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Instrumentación Medica

Tarea 2. Diseñar un sistema de medición de señales biomédicas

Tutor (a): Diego Fernando Nava

Estudiante: Rafael Antonio Pájaro Castro 1.044.926.272

Grupo: 299016_12

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA OCTUBRE DE 2019

Actividades a desarrollar Individual. La presente tarea consta de dos actividades, en la primera actividad cada estudiante selecciona una de las señales biomédicas anunciándola en el foro colaborativo para evitar que dos estudiantes trabajen con la misma señal; con la señal biomédica seleccionada se debe de realizar una descripción y los equipos electrónicos empleados en su medición y registro. Tipos de señales biomédicas:  Bioelectricas  bioimpedancia  Biacusticas  Biomagneticas  Biomecánicas  Bioquímicas  Bioopticas. En la segunda actividad se describe el funcionamiento de un termómetro digital, con base a esta descripción realizar el diseño de un circuito electrónico que permita medir la temperatura corporal; en el circuito a diseñar realizar un diagrama de bloques identificando tipo de sensor, amplificador de la señal, circuito microcontrolado y un visualizador de la señal medida. Se recomienda realizar una descripción de cada uno de los bloques y posteriormente diseñar el circuito electrónico. Desarrollar practica 2 de la Guía de actividades y rubrica de evaluación Unidad 2 y 3 Tarea 4 – Realizar componente práctico.

Actividad #01.  Biomagneticas. Descripción de la señal biomédica seleccionada y equipos electrónicos empleados en su medición Varios órganos como el cerebro, el corazón y los pulmones generan campos magnéticos muy débiles, la medición de estos campos genera información no inmersa en los demás bioseñales, como las señales son tan débiles, son difíciles de detectar y por tanto se debe tener precaución en el diseño de los sistemas de lectura. El rango del magnetismo del cuerpo humano se sitúa en la escala de los nano teslas nT (10−9 𝑇) a femto teslas fT (10−15 𝑇), el tesla es la medida de la inducción o campo magnéticos. Los campo magnéticos biológicos tiene su origen en la corrientes eléctricas que circulan en las células de los órganos como el sistema nervioso, corazón o en materiales magnéticos acumulados en ciertos órganos, en la células del sistema nervioso, la corriente eléctrica es responsable de la propagación de un pulso eléctrico a trasvés del cuerpo celular es generada por variaciones de la permeabilidad de la membrana celular al paso de iones de sodio y potasio, en el corazón la corriente se genera por el mismo órgano de forma sincronizada. Debido a que las técnicas de medición del campo magnético son de tipo no invasiva, ha permitido que se desarrollen rápidamente técnicas que permiten tratamientos y diagnósticos rápidos en diferentes aplicaciones: Neuromagnetismo: se realiza mediante el equipo mangnetoencefalografia (MEG) permite la captación de campos magnéticos del cerebro de forma rápida, no invasiva y de alta resolución temporal. Cardiomagnetismo: se realiza mediante el equipo de magnetocardiografia (MCG) de igual forma permite la detección de campo magnéticos de la zona cardiaca permitiendo cambios en la actividad coronaria y en los tejidos blandos como el miocardio o el tejido adiposo que cubre el corazón, esta técnica no invasiva permite resultados inmediatos y de alta resolución. Pneumomagnetismo y Biosusceptometria: para los órganos que acumulan partículas magnéticas como el hígado y pulmones son también objeto de estudios biomagneticos, para el caso de los pulmones la acumulación de partículas ferromagnéticas se obtiene midiendo la magnetización remanente, este método se conoce como Pneumomagnetismo, para el caso de otros órganos como el hígado u otros tejidos donde se mide la susceptibilidad magnética o Biosusceptometria.

Gastromagnetismo: esta técnica se encarga del estudio del estómago mediante los campos magnéticos emitidos en dos categorías: Estudiando las corrientes propias del órgano y la segunda a los campos magnéticos generados por la ingestión de trazadores magnéticos que permite determinar la posición, evolución temporal y cantidad del marcador para obtener data de la movilidad gastrointestinal; Las medidas de estos campos magnéticos del estómago son llamada magnetogastrografia. Algunos de los equipos usados para medir los campos magnéticos se dividen en dos grupos: Los que funcionan a temperatura ambiente y los que funcionan a bajas temperaturas como el helio o nitrógeno líquido. Del primer grupo tenemos el magnetómetro de flujo saturado o fluxgate el cual permite leer campos del orden de nanoteslas nT (10−9 𝑇). Del segundo grupo tenemos los superconductores de interferencia química SQUIDs y son los dispositivos detectores de flujo magnético más sensibles y pueden medir campo del orden de femtoteslas fT (10−15 𝑇). Otro dispositivo usado para medir las líneas del flujo magnético es el gradiometro que aplicado a la medicina es el biogradiometro conectado a un SQUIDs que con múltiples canales capaces de cubrir toda la cabeza puede realizar una imagen de los campos magnéticos de la actividad cerebral. Otro de los métodos actuales es la imagen funcional por resonancia magnética. Actividad #02. Termómetro digital: Es un dispositivo electrónico pequeño que permite leer la temperatura de alguna parte de cuerpo y visualizar dicho valor en un display, está dotado generalmente de un sensor (termistor) con respuesta lineal al cambio de temperatura, la señal obtenida es acoplada y enviada el controlador para ser digitalizada y posteriormente visualizada. Características: Está dotado de un sensor que convierte la señal física de temperatura en una señal eléctrica análoga que es entregada a un amplificador operaciones el cual se encarga de amplificar la señal en el rango adecuado para la entrada análoga del controlador, cuando la señal ingresa al controlador es muestreada y convertida en valores digitales proporcional a la amplitud de la señal, posteriormente los valores ya digitalizados son visualizados en una pantalla.

Diseño de un circuito electrónico que permita medir la temperatura corporal: Este sistema de basa en él envió de una señal análoga de temperatura emitida por el sensor lm35z a un amplificador de instrumentación INA2126, el cual aparte de amplificar la señal requerida para esta aplicación también nos brinda la ventaja al rechazo en modo común, la señal amplificada es enviada al microcontrolador en su entrada análoga el cual mediante un algoritmo convierte la señal análoga en datos digitales para ser visualizados en una LCD. Inicio

Lectura de la señal física de temperatura.

Acondicionamiento de la señal análoga.

Conversión de la señal análoga a digital.

Visualización del valor digital.

Fin

Sensor: es el instrumento que convierte la señal física en una señal eléctrica análoga. Amplificador de instrumentación: es el circuito integrado que toma la señal del sensor, la amplifica y acondiciona para ser enviada al microcontrolador. Microcontrolador: es un circuito integrado programable multifuncional que mediante un ADC interno permite muestrear la señal análoga y cuantificarla proporcionalmente para ser convertida en un dato digital. Display: es un dispositivo electrónico que se comunica con el microcontrolador el cual permite visualizar datos digitales de la señal análoga de temperatura.