Curso de Instrumentação Biomédica

Aula 1 • Unidades, Padrões e Noções Básicas de Calibração

Apresenta unidades do SI, padrões de medição e conceitos de rastreabilidade. Fornece a base metrológica necessária para a avaliação precisa de instrumentos.

Aula 2 • Princípios de Segurança em Dispositivos Médicos

Apresenta classificações de segurança elétrica, limites de corrente de fuga e requisitos de proteção ao paciente. Fundamenta os alunos nas restrições de segurança que regem todo projeto de dispositivos.

Aula 3 • Origens Fisiológicas dos Sinais Biomédicos

Abrange sinais elétricos, mecânicos, químicos e térmicos produzidos pelo corpo. Relaciona a origem do sinal aos requisitos de projeto do instrumento.

Aula 1 • Fontes de Ruído e Mitigação de Interferência

Identifica fontes de ruído térmico, shot e eletromagnético que afetam a qualidade do biossinal. Os alunos aplicam técnicas de blindagem e aterramento para reduzir a interferência.

Aula 2 • Circuitos com Amplificadores Operacionais

Abrange características de amp-op ideal e real e configurações padrão usadas no condicionamento de biossinais. Dá suporte direto ao projeto de amplificadores em capítulos posteriores.

Aula 3 • Revisão de Análise de Circuitos CC e CA

Revisa as leis de Kirchhoff, impedância e análise fasorial para contextos de circuitos biomédicos. Prepara os alunos para analisar carregamento de sensores e acoplamento de sinais.

Aula 4 • Filtros e Circuitos Seletivos em Frequência

Ensina projeto de filtros passivos e ativos para rejeição de ruído em vias de biossinais. Os alunos selecionam topologias de filtro apropriadas para faixas de sinal específicas.

Aula 1 • Eletrodos para Medições Bioelétricas

Abrange a física da interface eletrodo-eletrólito, tipos de eletrodos e potenciais de meia-célula. Permite diretamente a compreensão de sistemas de aquisição de ECG, EEG e EMG.

Aula 2 • Sensores de Pressão e Força

Apresenta transdutores de pressão resistivos, capacitivos e piezoelétricos usados em monitoramento cardiovascular e respiratório. Os alunos associam o tipo de sensor aos requisitos de medição clínica.

Aula 3 • Fundamentos e Classificação de Sensores

Define princípios de transdução e classifica sensores por tipo de mensurando e forma de saída. Estabelece critérios de avaliação aplicados ao longo do capítulo.

Aula 4 • Sensores de Temperatura e Térmicos

Abrange termistores, termopares, RTDs e sensores infravermelhos para medição de temperatura corporal. Os alunos avaliam as compensações entre exatidão e tempo de resposta.

Aula 1 • Projeto de Amplificador de Instrumentação

Abrange a topologia do amplificador de instrumentação de três amp-ops e suas vantagens para aquisição diferencial de biossinais. Os alunos calculam ganho e CMRR para front-ends de biopotenciais.

Aula 2 • Arquitetura do Sistema de Aquisição de Dados

Abrange arquiteturas de aquisição de dados multiplexadas e de amostragem simultânea, circuitos sample-and-hold e interfaces digitais. Os alunos configuram sistemas de aquisição de dados biomédicos multicanal.

Aula 3 • Princípios de Conversão Analógico-Digital

Explica teoria de amostragem, quantização e arquiteturas de ADC relevantes para sistemas biomédicos. Os alunos selecionam resolução de ADC e taxa de amostragem para biossinais específicos.

Aula 4 • Conversão Digital-Analógica e Geração de Estímulos

Apresenta arquiteturas de DAC e seu uso na geração de estímulos elétricos e sinais de calibração. Conecta a geração de saída à operação de dispositivos biomédicos de malha fechada.

Aula 1 • Projeto de Sistema de Eletrocardiógrafo

Abrange configurações de derivações, especificações de amplificador de ECG e requisitos de largura de banda para ECGs diagnósticos e de monitoramento. Os alunos projetam um circuito de front-end de ECG conforme normas.

Aula 2 • Medição Invasiva de Pressão Arterial

Apresenta sistemas cateter-transdutor, dinâmica de linhas preenchidas com fluido e procedimentos de zero para monitoramento de pressão arterial e venosa. Os alunos avaliam a adequação da resposta dinâmica.

Aula 3 • Medição de Débito Cardíaco e Fluxo

Apresenta termodiluição, ultrassom Doppler e cardiografia por bioimpedância para avaliação do débito cardíaco. Os alunos avaliam as compensações clínicas entre as técnicas de medição.

Aula 4 • Métodos Não Invasivos de Pressão Arterial

Abrange técnicas oscilométricas e auscultatórias de medida não invasiva da pressão arterial, projeto de manguito e algoritmos de medição automatizada. Os alunos comparam as limitações de exatidão de cada método.

Aula 1 • Pressão Intracraniana e Neuromonitoramento

Abrange tipos de transdutores de PIC, análise de forma de onda e integração multimodal de neuromonitoramento. Os alunos avaliam estratégias de posicionamento do sensor e gerenciamento de deriva.

Aula 2 • Capnografia e Análise de Gases

Apresenta sensoriamento de CO2 por absorção infravermelha, projetos de capnógrafo mainstream vs. sidestream e interpretação de formas de onda. Os alunos avaliam os efeitos do posicionamento do sensor na exatidão da medição.

Aula 3 • Projeto de Sistema de Eletroencefalografia

Abrange o sistema de posicionamento de eletrodos 10-20, requisitos de amplificador de EEG e estratégias de rejeição de artefatos. Os alunos configuram um sistema de aquisição de EEG multicanal.

Aula 4 • Eletromiografia e Condução Nervosa

Apresenta aquisição de EMG de superfície e de agulha, análise do potencial de ação da unidade motora e medição da velocidade de condução nervosa. Os alunos interpretam as características do sinal de EMG.

Aula 1 • Instrumentação para Ressonância Magnética

Apresenta sistemas de ímã de RM, bobinas de gradiente, bobinas de RF e fundamentos de sequências de pulso. Os alunos identificam componentes de hardware responsáveis pelo contraste e resolução da imagem.

Aula 2 • Sistemas de Ultrassom para Imagem

Abrange matrizes de transdutores piezoelétricos, formação de feixe, imagem por pulso-eco e modos Doppler. Os alunos selecionam a frequência do transdutor para as compensações entre profundidade e resolução.

Aula 3 • Medicina Nuclear e Imagem Óptica

Abrange instrumentação de câmera gama, detector PET e tomografia de coerência óptica. Os alunos comparam características de sensibilidade e resolução entre as modalidades.

Aula 4 • Sistemas de Raios X e Fluoroscopia

Abrange operação do tubo de raios X, tecnologias de detector e métricas de qualidade de imagem para radiografia e fluoroscopia. Os alunos avaliam as compensações entre dose e qualidade de imagem.

Aula 1 • Controle em Malha Fechada em Dispositivos Biomédicos

Abrange controle PID, controle baseado em modelo e camadas supervisoras de segurança para sistemas terapêuticos automatizados. Os alunos projetam um algoritmo de controle glicose-insulina em malha fechada.

Aula 2 • Bombas de Infusão e Sistemas de Administração de Medicamentos

Apresenta mecanismos de bomba de seringa, peristáltica e implantável, detecção de oclusão e requisitos de exatidão de fluxo. Os alunos avaliam intertravamentos de segurança para dispositivos de administração de medicamentos.

Aula 3 • Projeto de Marca-passo e Desfibrilador Cardíaco

Abrange a geração de pulso do marca-passo, circuitos de sensoriamento, entrega de energia do desfibrilador e sistemas de eletrodos. Os alunos avaliam parâmetros de temporização e energia para estimulação segura.

Aula 4 • Neuroestimulação e Estimulação Elétrica Funcional

Apresenta o projeto de dispositivos de estimulação cerebral profunda, estimulação medular e EEF, e requisitos de forma de onda com balanceamento de carga. Os alunos calculam limites seguros de densidade de carga.