TEMA DE LA SESIÓN DE CLASE ONLINE Sesión 1 Jinmi Lezama Calvo Instrumentación Biomédica Instrumentación Biomédica Pautas de la sesión online: Tiempo horas aproximado Silenciar su micrófono. Habilitar la cámara. 2 Realizar preguntas por el chat. Indicaré el momento en que responderé las preguntas hechas por el chat. La grabación de la sesión se cargará en Canvas. Instrumentación Biomédica Objetivo de la sesión online: ● Valorar la importancia de los dispositivos médicos en las diferentes áreas clínico-quirúrgicas de un centro de salud mediante el aprendizaje de la estructura y organización del equipamiento biomédico. Instrumentación Biomédica Contenidos: ● ● ● ● ● ● ● Introducción ¿Qué es instrumentación? Instrumentación Biomédica Equipos Biomédicos Diagramas de equipos biomédicos Sistemas de medición Mediciones a distancia Instrumentación Biomédica Motivación 7 Tecnologías Biomédicas (de la vida real) - CuriosaMente 177 (9 min) https://www.youtube.com/watch?v=DqtlGz2B4sg&ab_channel=CuriosaMente Instrumentación Biomédica Motivación Instrumentación Biomédica Saberes Previos: ¿Cuál es el principal equipo médico? ¿Cómo se utiliza los equipos médicos en la actual situación? ¿Cómo están compuestos los equipos? ¿Cuál creen que es el futuro de la Ingeniería Biomédica? https://jamboard.google.com/d/1tZkhEO83Ux57w8_PfbXH3drYwi3fWAV5lPYxBL5cfm0/edit?usp=sharing Instrumentación Biomédica ¿Qué es instrumentación? Instrumento: Dispositivo empleado para medir, registrar, controlar el valor de una magnitud que se desea observar. Instrumentación: Es el conjunto de ciencias y tecnologías mediante las cuales se miden cantidades físicas o químicas con el objeto de obtener información para su archivo, evaluación o actuación sobre lo sistemas de control automático. Instrumentación Biomédica ¿Qué es instrumentación? Sistema de medición Conjunto de elementos que forman un instrumento, capaz de convertir una variable física en una señal. Señal Es aquella muestra física que puede ser medida ya sea variable o constante en el tiempo. Instrumentación Biomédica Instrumentos El propósito fundamental del instrumento es aumentar la capacidad del ser humano. Ejemplos: • • • • • • Con la palanca se pueden levantar pesos mayores; Con la rueda, moverse más rápido; Con el tambor o la radio, comunicarse a mayores distancias; Con el microscopio, ver partículas más pequeñas; Con el telescopio, ver a distancias mayores “Los instrumentos permiten extender el alcance de los sentidos”. Instrumentación Biomédica Instrumentación Biomédica La Instrumentación Biomédica trata de los instrumentos empleados para obtener información o aplicar energía a los seres vivos, y también de los destinados a ofrecer una ayuda funcional o a la sustitución de funciones fisiológicas. Se habla, en consecuencia, de instrumentos, o equipos, para diagnóstico y monitorización, para terapia y electrocirugía, y para rehabilitación. Instrumentación Biomédica ¿Por qué estudiar la instrumentación biomédica? Dispositivos médicos son utilizados: • Diagnosticar la enfermedad • Tratamiento de enfermedades • Cuidado y monitoreo de pacientes Instrumentación Biomédica Instrumentación Biomédica ¿Qué es importante conocer acerca de los dispositivos médicos? • Aspectos tecnicos, diseño y desarrollo • Principios fisiológicos básicos • Aplicaciones clinicas • Seguridad y regulación ambiental Instrumentación Biomédica Sistema de un instrumento biomédico Los elementos en líneas punteadas son opcionales para algunas aplicaciones Instrumentación Biomédica Sistema de un instrumento biomédico SEÑAL DIGITAL SEÑAL ANALÓGICA Microcontrolador ADC Amplificación y filtrado Acondic ionamie nto VISUALIZACIÓN FFT TRANSMISIÓN Señales tomadas del paciente SEÑAL ECG FFT de la ECG PC Celular Instrumentación Biomédica Sistema de un instrumento biomédico Los elementos en líneas punteadas son opcionales para algunas aplicaciones Instrumentación Biomédica Componentes del sistema Magnitud. La cantidad física, propiedad o condición que mide el sistema. La accesibilidad es importante: • Interno (Ej. Presión de la sangre) • En la superficie del cuerpo (Ej. Electrocardiograma) • Emanan del Cuerpo (Ej. Radiación infraroja) • Derivado de una muestra de tejido (Ej. Sangre o biopsia) Instrumentación Biomédica Componentes del sistema Magnitud: Las magnitudes importantes pueden ser agrupados en: • • • • • • • • Biopotencial Presión Flujo Dimensiones (imagen) Desplazamiento (velocidad, aceleración y fuerza) Impedancia La temperatura Concentraciones químicas. Instrumentación Biomédica Sistema de un instrumento biomédico Los elementos en líneas punteadas son opcionales para algunas aplicaciones Instrumentación Biomédica Componentes del sistema Transductores / Sensores: Un transductor es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Un sensor es un dispositivo que convierte una magnitud fisíca en una salida electríca. El sensor debe ser no invasivo o mínimamente invasivo El sensor debe responder solo a la forma de energía presente en la magnitud, con exclusión de todos los demás. Instrumentación Biomédica Sistema de un instrumento biomédico Los elementos en líneas punteadas son opcionales para algunas aplicaciones Instrumentación Biomédica Componentes del sistema Acondicionamiento de señal Esta etapa se puede amplificar, filtrar o simplemente hacer coincidir la impedancia del sensor con la pantalla. A menudo, las salidas de los sensores se convierten a formato digital y se procesan mediante circuitos digitales especializados o microordenadores. Instrumentación Biomédica Sistema de un instrumento biomédico Los elementos en líneas punteadas son opcionales para algunas aplicaciones Instrumentación Biomédica Componentes del sistema Display de salida. Los resultados del proceso de medición deben mostrarse en una forma que el operador humano pueda percibir. La mejor forma para la exhibición puede ser: • Numérico o gráfico • Discreto o continuo • Permanente o temporal • Visual o auditivo Instrumentación Biomédica Sistema de un instrumento biomédico Los elementos en líneas punteadas son opcionales para algunas aplicaciones Instrumentación Biomédica Componentes del sistema Componentes auxiliares • Una señal de calibración con propiedades de la magnitud puede ser aplicado • Algunas formas de control o retroalimentación pueden ser requeridas, ajustar el sensor o el acondicionamiento de la señal, de forma automatica o manual. Instrumentación Biomédica Componentes del sistema Componentes auxiliares Los datos pueden ser almacenados (Data cruda o procesada o alarmas). Los principios de comunicación convencional se pueden utilizar a menudo para transmitir datos o pantallas remotas en las estaciones de enfermeria, centros médicos o las instalaciones. Instrumentación Biomédica Clasificación de Instrumentos Magnitud sensada • Presión • Flujo • Temperatura Principio de Transducción • Resistiva • Capacitiva • Electroquímicos • Ultrasonidos Sistema fisiológico • Sistema cardiovascular • Sistema Pulmonar • Sistema Nervioso Especialidad médica • Pediatría • Cardiología • Obstetricia • Radiología Instrumentación Biomédica Especificaciones Generales de equipos Las especificaciones mas usuales son: • Especificaciones del sensor y de la entrada • Especificaciones del Procesado de la señal • Especificaciones de la Salida • Especificaciones acerca de la Fiabilidad y posibles errores • Especificaciones Físicas y diversas Instrumentación Biomédica Características Estáticas de equipos • • • • • • Exactitud. Precisión Resolución Reproductibilidad Repetitividad Control estático Buena exactitud, Buena Precisión Buena exactitud, Pobre Precisión • • • • • Sensibilidad Desplazamiento del origen Linealidad Rangos de entrada Impedancia de entrada. Pobre exactitud, Buena Precisión Pobre exactitud, Pobre Precisión Instrumentación Biomédica Criterios de diseño de equipos de instrumentación biomédica Factores de la señal Sensibilidad Rango Entrada diferencial o absoluta Impedancia de entrada Respuesta transitoria o es frecuencia Exactitud Linealidad Factores del entorno Especificaciones Relación señal – ruido Estabilidad, temperatura, humedad, precisión, aceleración, vibraciones, radiaciones Requerimientos de potencia Tamaño, forma Medida Factores médicos Medida invasiva o no invasiva Requerimientos del interface Toxicidad de los materiales Radiaciones Disconformidad de los pacientes Factores económicos Coste Disponibilidad Garantía Requisitos de consumo Comparación con otros equipos Diseño inicial del instrumento Prototipos Pruebas Diseño Final del Instrumento Homologación Producción Instrumentación Biomédica Fuentes de entrada de medición Ej: Medición de una señal ECG 1. Entrada deseada: Tension ECG 2. Interferencia: ruido de tensión 60/50 Hz, corrientes de desplazamiento 3. Entrada modificada: Orientación de los cables del paciente, cuando el plano del cables es perpendicular al campo magnético, la interferencia magnética es máxima. Instrumentación Biomédica Instrumentación Biomédica Se inicia el desarrollo de los contenidos con ejemplos aplicados que faciliten la comprensión. Instrumentación Biomédica Aplicar lo aprendido: Elegir un equipo biomédico y realizar el esquema general de un equipo de instrumentación biomédica. Instrumentación Biomédica Conclusiones de la Sesión Expliquemos lo aprendido. El día de hoy revisamos de forma general los equipos biomédicos y la importancia de cada una de sus subsistemas. Nombre del curso Bibliografía Libro: Tucci, A. (2007). Instrumentacin Biomdica. Lulu. com. Webster, J. G. (Ed.). (2009). Medical instrumentation: application and design 4th . John Wiley & Sons. Gracias La ciencia puede divertirnos y fascinarnos pero es la ingeniería la que cambia el mundo. Isaac Asimov
