Última actualización: 21/03/2019


Curso Académico: 2019/2020

Introducción al diseño de Instrumentación médica
(15554)
Titulación: Grado en Ingeniería Biomédica (257)


Coordinador/a: VAQUERO LOPEZ, JUAN JOSE

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial

Tipo: Obligatoria
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Materias que se recomienda haber superado
Introducción a la bioingeniería Tecnología electrónica en biomedicina Instrumentación de medida Señales y sistemas o Tratamiento Digital de la Señal
Competencias que adquiere el estudiante y resultados del aprendizaje.Más información en este enlace
El estudiante que complete con éxito este curso debería ser capaz emprender el diseño de un instrumento biomédico, lo que implica entender la aplicación biomédica, ser capaz de describir las especificaciones de usuario y técnicas, y preparar un protocolo completo de diseño y prueba del instrumento, y analizar las señas y datos producidos por el mismo. Además, una finalizado este curso el estudiante debería ser capaz de construir un instrumento biomédico y demostrar su operatividad utilizando tecnologías electrónicas modernas (microprocesadores) así como diversos tipos de sensores. Se prestará especial atención a los aspectos de seguridad eléctrica en el uso de instrumentos con pacientes así como a las norman que regulan el uso de dichos aparatos.
Descripción de contenidos: Programa
1. Conceptos báscos de la instrumentación biomédica 1.1. Ciclo de diseño 1.2. Reglamentos y marcado 2. Seguridad eléctrica 2.1. Efectos fisiológicos de la electricidad 2.2. Toma de tierra 2.3. Instrumentos aislados y baterías 3. Origen de los biopotenciales y técnicas de registro 3.1. Principios de la bioelectricidad 3.2. Potencial de acción de membrana 3.3. Potencial de membrana en reposo 3.4. Canales de iones, bombas e intercambiadores 4. Electrocárdíología. Características del ECG 4.1. Anatomía y fisiología del corazón 4.2. Comportamiento electrofisiológico del corazón 4.3. Potencial de acción de la membrana cardíaca 4.4. El electrocardiograma (ECG) 4.5. Diagnóstico basado en el ECG 4.6. Registro del ECG 4.7. Instrumentos invasivos de mapeado cardíaco 5. Amplificación 5.1. El amplificador operacional y sus aplicaciones 5.2. Impedancias de entrada y de salida 5.3. amplificadores de instrumentación 6. Filtrado de señal 6.1. Dominio de la frecuencia 6.2. Filtros ideales 6.3. Ruido 6.4. Filtros pasivos analógicos 6.5. Filtros activos analógicos 7. Electrodos y electrolitos 7.1. Oxidación y reducción 7.2. Electrodos polarizable y no polarizable 7.3. Comportamiento del electrodo y models e circuitos 8. Sensores: biofísica, diseño y aplicaciones 8.1. Sensores resistivos 8.2. Sensores capacitivos 8.3. Sensores piezoeléctricos 8.4. Termopares 8.5. Puentes de Wheatstone 9. Electroencefalograma y magnetroencefalograma 9.1. Potenciales acción en neuronas 9.2. Campos eléctrico y magnético en el cerebro 9.3. Electroencefalografía (EEG) 9.4. Magnetoencefalografía MEG 9.5. Usos de EEG y de la MEG 10. Electromiograma, electroneurograma, electrooculogram and electroretinograms 10.1. Electromyograma (EMG): Principios, instrumentación y aplicaciones 10.2. Electroneurograma (ENG):Principios, instrumentación y aplicaciones 10.3. Electrooculograma (EOG): Principios, instrumentación y aplicaciones 10.4. Electroretinograma (ERG): Principios, instrumentación y aplicaciones 11. Dispositivos implantables 11.1.Marcapasos cardíacos 11.2. Marcapasos cerebrales 11.3. Desfibriladores 12. Sistemas de medida basados en la luz y óptica 12.1. Bases de la propagación de la luz en tejidos 12.2. Dispersion de la luz 12.3. Absorción de la luz 12.4. Agentes ópticos de contraste 13. Introducción al procesamiento digital de señales 13.1. Conversor analógico-digital 13.2. Frecuencia digital 13.3. Filtrado digital 13.4. Cambio de frecuencia de muestreo 13.5.Estimación espectral 14. Aplicaciones del procesamiento digital de señal 14.1. Pre-procesado de señales 14.2. Detección automática de eventos 14.3. Clasificación de eventos 14.4. Análisis no lineal de secuencias de eventos 15. Adquisición y procesamiento de señales biomédicas con LabVIEW o Matlab 15.1.Estructuras y análisis de datos 15.2. Entorno de LabVIEW o Matlab 15.3. Adquisición de datos con LabVIEW o Matlab
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
La metodología docente se basa en clases magistrales, seminarios y prácticas. En clases magistrales se presentarán los conocimientos que los alumnos deben adquirir, y para facilitar su preparación recibirán las notas de clase y tendrán acceso a los textos básicos de referencia, de manera que durante la clase puedan interactuar con el profesor sobre aquellos aspectos más complicados. En los seminarios la actividad se centra en la resolución de ejercicios con participación activa por parte del alumno. La asistencia a las clases o la realización de exámenes parciales no es obligatoria, pero los ejercicios no entregados o exámenes no realizados se evaluarán con cero puntos. Las clases practicas consistirán en el desarrollo de prácticas guiadas en el laboratorio y en la realización de visitas guiadas a centros de investigación o centros clínicos. La asistencia a las prácticas en laboratorios es obligatoria y la no presentación de los informes a tiempo o la falta de asistencia injustificada tendrá como consecuencia una evaluación de cero puntos en el apartado de laboratorio.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 50
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 50
Bibliografía básica
  • J.G. Webster. Medical Instrumentation Application and Design. John Wiley and Sons, Inc..
  • L.A. Geddes and L.E. Baker. Principles of Applied Biomedical Instrumentation. John Wiley and Sons, Inc..
Bibliografía complementaria
  • A.F. Arbel. Analog Signal Processing and Instrumentation. Cambridge University Press.
  • J.B Olansen, E. Rosow. Virtual Bio-Instrumentation. Prentice Hall PTR.
  • L. Cromwell, F.J. Weibell, E.A. Pfeiffer. Biomedical Instrumentation and Measurements. Prentice Hall Career & Technology.
  • R. Sarpeshkar. Ultra Low Power Bioelectronics. Cambridge University Press.

El programa de la asignatura y la planificación semanal podrían sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.