BIOTELEMETRÍA INTRODUCCIÓN: Técnica que proporciona un enlace inalámbrico entre el paciente y...

BIOTELEMETRÍA

INTRODUCCIÓN:

Técnica que proporciona un enlace inalámbrico entre el paciente y los componentes procesadores.

Permite el estudio en condiciones de movilidad completa.

Es el mejor método de aislar al paciente de las líneas de alimentación.

La alimentación es con bajo voltaje con lo que se reducen los riesgos para el paciente.

BIOTELEMETRÍA

ASPECTOS GENERALES:

Variables a transmitir: presión, pH, temperatura, EMG, EEG, ECG, ventilación respiratoria, presión intracraneal, análisis de oxígeno, etc.

Existen sistemas operacionales (pocos datos críticos) o experimentales (muchos datos)

Conexión al paciente de diversos sistemas (sensores, transductores, codificadores, transmisor, etc.)

BIOTELEMETRÍA

ASPECTOS GENERALES:

Pequeño tamaño de sensores y transductores.

La eliminación del alambrado puede implicar pérdida de algunas características.

Mayor valor de la telemetría en largas

distancias o ambientes hostiles.

BIOTELEMETRÍA

MODULACIÓN: Operación no lineal en la que los datos modifican alguna característica de la portadora.

Portadora: es la señal que transporta los datos, generalmente es senoidal.

Moduladora: Son los datos a transmitir. Cuando la portadora es pulsada la modulación

es una codificación pulsada.

BIOTELEMETRÍA

MODULACIÓN PULSADA:

Se modifica una propiedad de un tren de pulsos:

Amplitud Duración Posición

BIOTELEMETRÍA

SISTEMAS TELEMÉTRICOS

SISTEMA BIOTELEMÉTRICO MONOCANAL GENERALIZADO

Amplficadores y acondicionadores

de señal

Oscilador de subportadora

VCOAmplificador de potencia

Transmisor Telemétrico

Registradores, osciloscopio o

display

Amplificador de datos

Demodulador

Amplificadores de IF y RF

Antena

Antena

Receptor Telemétrico

SISTEMAS TELEMÉTRICOS

TRANSMISOR:

Puede operar en el rango estándar de FM u otro valor más alto en frecuencia.

Algunos incorporan circuitería de protección. Típicamente funcionan de 3 a 22 días sin

cambiar baterías. Una sensibilidad típica en transmisores de FM

es de 15 KHz/mV

SISTEMAS TELEMÉTRICOS

OSCILADORES DE SUBPORTADORAS:

Sirven para poner las señales biológicas en un rango de frecuencias más alto para facilitar el proceso de transmisión.

Cuando se modula la frecuencia de la subportadora en un sistema FM, el sistema completo recibe el nombre de FM/FM.

SISTEMAS TELEMÉTRICOS

RECEPTOR Y DEMODULADOR:

Para el sistema monocanal se emplea un demodulador o discriminador para convertir la frecuencia variable en el voltaje modulador original.

Para un sistema multicanal, se requieren varios demoduladores de subportadora, siendo cada uno de ellos sensible a una sola portadora.

SISTEMAS TELEMÉTRICOS

ANTENAS:

Su longitud es generalmente de ¼ de λ. No direccionales. Cuando se ponen direccionales se pueden

obtener ganancias muy elevadas que mejoran notablemente la relación señal a ruido

BIOTELEMETRÍA

SISTEMAS MULTICANAL:

Se utiliza frecuentemente el sistema por división de tiempo y frecuencia.

Tiene alta sensibilidad de modulación. Es simple la modulación y demodulación. Minimiza los cruces de canales. Tamaño pequeño y requerimientos de potencia

bajos.

BIOTELEMETRÍA

MULTIPLEXAJE: Permite transmisión de varios canales.

Se hace por tiempo compartido o frecuencia compartida.

BIOTELEMETRÍA

MULTIPLEXAJE POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA (FDM): Existen subportadoras que modulan la

portadora de RF. Se debe escoger bien las frecuencias de las

subportadoras para evitar solapamientos

SISTEMAS MULTICANALSISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN FRECUENCIA (Tx)

Oscilador de subportadora

(w1)

Modulador

Oscilador de subportadora

(w2)

Modulador

Oscilador de subportadora

(w3)

Modulador

Modulador de portadora

Oscilador de portadora

Amplificador sumador

AmplificadorRF

AntenaEntrada 1

Entrada 2

Entrada 3

SISTEMAS MULTICANALSISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN FRECUENCIA

(Rx)

Demoduladorde portadora

Filtro pasabanda

(w1)

Demoduladorde

subportadora

Demoduladorde

subportadora

Demoduladorde

subportadora

Filtro pasabanda

(w2)

Filtro pasabanda

(w3)

Antena Salida 1

Salida 2

Salida 3

Amplif deRF

BIOTELEMETRÍA

MULTIPLEXAJE POR DIVISIÓN DE TIEMPO (TDM):

Se muestrea cada canal durante un tiempo determinado.

SISTEMAS MULTICANALSISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN TIEMPO (Tx)

Oscilador del

conmutador

Señal de marco de referencia

Conmutador

Modulador

Oscilador de

Portadora

AmplificadorDe

señal

AmplificadorDe

señal

AmplificadorDe

señal

AmplificadorDe RF

Antena

V1

V2

V3

V4

V1

V2

V3

V4

V1

V2

V3

V4

Entra 1

Entra 2

Entra 3

Vo

SISTEMAS MULTICANALSISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN TIEMPO (Rx)

Demodulador

Detector pulso marca de ref.

Oscilador delconmutador

S/H

S/H

S/H

FPB

FPB

FPB

Antena

AmplificadorDe RF

Salida 1

Salida 2

Salida 3

Conmutador

Vo

BIOTELEMETRÍA

ALGUNOS TIPOS DE MODULACIÓN

Modulación AM Modulación angular

Modulación PM Modulación FM

Modulación digital ASM FSK PWM

TIPOS DE MODULACIÓNMODULACIÓN AM vp(t) = Vp sen(2π fp t): Portadora vm(t) = Vm sen(2π fm t): Moduladora

v(t) = ( Vp + vm(t) ) sen(2π fp t): Modulada

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN AMv(t) = ( Vp + Vm sen(2π fm t) ) sen(2π fp t)

Con m= Vm / Vp : índice de modulación (m<1)

v(t) = Vp( 1 + m sen(2π fm t) ) sen(2π fp t)

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN AM

Modulador AM

~

vm(t)

vp(t)

AM

1/Vp

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN AM

Demodulador AM

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN FM vp(t) = Vp sen(2π fp t): portadora vm(t) = Vm sen(2π fm t): moduladora

f = fp + Δf sen(2 π fm t), Δf ≈ Vm

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN FM

mf

mm

ppp

f

fmcon

tfsenf

ftfsenVtv

)2(2)(

Índice de modulación

vp(t) = Vp sen[2π (fp + Δf sen(2 π fm t) ) t]

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN FM

modulador FM

VCO

~ vp(t)

vm(t) FM

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN FM

Demodulador FM

DetectorDe fase FPB VCO

Señal de Realimentación

Señal deReferencia

Señal deSalida

SeñalDemodulada

VCOVCO

TIPOS DE MODULACIÓNMODULACIÓN ASK vp(t) = Vp sen(2π fp t): Portadora

Moduladora

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN ASK

v(t) = Vp vm(t) sen(2π fp t)

TIPOS DE MODULACIÓNMODULACIÓN ASK