Curso de Instrumentación Biomédica

Lección 1 • Unidades, Estándares y Fundamentos de Calibración

Introduce las unidades del SI, los estándares de medición y los conceptos de trazabilidad. Proporciona la base metrológica necesaria para la evaluación precisa de instrumentos.

Lección 2 • Principios de Seguridad en Dispositivos Médicos

Presenta las clasificaciones de seguridad eléctrica, los límites de corriente de fuga y los requisitos de protección del paciente. Fundamenta a los estudiantes en las restricciones de seguridad que rigen todo diseño de dispositivos.

Lección 3 • Orígenes Fisiológicos de las Señales Biomédicas

Cubre las señales eléctricas, mecánicas, químicas y térmicas producidas por el cuerpo. Vincula el origen de la señal con los requisitos de diseño del instrumento.

Lección 1 • Fuentes de Ruido y Mitigación de Interferencias

Identifica las fuentes de ruido térmico, de disparo y electromagnético que afectan la calidad de la bioseñal. Los estudiantes aplican técnicas de blindaje y conexión a tierra para reducir la interferencia.

Lección 2 • Circuitos de Amplificadores Operacionales

Cubre las características ideales y reales de los amplificadores operacionales y las configuraciones estándar utilizadas en el acondicionamiento de bioseñales. Apoya directamente el diseño de amplificadores en capítulos posteriores.

Lección 3 • Repaso de Análisis de Circuitos DC y AC

Repasa las leyes de Kirchhoff, la impedancia y el análisis fasorial para contextos de circuitos biomédicos. Prepara a los estudiantes para analizar la carga de sensores y el acoplamiento de señales.

Lección 4 • Filtros y Circuitos Selectivos de Frecuencia

Enseña el diseño de filtros pasivos y activos para el rechazo de ruido en las vías de bioseñales. Los estudiantes seleccionan topologías de filtro apropiadas para bandas de señal específicas.

Lección 1 • Electrodos para Mediciones Bioeléctricas

Cubre la física de la interfaz electrodo-electrolito, los tipos de electrodos y los potenciales de media celda. Permite directamente la comprensión de los sistemas de adquisición de ECG, EEG y EMG.

Lección 2 • Sensores de Presión y Fuerza

Presenta los transductores de presión resistivos, capacitivos y piezoeléctricos utilizados en el monitoreo cardiovascular y respiratorio. Los estudiantes emparejan el tipo de sensor con los requisitos de medición clínica.

Lección 3 • Fundamentos y Clasificación de Sensores

Define los principios de transducción y clasifica los sensores por tipo de mensurando y forma de salida. Establece los criterios de evaluación aplicados a lo largo del capítulo.

Lección 4 • Sensores de Temperatura y Térmicos

Cubre termistores, termopares, RTD y sensores infrarrojos para la medición de la temperatura corporal. Los estudiantes evalúan las ventajas y desventajas entre exactitud y tiempo de respuesta.

Lección 1 • Diseño de Amplificadores de Instrumentación

Cubre la topología de amplificador de instrumentación de tres amplificadores operacionales y sus ventajas para la adquisición diferencial de bioseñales. Los estudiantes calculan la ganancia y el CMRR para front-ends de biopotenciales.

Lección 2 • Arquitectura del Sistema de Adquisición de Datos

Cubre arquitecturas de adquisición de datos multiplexadas y de muestreo simultáneo, circuitos de muestreo y retención, e interfaces digitales. Los estudiantes configuran sistemas de adquisición de datos biomédicos multicanal.

Lección 3 • Principios de Conversión Analógico-Digital

Explica la teoría de muestreo, la cuantización y las arquitecturas ADC pertinentes para sistemas biomédicos. Los estudiantes seleccionan la resolución y la tasa de muestreo del ADC para bioseñales específicas.

Lección 4 • Conversión Digital-Analógica y Generación de Estímulos

Introduce las arquitecturas DAC y su uso en la generación de estímulos eléctricos y señales de calibración. Conecta la generación de salida con la operación de dispositivos biomédicos de ciclo cerrado.

Lección 1 • Diseño del Sistema de Electrocardiógrafo

Cubre las configuraciones de derivación, las especificaciones del amplificador de ECG y los requisitos de ancho de banda para ECG de diagnóstico y monitoreo. Los estudiantes diseñan un circuito de front-end de ECG conforme a las normas.

Lección 2 • Medición Invasiva de la Presión Arterial

Presenta los sistemas catéter-transductor, la dinámica de la línea llena de fluido y los procedimientos de puesta a cero para el monitoreo de la presión arterial y venosa. Los estudiantes evalúan la adecuación de la respuesta dinámica.

Lección 3 • Medición del Gasto Cardíaco y Flujo

Introduce la termodilución, el ultrasonido Doppler y la cardiografía de impedancia para la evaluación del gasto cardíaco. Los estudiantes evalúan las ventajas y desventajas clínicas entre las técnicas de medición.

Lección 4 • Métodos No Invasivos de Presión Arterial

Cubre las técnicas de NIBP oscilométrica y auscultatoria, el diseño del brazalete y los algoritmos de medición automatizada. Los estudiantes comparan las limitaciones de exactitud de cada método.

Lección 1 • Presión Intracraneal y Neuromonitoreo

Cubre los tipos de transductores de PIC, el análisis de la forma de onda y la integración del neuromonitoreo multimodal. Los estudiantes evalúan la colocación del sensor y las estrategias de manejo de la deriva.

Lección 2 • Capnografía y Análisis de Gases

Presenta la medición de CO2 por absorción infrarroja, los diseños de capnógrafos mainstream vs. sidestream y la interpretación de la forma de onda. Los estudiantes evalúan los efectos de la colocación del sensor en la exactitud de la medición.

Lección 3 • Diseño del Sistema de Electroencefalografía

Cubre la colocación de electrodos 10-20, los requisitos del amplificador de EEG y las estrategias de rechazo de artefactos. Los estudiantes configuran un sistema de adquisición de EEG multicanal.

Lección 4 • Electromiografía y Conducción Nerviosa

Introduce la adquisición de EMG superficial y de aguja, el análisis del potencial de acción de la unidad motora y la medición de la velocidad de conducción nerviosa. Los estudiantes interpretan las características de la señal EMG.

Lección 1 • Instrumentación de Imágenes por Resonancia Magnética

Introduce los sistemas de imanes de IRM, las bobinas de gradiente, las bobinas de RF y los fundamentos de las secuencias de pulso. Los estudiantes identifican los componentes de hardware responsables del contraste y la resolución de la imagen.

Lección 2 • Sistemas de Imágenes por Ultrasonido

Cubre los arreglos de transductores piezoeléctricos, la formación de haces, las imágenes por pulso-eco y los modos Doppler. Los estudiantes seleccionan la frecuencia del transductor para las ventajas y desventajas entre profundidad y resolución.

Lección 3 • Medicina Nuclear e Imágenes Ópticas

Cubre la instrumentación de la cámara gamma, el detector PET y la tomografía de coherencia óptica. Los estudiantes comparan las características de sensibilidad y resolución entre modalidades.

Lección 4 • Sistemas de Rayos X y Fluoroscopía

Cubre la operación del tubo de rayos X, las tecnologías de detectores y las métricas de calidad de imagen para radiografía y fluoroscopía. Los estudiantes evalúan las ventajas y desventajas entre dosis y calidad de imagen.

Lección 1 • Control de Ciclo Cerrado en Dispositivos Biomédicos

Cubre el control PID, el control basado en modelos y las capas de supervisión de seguridad para sistemas terapéuticos automatizados. Los estudiantes diseñan un algoritmo de control de ciclo cerrado de glucosa-insulina.

Lección 2 • Bombas de Infusión y Sistemas de Administración de Fármacos

Presenta los mecanismos de bombas de jeringa, peristálticas e implantables, la detección de oclusión y los requisitos de exactitud de flujo. Los estudiantes evalúan los seguros de seguridad para dispositivos de administración de fármacos.

Lección 3 • Diseño de Marcapasos Cardíaco y Desfibrilador

Cubre la generación de pulsos del marcapasos, los circuitos de detección, la entrega de energía del desfibrilador y los sistemas de cables-electrodo. Los estudiantes evalúan los parámetros de tiempo y energía para una estimulación segura.

Lección 4 • Neuroestimulación y Estimulación Eléctrica Funcional

Introduce la estimulación cerebral profunda, la estimulación de la médula espinal y el diseño de dispositivos de EEF y los requisitos de formas de onda balanceadas en carga. Los estudiantes calculan los límites seguros de densidad de carga.