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Universidad Pública de Navarra
| Código: 73303 | Asignatura: Instrumentación biomédica I. Sensores y dispositivos | ||||
| Créditos: 4.5 | Tipo: Obligatoria | Curso: 1 | Periodo: 1º S | ||
| Departamento: Ingeniería Eléctrica y Electrónica | |||||
| Profesorado: | |||||
| RODRIGUEZ FALCES, JAVIER (Resp) [Tutorías ] | |||||
Descripción/Contenidos
1.- Introducción. Sistemas de medida. Seguridad eléctrica y normativa
Se define la instrumentación biomédica y se presenta el esquema básico del bioanálisis formado por el emisor (portadora), problema (modulación) y detección de la señal. Posteriormente, se describen los criterios de diseño de un sistema de medida (factores de señal, entorno, médicos y económicos) y se presentan sus tres componentes básicos (sensorización, acondicionamiento y aplicación). En cuanto a la seguridad eléctrica, se presenta un modelo físico de riesgo de electrocución, los efectos de la corriente en el cuerpo y las medidas de seguridad en equipos e instalaciones.
2.- Caracterización de sistemas de medida
Se caracteriza el sistema de medida atendiendo a su aplicabilidad, calidad de la medida, influencia ambiental, respuesta dinámica y duración prevista. Además, se introducen conceptos básicos de los sistemas de medida como la mecánica de fluidos, el sonido, el electromagnetismo, modelos de átomo y circuitos electrónicos.
3. Principios sensores en biomedicina
En el primer bloque, se describen en detalle los tipos fundamentales de sensores de temperatura, posición y ópticos enfatizando su aplicación clínica, sus ventajas e inconvenientes. En el segundo bloque se presentan los electrodos involucrados en la detección de biopotenciales y se explican su fundamento bioquímico, así como el modelado eléctrico, circuito equivalente y tipologías. Por último, se presentan los electrodos bioquímicos y sus tres tipos fundamentales (potenciométrico, amperométrico y conductométrico).
4.- Medidas en el sistema cardiovascular.
En el primer bloque se describen en detalle el funcionamiento eléctrico y mecánico del corazón haciendo énfasis en la generación de la señal ECG, así como en su acondicionamiento, derivaciones y problemas prácticos en su detección. También, se presentan los sonidos cardiacos y la instrumentación para su detección. En el segundo bloque se define la hemodinámica y se presentan los sensores y métodos para realizar mediciones de presión y de flujo de forma invasiva y no invasiva.
5.- Medidas en el sistema respiratorio
Se presentan los conceptos de respiración interna, externa y la ventilación. Se describen las medidas más importantes de ventilación. Se explican la instrumentación y técnicas involucradas en las mediciones de volumen (espirometría y pletismografía) y de flujo (neumotacógrafos). Además se describen la medición de gases en sangres con sus 4 bloques fundamentales (medición de gases en sangre arterial, saturación de oxígeno, difusión a tejidos y gases en aire aspirado).
6.- Medidas en el sistema nervioso
Se explican las partes constituyentes del sistema nervioso central (las neuronas y su estructura, partes del cerebro, comunicación neuronal) y periférico (nervios motores y sensoriales, sistema autónomo y voluntario). Se detalla la generación de la señal electroencefalográfica (EEG), los ritmos cerebrales, sistemas de medida EEG, y métodos de filtrado y análisis de dicha señal, así como los potenciales evocados. También se explica la generación de la señal electromiográfica (EMG), los principales métodos de detección y electrodos utilizados, los problemas asociados a la interpretación de la señal EMG y sus aplicaciones más importantes.
7.- Laboratorio clínico, medidas químicas e histológicas
Se presenta las funciones del laboratorio clínico y se explican a continuación 4 bloques fundamentales: (1) contaje celular (sistemas eléctricos, sistemas ópticos y contaje diferencial); (2) Cromatografía (plana, líquida y de gases); (3) Espectrofotometría (espectros de emisión y absorción, colorímetro, espectrómetro y espectrofotómetro); (4) Espectrometría de masas (fuente de iones, analizador de gases y detector).
8.- Dispositivos quirúrgicos y de endoscopia (bisturí eléctrico y láser, coagulación por RF, laparoscopia)
Se detalla los principios de la electrocirugía con sus topologías principales (monopolar y bipolar) y su efecto sobre los tejidos (vaporización, fulguración y desecación). Se presentan otros tipos de energía para cirugía (coagulador de argón: electrones, electrocauterización, cirugía láser y bisturí ultrasónico). Se presenta la cirugía guiada por imagen (endoscopia), detallando las partes constituyentes (fuente de luz, canal de luz, etc) y sus tipos fundamentales (Gastroscopia, Colonoscopia, Laparoscopia, etc).
9.- Integración de medidas y monitorización: UVI y quirófano.
Se presentan las técnicas fundamentales para el registro de datos y la monitorización en la UVI y el quirófano. Se destaca la importancia de realizar medidas precisas y reproducibles y de que estas medidas sean realizadas continuamente.
Descriptores
Ingeniería Biomédica,
Instrumentación Biomédica,
Equipos de instrumentación,
Sistemas de biomedicina,
Sensores biomédicos,
Dispositivos implantables
Competencias genéricas
CG2 - Que los estudiantes sean capaces de leer y comprender textos técnicos y científicos.
CG3 - Que los estudiantes sean capaces de redactar trabajos o memorias técnicas.
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
Competencias específicas
CE2 - Que los alumnos sean capaces de analizar y comparar tecnologías implicadas en el diagnóstico y terapéutica de patologías e insuficiencias
CE4 - Que los alumnos sean capaces de registrar y extraer información útil de señales biomédicas de distinta naturaleza (EMG, ECG, EEG, etc.)
CE8 - Que los estudiantes conozcan los principios físicos en que se basan las medidas de variables biológicas y que sepan identificar y analizar los procedimientos de medida utilizados en el diagnóstico de los principales sistemas del cuerpo humano
CE9 - Que los estudiantes sean capaces de analizar y comparar la funcionalidad clínica y las características básicas de los equipos de instrumentación que se encuentran habitualmente en un hospital
Resultados aprendizaje
+ Saber utilizar los sistemas de medida, sensores en biomedicina, y electrodos.
+ Saber analizar la instrumentación que interviene en los sistemas cardiovascular, respiratorio y nervioso.
+ Saber analizar los elementos que componen un laboratorio clínico.
+ Ser capaz de identificar las diferentes partes de un biosensor.
Metodología
|
ACTIVIDAD FORMATIVA |
HORAS |
PRESENCIALIDAD |
|
A-1 Clases de aula |
30 |
100 |
|
A-2 Prácticas de laboratorio |
18 |
100 |
|
A-3 Realización de trabajos o proyectos |
15 |
0 |
|
A-4 Asistencia a seminarios |
2 |
100 |
|
A-5 Estudio y trabajo personal del estudiante |
40.5 |
0 |
|
A-6 Asistencia a tutorías |
2 |
100 |
|
A-7 Exámenes y pruebas de evaluación |
2 |
100 |
|
A-8 Realización de ejercicios y problemas |
3 |
0 |
Evaluación
|
Resultado de aprendizaje |
Sistema de evaluación |
Peso (%) |
Carácter recuperable |
|
Saber utilizar los sistemas de medida, sensores en biomedicina, y electrodos. |
Pruebas globales de evaluación de conocimiento (examen tipo test, examen final, etc.) Pruebas de seguimiento continuo (ejercicios, trabajos cortos, preguntas en clase, etc.) Evaluación de prácticas (entrega de resultados, tests, etc.) |
30% |
|
|
Saber analizar la instrumentación que interviene en los sistemas cardiovascular, respiratorio y nervioso. |
Pruebas globales de evaluación de conocimiento (examen tipo test, examen final, etc.) Pruebas de seguimiento continuo (ejercicios, trabajos cortos, preguntas en clase, etc.) Evaluación de prácticas (entrega de resultados, tests, etc.) Trabajos finales (memorias, presentaciones orales, etc.) |
40% |
|
|
Saber analizar los elementos que componen un laboratorio clínico |
Pruebas globales de evaluación de conocimiento (examen tipo test, examen final, etc.) Evaluación de prácticas (entrega de resultados, tests, etc.) |
20% |
|
|
Ser capaz de identificar las diferentes partes de un biosensor |
Pruebas globales de evaluación de conocimiento (examen tipo test, examen final, etc.) |
10% |
Temario
1.- Introducción. Sistemas de medida. Seguridad eléctrica y normativa.
2.- Caracterización de sistemas de medida
3.- Principios sensores en biomedicina (medidas físicas y descripción de sensores, electrodos de biopotenciales, sensores electroquímicos, etc.)
4.- Medidas en el sistema cardiovascular.
5.- Medidas en el sistema respiratorio
6.- Medidas en el sistema nervioso
7.- Laboratorio clínico, medidas químicas e histológicas
8.- Dispositivos quirúrgicos y de endoscopia (bisturí eléctrico y láser, coagulación por RF, laparoscopia)
9.- Integración de medidas y monitorización: UVI y quirófano.
Bibliografía
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
Biomedical Instrumentation: technology and applications
R.S. Khandpur
McGraw Hill, New York, Madrid, 2005
Biomedical Transducers and Instruments
T. Togaza, T. Tamura and P.A. Oberg
CRC Press Science, 1997
Medical Instrumentation, application and design
Webster, Ed.
John Wiley & Sons, Inc. 1995
Introducción a la Bioingeniería
José Mompín Poblet
Ed. Marcombo, 1988