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 siminifr@clap.ops-oms.org www.nib.fmed.edu.uy

Ing. Biomédica - Proyecto Equipos relevados o conocidos: .........

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 + 0.10 V corriente de carga 1.7 mA

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 60 000 ciclos con descarga 0.5% (0.48 mAh) son 100 años, lo que permite recarga no diaria

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

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

IB

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

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

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

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

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.

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

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

Ing. Biom. / Sist. Vestibular esquema de proyecto

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

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

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

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)

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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)

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

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

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

Ing. Biom. / Estim. magnética circuito básico: C, thyristor y espira RLC oscilante crea corriente exp. sin. bifasica vuelve energía por D, para reducir disipación http://www.biomag.helsinki.fi/tms/basic.html

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