TEMAS 1 Y 2 PARTE 2/8 | CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS BIOMÉDICOS (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería Biomédica - 3º curso
Asignatura Equipos de monitorización, diagnóstico y terápia
Profesor X.R.
Año del apunte 2015
Páginas 10
Fecha de subida 25/03/2015 (Actualizado: 25/03/2015)
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Podemos aplicar lo que nos dice el fabricante si realmente hemos cumplido una serie de cosas: a) que el equipo funcione y se utilice correctamente b) seguir las instrucciones del fabricante … Hay que leerse la letra pequeña para entender las especificaciones .
Si suponemos que el pulso de esta persona va a 75 latidos por minuto, a que valor real puede ir su pulso? 75𝑙𝑎𝑡𝑖𝑑𝑜𝑠 ± 3% ± 1𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑜 𝑚𝑖𝑛 ±3% ± 1𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑜 ± 3% ∗ 𝐿 + 1𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑜 ± 0,03 ∗ 75 + 1 ≈ ±3 !"!"#$%&' !"# ± !!"#$%&' !"# Intentan darnos una idea de la dinamica de una señal en funcion del tiempo.
Si el sistema es lineal, la respueta se puede caracterizar por su funcion de transferencia. Los sistemas, las funciones de transferencias como ya sabemos suelen ser paso-bajo o paso-banda. El tema es que cuando nosotros tenemos un sistema x(t) à y(t); y(t) sera una función de x(t). Si esta funcion es lineal, en medio podemos poner una H(f); solo y solo si esta función es lieneal (que normalmente lo será o lo aproximaremos). Un sistema de caracterizar esta H(f) si no la conocemos muy bien, es aplicando una delta(t) y cuando lo hacemos, a la salida del sistema tenemos la respuesta impulsional del sitema.
Esto seria la H(f) de un sistema paso-banda. La ganancia es de 60dB. La !" ganancia en la banda de paso lineal es: 60 = 20𝑙𝑜𝑔𝐺𝑎𝑚𝑝 → 10!" = 10! = 1000 Fcorte HP: 0,05 Fcorte LP: 80Hz Orden de los filtros LP: 2º orden porque tiene una caída de 40dB/década HP: 1r orden porque tiene una caída de 20dB/década El orden total del filtro PB es de 3 dado a que tiene 3 polos compuesto por un LP de 2ºorden y un HP de 1r orden.
Este apartado se trata de, suponiendo nuestras bases de electrónica, termodinámica, etc…ver un poco en que se diferencia un sistema biomédica de uno industrial de control.
Lo mas importante es el tema relacionado con la seguridad. Aquí no se trata de controlar una maquina sino de hacer un diagnostico, terapia sobre un sujeto vivo que tendría implicaciones si ponemos en juego su seguridad.
Debemos intentar hacer las medidas, en casos humanos, con métodos muy indirectos o limitando mucho la energía implicada en el sujeto (ya sea química, térmica, etc…) Todo esto nos lleva a hacer un diseño de una instrumentación segura y dejar claras las normas de uso para cualquier usuario, no especializado.
Esto hace referencia al entorno de medida, un entorno curioso, porque toda la maquinaria en un quirófano, sala etc, ha de estar a prueba de según que materiales, limpios, robustos pero al mismo tiempo fáciles de movilizar, etc… Cuanto menos haya que calibrar los equipos mejor. Y cuanto más se prolongue sus periodos de calibración también.
En definitiva hay que ir con cuidado tanto para el paciente como para los usuarios que usan la instrumentación.
Efecto de carga o error de intrusismo Subestimación de la mitad del valor real de tensión debido a la conexión con una carga externa de un circuito eléctrico que se solventa intentando que Rin (la resistencia externa) sea mucho mayor que la Rout (la resistencia del circuito).
Si el electrodo que conecto para hacer la medida tiene el pH muy desequilibrado puedo provocar irritaciones en la piel, cosa que no me interesa, una interacción que cause problemas.
Fisiológica: introducción de catéteres en el torrente sanguíneo por ejemplo Psicológico: Efecto bata blanca Lo ideal sería un sistema de medida con el que no nos pusiésemos nerviosos, algo familiar, no invasivo y sin contacto Home monitoring: lo que todos buscamos hoy en día para evitar costes El problema con las medidas en medicina es que nosotros, como sujetos, somos inciertos. Por ello, aún hoy en día se usan métodos estadísticos (interpaciente e intrapaciente).
Muchas veces las medidas que realizamos son muy indirectas. Medición del caudal de la aorta por radar Doppler Según método de medida. Clasificación temporal • De forma continua • Muestreadas - Frecuencia de muestreo (Shannon) - Cantidad de datos Accesibilidad Según en que zonas, no podemos hacer medidas directas sino que tenemos que hacerlas indirectas. Son más complicadas porque tenemos más variables implicadas con la medida.
En alguna de estas medidas indirectas introducimos energía que ha de limitarse para evitar ser perjudicial.
27/02/15 Op-Amp T1. – El amplificador operacional IDEAL Para llegar a la fdt solamente debo saber características estáticas básicas La impedancia de entrada es infinita (debido a las corrientes de vías o polarización que son cero) y la de salida es cero Una de las maneras de hacer la fdt de este circuito es igualar V+ con V-.
Si mido un Op-Amp por dentro, hay una impedancia infinita. Como consecuencia, las corrientes de polarización son igual a cero.
Esta diseñado para la salida, tener una amplificación diferente de lo que tengo en la entrada.
741- Op-Amp que tiene 22 bjt dentro. Es del que más información se tiene por lo que se usa mucho en docencia. Tiene un pequeño problema de off-set.
T2.- Configuraciones Las configuraciones básicas son 3 - inversor no inversor seguidor de tensión Los sumadores pueden ser inversores o no inversores Amplificador diferencial Proporciona una tensión de salida igual a la diferencia entre dos tensiones de entrada multiplicada por un número (amplificación diferencial) Tiene amplificación en modo común. Lo que esto me dice es que tendrá una ganancia diferencial por una tensión diferencial más una ganancia común por una tensión común, cosa que no es deseada nunca. Ahora no entran V1 y V2 sino que esta vez se ponen en dependencia de Vc y Vd, el voltaje en modo común y el diferencial.
Un ingeniero biomédico NUNCA trabaja con un 741 por su baja ganancia El CMRR total depende de dos; del de el amplificador operacional y del que se debe a la tolerancia de las resistencias.
Filtros activos – MUY IMPORTANTE. Las señales biomédicas son mucho menores que el ruido que llevan consigo. Si hay algo difícil es la medición de cualquiera de las señales bio.
Filtros activos Los filtros que tienen un amplificador operacional son filtros activos; los que no son filtros pasivos.
Los filtros pasivos, generan muchas perdidas.
En nuestro caso, siempre nos interesa filtrar y amplificar.
Limitación en frecuencia. Hay un punto en que no hay Tipos de filtros según su función de transferencia - Pasa – Baja Pasa – Alta Pasa – Banda Formado por un pasa – alta y un pasa – baja Rechaza – Banda Con el quitamos la influencia de la red eléctrica Examen final – Ejercicio: que de un bode saquemos un filtro Clase de filtros analógicos 1- Butterworth Respuesta moderada en fase y amplitud Caída más rápida de filtros monotónicos (frecuencia a 3db y la del filtro coinciden bastante) Oscilaciones moderadas en pulsos 2- Bessel 3- Chebyshev Filtro Pasa – Baja de 2o orden Sallen – Key, ganancia unidad. Es un seguidor de tensión.
La ventaja que tiene esto es que aprendiendo uno, el pasa – baja, el otro, el pasa - alta es al revés.
Filtro Pasa – Baja Sallen – Key 2º orden – Componentes de igual valor Lo nuevo que tienen estos filtros es que tienen una ganancia. Cada vez que necesite diseñar un filtro activo, lo primero que haré es intentar hacer un Sallen-Key porque con un solo Op-Amp ya lo tengo.
Cuando en la red hay ganancia, hay el método de componentes de igual valor que es el método para calcular los componentes.
Función de transferencia Un filtro activo se hace a base de RC, no de bobinas.
En el nudo 2, influyen dos tensiones V1 y Vo V- 𝑉−= 𝑉1 · 𝑅2 𝑅1 + 𝑉0 ·   𝑅1 + 𝑅2 𝑅1 + 𝑅2 𝑉𝐷 = 𝑉2 − 𝑉1   𝑉2 = 𝑉1 + 𝑉2 2 ...

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