1. CONCEPTOS BASICOS DE BIOINSTRUMENTACION

Transcripción

1 1. CONCEPTOS BASICOS DE BIOINSTRUMENTACION Cuando se diseñan sistemas de instrumentación biomédica se aplican los mismos principios y limitaciones de la instrumentación industrial. Adicionalmente se debe tener en cuenta la anatomía y la fisiología del cuerpo humano. La seguridad para el paciente y el operador del equipo es el parámetro más importante, aun más que su propio funcionamiento. (IEC

2 1.1 OBJETIVOS DE LA INSTRUMENTACION MEDICA Ayudar al médico y al investigador a idear formas de obtener medidas del ser humano vivo que sean confiables y significativas.

3 1.2 CONDICIONES EN LA TOMA DE MEDIDAS FISIOLÓGICAS 1. No poner en peligro la vida del paciente. 2. No someter al individuo a extremo dolor e incomodidad. (Muchas técnicas de la instrumentación industrial no se pueden aplicar a las personas)

4 1.3 DIFICULTADES EN LA TOMA DE MEDIDAS BIOLOGICAS 1. Las relaciones entrada/salida no son deterministicas. Existe una relación deterministica siempre que un mismo valor de entrada produce siempre el mismo valor de salida

5 1.3 DIFICULTADES EN LA TOMA DE MEDIDAS BIOLOGICAS 2. Muchas variables fisiológicas importantes no son de fácil acceso a los instrumentos de medida. El gasto cardiaco medido en la arteria pulmonar (lts/min).

6 1.3 DIFICULTADES EN LA TOMA DE MEDIDAS BIOLOGICAS 3 Elevado grado de interacción entre las variables, hace prácticamente imposible mantener constante una variable mientras se mide la relación entre otras dos. Medir la P arterial manteniendo el consumo de O2 en cero durante una hora? O2 = 0 P arterial =?

7 1.3 DIFICULTADES EN LA TOMA DE MEDIDAS BIOLOGICAS 4 Algunas veces es difícil identificar quienes son las variables de salida y quienes las de entrada, debido a la presencia de uno o más lazos de realimentaciòn.

8 1.3 DIFICULTADES EN LA TOMA DE MEDIDAS BIOLOGICAS 5 El instrumento de medida afecta las medidas hasta el punto que no se puede representar fielmente las condiciones normales. (principalmente en mediciones invasivas).

9 1.4 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN BIOINSTRUMENTO ANALOGO X(t) SENSOR / ADECUA DOR DE SENAL X(t): bioseñal a medir y registrar. Sensor: dispositivo que convierte un tipo de energía en otra. Presión (mmhg) en ddp (mv). En instrumentación electrónica la salida es una señal eléctrica (v,i,r,c,l) Adecuador de Señal: Es necesario únicamente cuando la salida del sensor es el cambio en su R, C o L. Convierte estos cambios en ddp proporcional. FILTRADO ACTIVO Amplificador de Instrumentación: es un CI especializado en amplificar señales diferenciales y con unas características técnicas para rechazar el ruido de tipo eléctrico. Filtrado Activo: se utiliza para seleccionar un determinado espectro de frecuencia de la señal y para eliminar ruidos de 60/120 Hz. Procesamiento Análogo Adicional: Tal como derivar (para obtener la rapidez de cambio con respecto al t) o integrar la señal, para obtener otra señal a partir de la original (desplazamiento velocidad o viceversa). AMPLIFICA- DOR DE INSTRUMEN TACION PROCESA- MIENTO ANALOGO ADICIONAL Y(t) INDICADOR ANALOGO Indicador Análogo: Convierte la información electrónica en algo inteligible para el ser humano, que pueda ser percibido por uno de sus sentidos (vista u oído). Por ejemplo si se esta midiendo temperatura la ddp a la entrada del indicador análogo se convierte en una lectura en ºC presentada por medio de un voltímetro de aguja, en un registro grafico de papel térmico. Si se estudian señales de FCG, la salida debe ser audible a través de parlantes o auriculares. Y(t)=K X(t)

10 1.5 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN BIOINSTRUMENTO DIGITAL CON LOGICA CABLEADA Y(t) CAD DECODIFI- CADOR DRIVER DE DISPLAY INDICADOR DIGITAL Y(t): Señal análoga eléctrica debidamente tratada y que es proporcional a la señal a medir X(t). CAD: Convertidor Análogo/Digital. Convierte la información análoga a formato binario codificado, por ejemplo BCD. Decodificador: Convierte la información binaria a formato decimal, fácil de entender para el ser humano, por ejemplo decodificador BCD. Driver de Display: Amplifica la corriente a la salida del decodificador para manejar display de 7 segmentos LEDs o pantallas LCD. Algunas veces viene incluido en el CI del decodificador. Indicador Digital: Display a 7 segmentos o pantallas LCD.

11 1.5 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN BIOINSTRUMENTO DIGITAL CON LOGICA CABLEADA

12 1.6 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN BIOINSTRUMENTO DIGITAL CON LOGICA PROGRAMADA Y(t) CAD MICROCON- TROLADOR Microcontrolador: CI programable que contiene CPU, RAM, ROM, ALU, etc. Es un computador en un chip. Permite no solo presentar la información, sino que mediante programación puede suministrar información adicional sobre el estado de la bioseñal. Por ejemplo en un cardiotacómetro, si la FC < 30 ppm puede indicar Bradicardia y si es superior a 100 ppm Taquicardia. INDICADOR DIGITAL

13 1.6 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN BIOINSTRUMENTO DIGITAL CON LOGICA PROGRAMADA MONITOR DE SIGNOS VITALES SENSOR

14 1.7 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN BIOINSTRUMENTO VIRTUAL BIOPAC RESEARCH MP15O BIOPAC: SISTEMA DE ADQUISICION Y TRATAMIENTO DIGITAL DE BIOSEÑALES Y(t) MODULO UIM CANALES ANALOGOS 16 CANALES DIGITALES 2 SALIDAS ANALOGAS MODULO MP 150 ETHERNET ACKv3.7

15 1.7.1 FOTOGRAFIA DEL SISTEMA COMPLETO BIOPAC RESEARCH MP15O

16 1.7.2 PANEL FRONTAL DEL REGISTRO DE SEÑALES ECG BIOPAC RESEARCH MP15O

17 1.8 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN BIOINSTRUMENTO VIRTUAL ENTORNO LABVIEW DE NATIONAL INSTRUMENTS

18 1.8.1 PANEL FRONTAL DE UN INSTRUMENTO VIRTUAL DISEÑADO CON LABVIEW