfiere luz: día de sol 100 mW/cm2

12 Ing. Biom. / Fuente implantable
proyecto exterior: infrarrojo cercano (NIR) 810 nm fuente laser, colimador, 20 mW/cm2 implantado: fotodiodos en serie 0.6 A/W, 2 cm2 , diodo batería Li recargable

13 Ing. Biom. / Fuente implantable
verificación biológica fotodiodos cubiertos con película transm. 92% piel del ratón 0.8 mm fotodiodos subcutáneos con contactos ext. medida de transmitancia de la piel rata: 64% medida de aumento de T < 2º

14 Ing. Biom. / Fuente implantable
verif. física: test de carga batería implantada carga con marcapasos 65 lpm, -5V, 0.4 ms corazón: resistor 470 Ω, 15 minutos eficiencia de conversión PV.I / PLi = 20% volt.: 2.76 V V corriente de carga 1.7 mA

15 Ing. Biom. / Fuente implantable
verificación global prevista marcapaso 20 µA, 24 h son 0.48 mAh son 17 min a 1.7 mA descarga de 0.48 mAh implica ∆V=0.6 mV bat de Li es 2.8 V, cambia cuando 2.0 V ciclos con descarga 0.5% (0.48 mAh) son 100 años, lo que permite recarga no diaria

16 Ing. Biom. / Fuente implantable
ajustes para humanos piel transmite 10%-20% (no 64%) entonces 10 cm2 de fotodiodos luz solar con filtros

17 Ing. Biom. / Fuente implantable
circuito electrónico batería Li marcapasos biología de la piel óptica métodos de medida ==> solución de Ing. Biomédica - Proyecto

18 IB

19 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
Proyectar un equipo de evaluación automática de la respuesta del sistema vestibular a un estímulo de seguimiento ocular Ojos siguen un blanco móvil Evaluar función de transferencia

20 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
modelo del fenómeno transductores adquisición circuitos y seguridad procesamiento presentación resultados

21 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
laberinto del oído medio tiene 5 órganos las 2 máculas 3 canales semicirculares que sensan acc.

22 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
integración de señales IN: vestib, visual, propioceptivo, audio, tactil, etc. OUT: mov. de ojos, postura, tono muscular FEEDBACK: del procesador central a los procesadores periféricos de las señales

23 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
test del sistema vestibular sensación subjetiva del paciente medidas objetiva de actividad refleja la interacción visual - vestibular es la más fácil de evaluar, como indicador del estado del sistema vestibular.

24 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
señal de posición de los ojos: EOG electrooculografía dibujo

25 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
posibles estímulos del paciente: estimulacón calórica del oído blanco móvil (predecible y no predecible) cilindro a rayas que rueda silla rotatoria movimiento de cabeza

26 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
esquema de proyecto

27 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
partes de circuito amplificadores de ENG blanco móvil a 1 m 1 m de ancho opcionales: silla, motor de pasos, transductor de posición de cabeza

28 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
Núcleo de T. real: generación del estímulo A/D presentación de señales atención teclado manejo excepciones señales a disco

29 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
Otras tareas pre y post calibración análisis de señales informe clínico

30 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
Integración de partes: PC A/D standard Control de motor de pasos a desarrollar: tarjeta de ampl. de EOG norma PCI tarjeta de comando y barra de LED´s silla (opcional)

31 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
elección de base de tiempos sincronismo de pantalla ? timer externo ? timer del PC ?

32 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
ejemplo de señales Izd, Der y blanco

33 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
respuesta a estímulo predecible 0.3Hz, 0.6Hz ganancia y fase determinados por mínimos cuadrados gráfica

34 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
movimiento sacádico estimación automática de latencias

35 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
estímulo no predecible suma de: 0.2 Hz a=20 0.8 Hz a=30 1.2 Hz a=100 ejemplos de señales y respuesta

36 Ing. Biom. / Sist. Vestibular
respuesta lineal del sistema vestibular a cada f su Ampl. y fase espectro de señal de respuesta informe

37 Ing. Biom. / Mec. ventilatoria
Proyectar un equipo de evaluación automática de los parámetros de la mecánica ventilatoria Resistencia de vías aéreas Complacencia de pulmones Trabajo respiratorio Tiempo insp. y espir.

38 Ing. Biom. / Mec. ventilatoria
modelo del fenómeno transductores adquisición circuitos y seguridad procesamiento presentación resultados

39 Ing. Biom. / Mec. ventilatoria
modelo RC flujo de aire = I ∆ P (boca - esof) = V R, C dibujo

40 Ing. Biom. / Mec. ventilatoria
transductores piezoresistivos alimentados 8V V prop a Pres (gráfica) (dibujo Microswitch)

41 Ing. Biom. / Mec. ventilatoria
adquisición 8 bits = 256 niveles 20 muestras por ciclo resp ~ 15 ciclos resp por min 20 x 15 = 300 por min = 5 Hz 3 señales, 15 ciclos resp. < 1 Kmuestras

42 Ing. Biom. / Mec. ventilatoria
circuitos y seguridad adaptación de señales de flujo y presión (offset yganancia) para elA/D separación galvánica (fuente y señal) prueba de aislamiento (3000 V) medida fugas (< 1 mA para RN, <10 mA)

43 Ing. Biom. / Mec. ventilatoria
procesamiento: NTR (núcl. tiempo real) conversión A/D atención de usuario (parámetros, inicio, fin) guardado en memoria y disco cálculos R, C, W, tiempos presentación en pantalla

44 Ing. Biom. / Mec. ventilatoria
procesamiento: pre y post procedimiento datos del paciente calibración informe presentación resultados a/de repositorios historias clínicas

45 Ing. Biom. / Tom. Impedancia
problema médico medida imp. IMPEMAT multiplexar circuitos reconstrucción tomográfica circuitos y programas presentación y proc. imágenes

46 Ing. Biom. / Estim. magnética
circuito básico: C, thyristor y espira RLC oscilante crea corriente exp. sin. bifasica vuelve energía por D, para reducir disipación

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48 Ing. Biom. Curso semestral Seminario sem. Proyecto fin de carrera
Maestría 2002