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Artículo:
Desarrollo de instrumentación yprácticas para los laboratorios defisiología I, II, y III y equipos dediagnóstico y terapia
Derechos reservados, Copyright © 2002:Sociedad Mexicana de Ingeniería Biomédica, AC
Revista Mexicana de Ingeniería BiomédicaNúmeroNumber 1 Marzo
March 2 0 0 2VolumenVolume 2 3
edigraphic.com
39Corona ChFI y col. Desarrollo de instrumentación y prácticas para laboratorios de fisiología
edigraphic.com
TRABAJO DE TITULACIÓN EN ING. BIOMÉDICA
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
La Coordinación de Ingeniería Biomédica de laUniversidad Iberoamericana en la Ciudad de Méxi-co identificó la necesidad de actualizar las prácti-cas de laboratorio de las materias de Fisiología I, IIy III y Equipos de Diagnóstico y Terapia. Una de lasrazones para esta actualización es la falta de equi-po médico y fisiológico en el laboratorio, el cual
Desarrollo de instrumentación y prácticaspara los laboratorios de fisiología I, II, IIIy equipos de diagnóstico y terapia
Farah Irene Corona Chávez*Jorge Andrés Martínez Alarcón*
* Depto. de Ingeniería Biomédica,Universidad Iberoamericana.
Autor responsable:Farah Irene Corona ChávezProl. Paseo de la Reforma 880, Lomas deSanta Fe, México, D.F.E-mail: [email protected],[email protected]
Artículo recibido: 1/febrero/2002Artículo aceptado: 25/febrero/2002
RESUMENRESUMENRESUMENRESUMENRESUMEN
El proyecto consiste en realizar la instrumentación necesaria paradesarrollar prácticas de laboratorio para las materias de Fisiología I,II, III y equipos de diagnóstico y terapia dentro de un programa deingeniería biomédica. Para lo anterior, se determinó la construcciónde tres sistemas principales, consistentes en un polígrafo virtual, unabomba peristáltica y dos módulos de acondicionamiento de señalpara dos sensores de presión. Con estos aparatos se diseñaron tresprácticas que pueden realizarse en ambas materias, además deque se pueden diseñar y construir más prácticas a futuro.
PPPPPalabras clave:alabras clave:alabras clave:alabras clave:alabras clave:Instrumentación, Prácticas de laboratorio, Fisiología, Equipos de diag-nóstico y terapia, Polígrafo, Bomba peristáltica, Sensores de presión.
ABSTRAABSTRAABSTRAABSTRAABSTRACTCTCTCTCT
This project develops the necessary instrumentation to develop prac-tical laboratory work for the course subjects of Physiology I, II, III, andDiagnostic and Therapy Equipment in a Biomedical Engineering pro-gram. We developed 3 principal systems: a virtual polygraph, a peri-staltic bomb and 2 signal conditioning modules for pressure sensors.With this equipment we designed 3 practical work sessions that aresuitable for the mentioned courses, plus the equipment can be thebasis for future practical work design.
Key words:Key words:Key words:Key words:Key words:Instrumentation, Practical work, Physiology, Diagnostic and therapyequipment, Polygraph, Peristaltic bomb, Pressure sensors.
es además muy caro. Por esto es que se decidióque en una primera etapa se identificaran algu-nos instrumentos clave que permitieran desarrollardiferentes prácticas. Los instrumentos elegidos fue-ron un polígrafo virtual, una bomba peristáltica ydos módulos de acondicionamiento de señal parasensores de presión.
El polígrafo virtual tiene la función de adquirirseñales provenientes de sensores, realizar su pro-
SOMIB
REVISTA MEXICANA DEINGENIERÍA BIOMÉDICA
Vol. XXIII, Núm. 1Marzo 2002
pp 39 - 47
Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica • volumen XXIII • número 1 • Marzo 200240
cesamiento y graficarlas en la computadora, conla ayuda de una tarjeta de adquisición de señal.
La bomba peristáltica funciona, en este caso,como simulador de la presión interna de un pa-ciente. Debido a la complejidad para poder me-dir la presión interna en pacientes, que se lleva acabo mediante un método invasivo, se decidióutilizar esta bomba que puede simular la señaldeseada. De esta forma se puede enseñar al alum-no este proceso y sin el riesgo de realizar este ex-perimento en una persona.
Los sensores de presión miden presión en flui-dos, lo cual es muy útil para diversas aplicacionesbiomédicas como la medición de la presión inter-na arterial o venosa simulada con la ayuda de labomba peristáltica.
Con estos dispositivos, en esta primera etapa,se pueden realizar las prácticas siguientes:
• Electrocardiografía• Simulación de presión sanguínea• Electromiografía
DISEÑO Y MÉTODOSDISEÑO Y MÉTODOSDISEÑO Y MÉTODOSDISEÑO Y MÉTODOSDISEÑO Y MÉTODOS
Polígrafo
El polígrafo es un dispositivo que captura señalesdiferenciales provenientes de cualquier tipo desensores, las procesa, las gráficas y las almace-na con el objeto de permitir al usuario la opciónde hacer un procesamiento adicional. El polígra-fo tiene seis canales, lo que significa que es ca-paz de obtener 6 señales diferenciales de mane-ra simultánea.
El polígrafo consta de una etapa de amplifica-ción inicial, debido a que la señal proveniente delos sensores es muy pequeña para procesarla. Acontinuación tiene una etapa de filtrado, porquela señal es susceptible a ruidos tanto de alta comode baja frecuencia. Finalmente se tiene etapa deadquisición de datos, que son enviados a la com-putadora, donde un programa controla la adqui-sición de la (s) señal (es).
En su primera etapa, el polígrafo tiene un ampli-ficador de instrumentación en su configuración deganancia variable (ver Figura 1). Se trata delAD624AD1 de Analog Devices utilizado por sus es-pecificaciones técnicas (CMRR, capacidad deamplificación) y por estar disponible en el labora-torio de Ingeniería Biomédica. Para esta etapa sedecidió tener dos opciones, una es tener amplifi-caciones ya establecidas para que el usuario pue-
da escoger entre 1, 10, 100 y 1,000, y la otra op-ción es la ganancia variable, en la que el usuariopuede escoger cualquier ganancia entre 1 y 1,000,dependiendo de sus necesidades.
Posterior a la amplificación, la etapa de filtra-do consiste a su vez en tres etapas. La primerarechaza 60 Hz y el usuario puede escoger si usar-lo, o no. Se trata de una configuración de ampli-ficadores operacionales TL081. Funciona como unfiltro rechazabandas de cuarto orden en configu-ración Butterwoth, como se muestra en la figura22. Se utilizaron estos amplificadores operaciona-les por su disponibilidad en el laboratorio y porpresentar mejores características (impedancia deentrada, CMRR, ancho de banda) que el amplifi-cador operacional LM741 también disponible enel laboratorio.
UsuarioPerillaAmpl.VariableTipo deampl.Perillaampl. fijas
EntradasdiferencialesIN+ IN-
12345678
AD624SalidaAl filtrode 60 a la sig.Etapa de filtrado
161514131211109 Vo15V
15V
Figura 1. Diagrama eléctrico del AD624, en su configura-ción de ganancia variable.
Entradasalida delAD624
220nf1000�
Vi
220nf
1000� 160,000�
1234
-15V
8765
TL081
Señal filtradasin 60Hz15V Vo
1000�440nf
38169
107
14131112524
CD4018
Salida a etapade filtradopasaaltas
+15V Filtro sí
Dip-switch (usuario)posición
Filtro no
Figura 2. Diagrama eléctrico del filtro de 60 Hz.
41Corona ChFI y col. Desarrollo de instrumentación y prácticas para laboratorios de fisiología
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Las siguientes etapas de filtrado son un filtro pa-sabajas (antialias) y un filtro pasaaltas (para evitarvoltaje de corriente directa), cuyas frecuencias decorte están basadas en las frecuencias de corteque utiliza el polígrafo marca GRASS, modelo 8.
Para los filtros pasaaltas y pasabajas se utilizó uncircuito integrado llamado filtro universal UAF42AP3
de Burr-Brown, utilizado por su versatilidad y facili-dad de programación. Se utilizó un circuito inte-grado para el pasaaltas y uno para el pasabajas,siendo que el dispositivo se puede configurar portipo (pasabajas, pasaaltas, rechazabandas) y poraproximación (Butterworth, Chebyshev1, Chebys-hev2, Bessel). Esto es posible con la ayuda de unprograma para selección de filtros, disponible enlas páginas de Internet de Burr-Brown4, llamado fil-ter42. En este programa se introducen parámetrostales como: tipo de filtro, aproximación, frecuen-cias de corte y el orden del filtro. El programa dacomo resultado el tipo de configuración que debetener el filtro y los valores de los componentes pa-sivos externos que hay que añadir.
Los filtros utilizados para el polígrafo, tanto lospasaaltas como los pasabajas, son de segundoorden y de configuración Butterworth (ver Figura 3).
El filtro pasabajas tiene frecuencias de corte de15, 35, 70, 100, 500, 1k y 10k Hz, las cuales el usua-rio puede seleccionar mediante una perilla, quetiene una configuración de interruptores analógi-
cos, CD40165 de Motorola. Estos interruptores de-jan pasar las señales de los elementos pasivos delfiltro escogido a los pines del chip UAF42AP. El filtropasaaltas funciona de la misma forma que el an-terior, donde el usuario puede escoger entre lassiguientes frecuencias de corte: 0.1, 0.3, 1 y 5 Hz(ver Figura 4).
Todo el sistema es alimentado por una fuentede ± 15V, formada por un transformador de25Vrms, conectado a un puente de diodos. La sa-lida positiva va a un regulador LM78156 y la nega-tiva a un LM79157; se utilizan también unos capa-citores, quedando como se muestra en eldiagrama de la Figura 58:
En la etapa de adquisición, se utilizó una tarjetade adquisición marca National Instruments, modeloPC-LPM16PNP, y un programa realizado en LabVIEW,versión 5.0. El programa tiene algunos parámetrosde entrada, como son el número de canales aadquirir, si se desea que los datos se guarden enuna hoja de cálculo, el nombre del archivo y final-mente, si se desean graficar las señales adquiri-
Entradaproveniente delfiltro de 60Hz odel amplificador
50K �
12246513
1411109813
7
1.58M �536K � 1K �
15V
Selector delfiltro pasabajas0.1, 0.3, 1 y 5 Hz
+15V
8
1.58M �2.87M �
-15V
9 4
2
5 6 1312
31 10 11 7 14+15V
1.58M �536K �1.58M �2.87M �44.2K �
Salida delsistema
1 f�1 f�
1 f�
100nf
1 f�
10nf
100nf10nf
8 9 4
CD4016/4
2
5 6 1312
31 10 11 7 14+15V
1K �15V
CD4016UAF42/1
Figura 3. Diagrama eléctrico de los filtros pa.
Entradaprovenientedel filtropasaaltas
12654213
UAF424
44.2K�
13811108714 5K�
1.60K�316K�1.53M�2.26M�4.53M�3.32M�
3 11 6 5 13 12
/1CD4018
1 2 8 9 10 7 14
+15V
+15V1K�
43 11 6 5 13 12
/8CD4018
1 2 8 9 10 7 14+15V
15V1K�
+15V-15V
50K�
Selector del filtro pasabajasfrecuencias 16, 30, 70, 100, 500, 1K y10 Khz
5K�160K�316K�
2.26M�4.53M�3.32M�
1.53M�
Figura 4. Diagrama eléctrico del filtro pb.
D2
_
Transformador
115V+V
-V
-C
+
GND
+CD4
D1D3 780K
780K
Figura 5. Diagrama de la fuente del polígrafo.
Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica • volumen XXIII • número 1 • Marzo 200242
das (ver Figura 6). A partir de éstos genera el nú-mero de datos a adquirir, la frecuencia de mues-treo y si así lo desea el usuario, realiza la hoja decálculo, y grafica las señales.
El diagrama a bloques del polígrafo se muestraen la Figura 7.
Bomba peristáltica
La bomba peristáltica es un dispositivo ampliamen-te conocido, pero que en este caso se usará comoun simulador de flujo y presión sanguínea. Está for-mado por un eje giratorio, el cual lleva a su alre-dedor una manguera con líquido, la cual compri-me con sus rodillos en forma alterna. La velocidada la que gire el eje generará una presión específi-ca en el interior de la manguera y hará que sedesplace el fluido.
La bomba peristáltica se construyó a partir deuna bomba existente en el laboratorio que no fun-cionaba; se reconstruyó el armazón y una partemecánica de la bomba ya existente y se rediseñótoda la parte electrónica.
El resultado final de la bomba se puede obser-var en la Figura 8.
El diseño de la bomba está basado en un cir-cuito muy sencillo que consta de una parte elec-trónica (circuitos integrados) y una parte mecáni-ca (motor y eje).
La bomba peristáltica debe poder variar la ve-locidad y el sentido de giro del eje del motor. Loanterior se logra con un generador de señalesXR2206 de EXAR9 (seleccionado por su disponibi-lidad en el laboratorio y por poder generar la se-ñal con las características deseadas), que gene-ra una señal cuadrada de 60Hz y 12Vpp, voltajeque es requerido por el motor. A esta señal se lepuede variar el ancho de pulso (duty cycle) conun potenciómetro, al que el usuario tiene acce-so. Esta señal cuadrada genera la velocidad deleje de la bomba; si la señal tiene un 80% en 12Vy un 20% en tierra, el motor funciona un 80% deltiempo que dura un ciclo completo, y si la señaltiene un 20% en 12V y un 80% en tierra, el motorgirará menos tiempo, lo que implica una menorvelocidad (ver Figura 9).
La señal cuadrada es conectada a un interrup-tor analógico CD4016, que genera dos salidas:señal cuadrada-tierra o tierra-señal cuadrada. Es-tas combinaciones generan el sentido en que vaFigura 6. Panel del polígrafo virtual.
EntradaIN +IN -
Tipo deamplificaciónfija variable
Selectorgananciafija
Selectorgananciavariable
Selectorfiltro 60hZSí No
Selectorfiltroquitaoffset
Selectorfiltroantialias
Filtro pasabajas(antialias)con frec. decorte variable
Salida
Fuente
AmplificaciónFiltro pasaaltas(quitaoffset)con frec. decorte variable
Filtrorechazabandascon frec. derechzo en 60hZ
Figura 7. Diagrama a bloques de los elementos del po-lígrafo.
Figura 8. Foto de la bomba.
43Corona ChFI y col. Desarrollo de instrumentación y prácticas para laboratorios de fisiología
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a girar el motor, y que puede ser controlado porun interruptor, al que el usuario tiene acceso.
Las señales provenientes del interruptor analó-gico van directamente a dos de las entradas deun puente H L29810, que proporciona la corrientenecesaria al motor. Las señales provenientes delL298 van conectadas directamente al motor (verFigura 10).
Todo el sistema de la bomba es alimentado poruna fuente que proporciona ± 12V y 5V. Dicha fuen-te está basada en dos transformadores, uno de25Vrms y otro de 6 Vrms. La fuente de ± 12V, regu-ladores LM78126 Y LM79127, es igual a la fuentedel polígrafo (ver Figura 5), y la de 5V tiene los mis-mos componentes, un puente de diodos y un re-gulador LM78056.
El diagrama a bloques de todo el sistema semuestra en la Figura 11.
SENSORES DE PRESIÓNSENSORES DE PRESIÓNSENSORES DE PRESIÓNSENSORES DE PRESIÓNSENSORES DE PRESIÓN
Se realizó también el acondicionamiento de dossensores de presión disponibles en el laboratorio ya los que no se les daba uso alguno. Ambos sen-sores son de la marca Sensormedics, modelo 4-327-I. Dichos sensores tienen un diafragma por locual son útiles para medir presión en líquidos.
Cada sensor se linealizó con respecto a dosparámetros, para obtener tanto un equivalente enV/mmHg, como una salida con un rango de – 5 a+ 5 volts para la tarjeta de adquisición.
Se realizó una calibración estática de cada sen-sor a fin de obtener su recta de calibración y asísaber qué procesamiento se debía realizar.
Posteriormente se utilizó un amplificador de ins-trumentación, construido con opamps TL081 deTexas Instruments para amplificar la señal prove-niente del sensor. El diagrama eléctrico puedeobservarse en la Figura 12.
Ya amplificada la señal del sensor, se prosiguiócon la linealización, la cual consta de un amplifi-cador no inversor y un restador para lograr la es-cala de 0 a 2V, equivalente a una escala de 0 a200 mmHg (por ejemplo 1.2 V equivale a 120mmHg).
La segunda linealización consta de un amplifi-cador no inversor y un restador, dando una esca-la de salida de – 5 a + 5V, para la tarjeta de ad-quisición.
El diagrama para los dos sensores se muestraen la Figura 13.
+
+
+
Usuarioperilla
(velocidad)
1
XR2206
10µf
15V5.1K�
24K�
1µf
15V
4
5.1K�5.1K�15V
1µf
SALIDApuente H
161514132811
5
67
8
31210
1K�
100K�1K�
220nf
Figura 9. Diagrama eléctrico del XR2206 en configuraciónde ancho de pulso variable.
SeñaldelXR2208
5V12V 1K�
14 13 12 10 3 11 8
CD4016
1 2 9 4 5 6 7
1K�
Salidasal motor
6 15 14 13 12
L298
11 3 2
9 5 7 10 1 8 4
12V
Figura 10. Diagrama eléctrico del CD4016 y L298.
Puente HMotor
Fuente
Generador deseñal cuadrada Switch
analógica
Dip-SwitchUsuario
Potenciómetrousuario
Figura 11. Diagrama a bloques de la bomba peristáltica.
Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica • volumen XXIII • número 1 • Marzo 200244
Los parámetros expuestos en la Figura 13 se es-pecifican en el siguiente cuadro:
Sensor 1 Sensor 2R1 62k 8.5kR2 84.5k 12.4k
Rdiv1 85 1.2kRdiv2 2.2k 12.8kR1a 1k 1kR2a 3k 3k
Rdiv3 3.3k 3.3kRdiv4 6.6k 6.6k
El diagrama de la Figura 14 nos permite visuali-zar de manera global el acondicionamiento de lossensores de presión.
El propósito de construir los aparatos explicadosanteriormente fue el de diseñar algunas aplicacio-nes en las que el alumno participe y obtenga elconocimiento que las materias de laboratorio defisiología I, II, III y Equipos de diagnóstico y terapiarequieren.
Se diseñaron algunas prácticas, las cuales sedescriben a continuación:
Práctica 1: Electrocardiografía
Esta práctica consiste en que el alumno conozcala manera en que se obtienen directamente dosde las derivaciones bipolares y a partir de sumas orestas se obtiene la derivación faltante.
Para realizar esta práctica se utilizan dos cana-les del polígrafo, uno para cada derivación.
El alumno debe realizar las conexiones corres-pondientes a las derivaciones que deseé obtener,colocar el polígrafo en los parámetros que así re-quiera, como son amplificación, frecuencias decorte de los filtros, frecuencia de muestreo en elprograma de LabVIEW y nombre del archivo don-de quiere que se guarden las derivaciones obteni-das. Finalmente el alumno debe utilizar el archivogenerado y realizar sumas o restas de las deriva-ciones obtenidas con el fin de obtener la tercerderivación.
En la Figura 15 se puede observar la aplicaciónde esta práctica.
Práctica 2: Simulación de presión sanguíneainterna
La práctica consiste en crear un sistema que simu-le la señal de presión sanguínea interna, de ma-
TL081
R=27K�
TL081Entrada
+
1324
8765
+15V
-15V
R
R
R
R
R3300
1234
8765
+15V
-15V
+15V R1234
8765
-15V
_Entrada
TL081
Figura 12. Amplificador de instrumentación.
Entradadespuésdel ampl.de inst.
Salidaescala0 a 2V
Rdiv1
1324
8765
+15V
-15V
+15VRdiv2
R+
R+
R+
R+
1234
8675
+15V
R1R2
**Pd_
-15V
1324
8765
R-15V
-15V
Rdiv3
*-15V
Rdiv4
R
1234
8675
RR=27KR =270K* En el sensor
2es - 15V
��+
**PotenSensor 1 = 1KSensor 2= 100
��
RSalidaescala-5 a +5
-15V
-15VR2a
R1a
TL081
TL081TL081
TL081
Figura 13. Diagrama eléctrico para los dos sensores depresión.
EntradaN +N -
Amplificador deinstrumentación Fuente
Salida 0 a 2V
Salida -5a + 5VRestadorAmplificador
Amplificador Restador Escalaen mmHg
Escalaparatarjeta deADQ
Figura 14. El diagrama a bloques de los módulos de acon-dicionamiento de señal para sensores de presión.
45Corona ChFI y col. Desarrollo de instrumentación y prácticas para laboratorios de fisiología
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nera que el alumno tenga noción de cómo es di-cha señal.
Medir la presión interna es un proceso riesgosopuesto que requiere métodos invasivos. Por ello sedecidió usar una simulación que además de ser-vir, el propósito es mostrar la forma de la señal depresión, familiariza al alumno con el proceso desimulación electrónica que es muy importante parasu desarrollo como Ingeniero Biomédico.
Para esta práctica se utiliza la bomba peristálti-ca, los sensores de presión, sus módulos de acon-dicionamiento de señal, una bolsa de suero y uncanal del polígrafo (para el procesamiento poste-rior de la señal).
La configuración del sistema se muestra en laFigura 16.
El alumno debe realizar las conexiones comose muestra en el diagrama, sustituyendo el brazohumano por la bomba peristáltica.
Práctica 3: Electromiografía
El alumno aprenderá a obtener una señal electro-miográfica del brazo, para lo cual debe tener no-ción de cómo deben ser colocados los electro-dos, y las características de la señal (rango defrecuencia, amplitud, etc.).
Para obtener la señal, el alumno utilizará un ca-nal del polígrafo, ajustará los parámetros de am-plificación, frecuencia de corte de los filtros qui-taoffset y antialias, frecuencia de muestreo ynombre del archivo a generar, los cuales debede saber de antemano. Después de obtener laseñal y tener el archivo generado, el alumno rea-
lizará un procesamiento posterior, que consiste enobtener el espectro de Fourier de la señal y a partirde éste realizar un análisis de las característicasde la señal.
RESULRESULRESULRESULRESULTTTTTADOSADOSADOSADOSADOS
Se construyeron los aparatos para realizar lasprácticas requeridas para las materias de Fisio-logía I, II y III y equipos de diagnóstico y terapia,además de establecer algunas prácticas paradichas materias.
El polígrafo cumple con los requisitos de un po-lígrafo comercial: seis canales, amplificacionesvariables y fijas, filtros pasabajas (quitaoffset) pa-saltas (antialias) y rechazabandas de 60Hz y grafi-cación de las señales. El polígrafo se puede ob-servar en la Figura 17.
La bomba peristáltica cumple con las especifi-caciones de una bomba comercial, como sonvelocidad del eje en dos direcciones: hacia de-lante y reversa y la variación de la velocidad degiro del eje.
Los módulos de acondicionamiento de señalpara sensores de presión tienen las siguientes ca-racterísticas:
Los amplificadores de instrumentación amplifi-can 1,320 veces la señal del sensor de presión,teniendo, ambos, un CMRR de 90dB. La ecuaciónde los amplificadores de instrumentación es:
Vout=(1+(2/a)) (Vdif1-Vdif2)
Figura 15. Montaje del sistema para la práctica de elec-trocardiografía. Figura 16. Sistema para la prácti-
ca de simulación de presión san-guínea interna. (tomado de [11]).
Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica • volumen XXIII • número 1 • Marzo 200246
Donde:Vdif1 y Vdif2 son las señales diferenciales provenien-
tes de los sensores de presión.Las rectas de calibración de los dos sensores son
las siguientes:Sensor 1: X=2.47Y+1.282Sensor 2: X=2.38Y-0.549Donde X es la presión en mmHg y Y el voltaje
del sensor.La ecuación de la linealización de ± 5V es igual
para ambos sensores:Sensor1 y 2: Z = 4X-5, donde el voltaje (X) equi-
valente a 0 mmHg y es –5V (Z) y el equivalente a250 mmHg es 5V. Dichos voltajes son requeridospor la tarjeta de adquisición, para trabajar en todosu rango y mejorar la resolución de la señal. Demanera interna en el programa de la computa-dora se realiza la linealización inversa (X = 0.25Y+ 1.25) para volver a tener el equivalente enmmHg y no perder información debido a que laseñal pueda ser muy pequeña al momento demuestrear, lo que sería el caso de utilizar el rangode 0 a 2.5V.
Para realizar las linealizaciones, se utilizaron am-plificadores no inversores y restadores, cuyas ecua-ciones son:Vout=(1+ R2/R1) Vin Amplificador no inversor
Vout=V2-V1 Restador
Resultados de las prácticas diseñadas:
Práctica 1: ElectrocardiografíaEl alumno va a aprender conceptos básicos delprocesamiento que debe tener una señal para su
correcta obtención. Además, aprenderá a mani-pular señales, y reafirmará los conocimientos deelectrocardiografía.
Práctica 2: Simulación de presión sanguíneainternaEl alumno va a conocer las características de laseñal que corresponde a la presión interna en unser humano. Además conocerá el mecanismo desimulación electrónica de una señal biológica.
Práctica 3: ElectromiografíaEl alumno va a reafirmar conocimientos de proce-samiento de señales. Y conocerá la importanciade los filtros, los rangos de frecuencia y la interpre-tación de un biopotencial.
DISCUSIÓNDISCUSIÓNDISCUSIÓNDISCUSIÓNDISCUSIÓN
Se construyeron dispositivos, indispensables paraun laboratorio de fisiología y equipos de diagnós-tico y terapia, como son: el polígrafo y la bombaperistáltica.
Las aplicaciones se pueden ver en las prácti-cas, y además cabe la posibilidad de hacer mu-chas más aplicaciones en el futuro, tales comoelectroencefalografía, electroculografía y otras quese planeen a futuro.
Los sensores de presión también tienen másaplicaciones, que se pueden realizar a futuro.
Las prácticas servirán para alumnos de labora-torio de las materias de fisiología I, II, III y equiposde diagnóstico y terapia, debido a que son instru-mentos multifacéticos. Por ejemplo, el polígrafopuede servir como electrocardiógrafo, electroen-cefalógrafo, electromiógrafo, entre otros.
CONCLCONCLCONCLCONCLCONCLUSIONESUSIONESUSIONESUSIONESUSIONES
En el caso del polígrafo, ejemplifica de una formamás clara al alumno, el manejo de las señales, suscaracterísticas y los efectos de un filtrado.
La bomba peristáltica servirá como instrumentosimulador de prácticas para los alumnos, debidoa que se pueden simular variables internas del cuer-po humano, en este caso presión sanguínea, quees difícil hacerlo con humanos y animales.
Los módulos de los sensores de presión pue-den ser funcionales para muchas aplicaciones,debido a las escalas de salida que maneja: unequivalente en milímetros de mercurio y una sa-lida equivalente para la tarjeta de adquisiciónde señales.
Figura 17. Versión final del polígrafo virtual.
47Corona ChFI y col. Desarrollo de instrumentación y prácticas para laboratorios de fisiología
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Además de representar un ahorro considerabledebido al alto costo de los equipos comerciales,se cuenta ahora con instrumentos que pueden seradaptados y modificados según las necesidadescambiantes del plan de estudios, representandoun gasto mínimo para la Coordinación.
El uso de estos instrumentos puede contribuir, enmuchas formas, a la enseñanza de los alumnosde Ingeniería Biomédica en la Universidad Ibero-americana.
BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA
1. Analog Devides (2001, ago.).Manual del Amplificador Di-ferencial AD624. [Online]. Disponible:http://www.analog.com/pdf/AD624_c.pdf
2. Texas Instruments (1999, feb.). Manual del amplificadoroperacional TL081. [Online]. Disponible: http://wwws.ti.com/sc/psheets/slos081e/slos081e.pdf
3. Burr-Brown (1998, ene.). Manual del UAF42AP. [Online]. Dis-ponible: http://www.s.ti.com/sc/psheets/sbfs002/sbfs002.pdf
4. Burr-Brown (2000, oct.). Filter Pro: 2 Programs to Aid in Acti-ve Filter Design.[Online]. Disponible: http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/uaf42.html
5. National semiconductors (1988, mar.). Manual del interrup-tor analógico CD4016BC. [Online]. Disponible: http://www.national.com/ds/CD/CD40160BC.pdf
6. National semiconductors. Manual del regulador LM78XX.[Online*. Disponible: http://www.xs4all.nl/~ganswijk/chipdir/giicm/78xx.txt
7. National semiconductors. Manual del regulador LM79XX.[Online*. Disponible: http://www.xs4all.nl/~ganswijk/chipdir/giicm/79xx.txt
8. Coughlin-Driscoll, Amplificadores Operacionales, 5ª.ed.,Edit. Prentice-Hall, año 1998, pag.444.
9. Exar (1997, Jun.). Manual del generador de funcionesXR2206. [Online]. Disponible: http://www.exar.com/pro-ducts/XR2206v103.pdf
10. ST Microelectronics (2000, Ene.). Manual del L298. [Onli-ne]. Disponible: http://eu.st.com/stonline/bin/fts.exe
11. Andrew R. Nara, Blood Pressure, Biophysical MeasurementsSeries, E.U., 1993: 65.
