Instrumentación biomédica

Instrumentación biomédica

tipos de señales y ruidostipos de señales y ruidos

capacitivascapacitivas

amplificador de instrumentaciónamplificador de instrumentación

bioamplificadorbioamplificador

interferenciasinterferencias inductivasinductivas

externasexternas

internasinternas

Tina Bioelectrónica 1

Señales bioeléctricas

Tipos de señalesTipos de señales

0 a 900

50 a 3500

0,1 a 5

10 a 1000

5 a 300

0,5 a 4

magnitud

Continua a 50uVEOG (electrooculograma)

Continua a 50uVERG (electroretinograma)

Continua a 10.000mVEMG (electromiograma)

Continua a 1uVEGG (electrogastrograma)

Continua a 150uVEEG (electroencefalograma)

0,01 a 250mVECG (electrocardiograma)

Ancho de banda (Hz)unidadseñal

Señales bioeléctricas

Fuentes de ruidosFuentes de ruidos

bucles de tierra

Interferencia capacitivapaciente - cables Cargas

triboeléctricas

ruidos

respuesta enfrecuencia

piel

electrodos

Interferenciamagnética

Tina Bioelectrónica 2

Señales bioeléctricas

Interferencias externas al equipo de medidaInterferencias externas al equipo de medida

CapacitivasAcoplamiento capacitivo con el pacienteAcoplamiento capacitivo con los conductores y equipo

InductivasInterfaz electrodo - electrolito – pielOtros potenciales bioeléctricosOtros sistemas fisiológicosCargas electrostáticas

Señales bioeléctricas

Interferencias debido al equipo de medidaInterferencias debido al equipo de medida

Provocadas por el transformador de la fuente de alimentación

Debidas al rizado de la fuente de alimentación

Ruido generado por los componentes electrónicos

Tina Bioelectrónica 3

Señales bioeléctricas

Posibles problemas en el amplificadorPosibles problemas en el amplificador

Interferencias de la señal de red

Saturación en el amplificador

Distorsión en frecuencia

Señales bioeléctricas

Interferencias capacitivasInterferencias capacitivas

Cm

VRED

Cr

Paciente y la red

Paciente en cama bien aisladoCr = 2 pF

Cm = 520 pF

Paciente en cama mal aisladoCr = 200 pF

Cm = 3300 pF

Tensión respecto de tierra2,5 voltios

Cr = capacidad con la red eléctricaCm = capacidad con los aparatos de medida

Tina Bioelectrónica 4

Señales bioeléctricas

Interferencias capacitivasInterferencias capacitivas

Apantallamiento de cables

Amplificador real

Ze3

Ze2

Cm

ZMC1

+

_

Cr

Ze1

ZMC2

Paciente y Equipo de medida

Señales bioeléctricas

Interferencias inductivasInterferencias inductivas

Ze2

ZMC1

Ze3

Ze1

ZMC2

+

_Bucle

inductivo

Ze4

Bucleinductivo

malbien

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Señales bioeléctricas

interfaz electrodo-pielinterfaz electrodo-piel

movimiento Artefactos frecuencia < 1Hz

Modelo eléctrico

Ze = impedancia del electrodoVc= potencial de contacto

Señales bioeléctricas

Otras interferenciasOtras interferencias

Otros sistemas fisiológicos Respiración (modula la base)

Cargas electrostáticas Interferencias triboeléctricas

Modifica línea baseSaturación amplificador

Almacenadas en el cuerpo del paciente

Tina Bioelectrónica 6

Señales bioeléctricas

Fuentes internas de ruidoFuentes internas de ruido

rizados

De la fuente de alimentación

solución

Del regulador de tensión

Uso de baterías

Ruido de los componentesNo hay solución, poner filtros para

limitar otras frecuencias

Señales bioeléctricas

Interferencias debidas a la redInterferencias debidas a la red

ECG

Tina Bioelectrónica 7

Señales bioeléctricas

Saturación del amplificadorSaturación del amplificadorECG

Saturaciónpositiva

Saturaciónnegativa

Señales bioeléctricas

Distorsión en frecuenciaDistorsión en frecuencia

Distorsión enalta frecuencia

ECG

Normal0,2 a 150 Hz

Normal0,2 a 25 Hz

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Señales bioeléctricas

Distorsión enbaja frecuencia

ECG

Normal0,2 a 150 Hz

Normal1 a 25 Hz

bioamplificador

electrodo

Fuente A

preamplificador amplificador aislado filtro

Vdd1 Vss1

Fuente A

Vdd2 Vss2

señal

Referenciaentrada

Referenciasalida

diagrama de bloquesdiagrama de bloques

Tina Bioelectrónica 9

bioamplificador

preamplificadorpreamplificador

Cr

Ured

Ze1

Ze2

Cm

electrodo preamplificador

bioamplificador

Amplificador diferencialAmplificador diferencial

+

_

Cm

Cr

VRED

+

_

Ze1 = 10K

Cm = 520 pF

VECG

Ze2 = 10K

Cr = 2 pF

VRED

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bioamplificador

Amplificador de instrumentación Amplificador de instrumentación

Conexión alpaciente

Amplificador real

Ze3

Ze2

Cm

I

ZMC1

+

_

Cr

Ze1

ZMC2

IDR

I’

IDR + I + I’

bioamplificador

Realimentación negativa Realimentación negativa

Ro R2

R1

uo

Ze3

Ze2

Cm

uMC

ZMC1 ZMC2 Amplif. real

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bioamplificador

Tierra virtual Tierra virtual

R’o

Ze3

paciente

Ro

Z’e3

Ro

Ze3

paciente

Conexión 3º electrodo

Conexión del paciente

bioamplificador

Amplificador aislado Amplificador aislado

-vE

Ze2

+vE

-vS

+vS

VSALIDA

Fuente A

amplificador aislado

Fuente A

Referenciaentrada

Referenciasalida

-vE+vE -vS+vSReferenciaentrada

Ud

Referenciasalida

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bioamplificador

Conversor cc/cc aislado Conversor cc/cc aislado

Amplificador de instrumentación

INA114 Burr-BrownINA114 Burr-Brown

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Amplificador de instrumentación

INA114 Burr-BrownINA114 Burr-Brown

ECG

esquema

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