Curso de Instrumentação Biomédica

Aula 1 • Unidades, Padrões e Fundamentos de Calibração

Apresenta unidades 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 do paciente. Fundamenta os alunos nas restrições de segurança que regem todo o 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 com os requisitos de projeto do instrumento.

Aula 1 • Fontes de Ruído e Mitigação de Interferências

Identifica fontes de ruído térmico, de disparo e eletromagnético que afetam a qualidade do biossinal. Os alunos aplicam técnicas de blindagem e ligação à terra para reduzir interferências.

Aula 2 • Circuitos com Amplificadores Operacionais

Abrange as caraterísticas de amplificadores operacionais ideais e reais e as configurações padrão utilizadas no condicionamento de biossinais. Suporta diretamente o projeto de amplificadores em capítulos posteriores.

Aula 3 • Revisão de Análise de Circuitos CC e CA

Revisita as leis de Kirchhoff, impedância e análise de fasores em contextos de circuitos biomédicos. Prepara os alunos para analisar o carregamento de sensores e o acoplamento de sinal.

Aula 4 • Filtros e Circuitos de Seletividade de Frequência

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

Aula 1 • Elétrodos para Medições Bioelétricas

Abrange a física da interface elétrodo-eletrólito, tipos de elétrodos e potenciais de semicélula. Permite diretamente a compreensão dos sistemas de aquisição de ECG, EEG e EMG.

Aula 2 • Sensores de Pressão e Força

Apresenta transdutores de pressão resistivos, capacitivos e piezoelétricos utilizados na monitorização cardiovascular e respiratória. 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 Térmicos e de Temperatura

Abrange termístores, termopares, RTDs e sensores infravermelhos para medição da 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 amplificadores operacionais e as suas vantagens para a aquisição diferencial de biossinais. Os alunos calculam o ganho e o CMRR para front-ends de biopotenciais.

Aula 2 • Arquitetura do Sistema de Aquisição de Dados

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

Aula 3 • Princípios de Conversão Analógico-Digital

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

Aula 4 • Conversão Digital-Analógica e Geração de Estímulos

Apresenta arquiteturas DAC e a sua utilização na geração de estímulos elétricos e sinais de calibração. Relaciona a geração de saída com o funcionamento de dispositivos biomédicos em malha fechada.

Aula 1 • Conceção do Sistema Eletrocardiógrafo

Abrange configurações de derivações, especificações do amplificador de ECG e requisitos de largura de banda para ECGs de diagnóstico e monitorização. Os alunos projetam um circuito de front-end de ECG em conformidade.

Aula 2 • Medição Invasiva da Pressão Arterial

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

Aula 3 • Medição do Débito Cardíaco e do Fluxo

Apresenta a termodiluição, o Doppler ultrassónico e a cardiografia por impedância 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 NIBP oscilométricas e auscultatórias, conceção do manguito e algoritmos de medição automatizados. Os alunos comparam as limitações de exatidão de cada método.

Aula 1 • Pressão Intracraniana e Neuromonitorização

Abrange tipos de transdutores de PIC, análise de formas de onda e integração de neuromonitorização multimodal. Os alunos avaliam estratégias de colocação de sensores e gestão de deriva.

Aula 2 • Capnografia e Análise de Gases

Apresenta a deteção de CO2 por infravermelhos, conceitos de capnógrafo mainstream vs. sidestream e interpretação de formas de onda. Os alunos avaliam os efeitos da colocação do sensor na exatidão da medição.

Aula 3 • Conceção do Sistema de Eletroencefalografia

Abrange a colocação de elétrodos 10-20, requisitos do amplificador de EEG e estratégias de rejeição de artefactos. Os alunos configuram um sistema de aquisição de EEG multicanal.

Aula 4 • Eletromiografia e Condução Nervosa

Apresenta a 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 caraterísticas do sinal de EMG.

Aula 1 • Instrumentação para Imagiologia por Ressonância Magnética

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

Aula 2 • Sistemas de Imagiologia por Ultrassons

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

Aula 3 • Imagiologia em Medicina Nuclear e Ótica

Abrange a instrumentação da gama-câmara, do detetor PET e da tomografia de coerência ótica. Os alunos comparam as caraterísticas de sensibilidade e resolução entre modalidades.

Aula 4 • Sistemas de Raios-X e Fluoroscopia

Abrange o funcionamento do tubo de raios-X, tecnologias de detetor e métricas de qualidade de imagem para radiografia e fluoroscopia. Os alunos avaliam as compensações entre dose e qualidade de imagem.

Aula 1 • Controlo em Malha Fechada em Dispositivos Biomédicos

Abrange o controlo PID, o controlo baseado em modelos e as camadas de supervisão de segurança para sistemas terapêuticos automatizados. Os alunos projetam um algoritmo de controlo glucose-insulina em malha fechada.

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

Apresenta mecanismos de bomba de seringa, peristáltica e implantável, deteção de oclusão e requisitos de exatidão do fluxo. Os alunos avaliam os interbloqueios de segurança para dispositivos de administração de fármacos.

Aula 3 • Conceção de Pacemaker Cardíaco e Desfibrilhador

Abrange a geração de impulsos do pacemaker, circuitos de deteção, administração de energia do desfibrilhador e sistemas de elétrodos. Os alunos avaliam os parâmetros de temporização e energia para estimulação segura.

Aula 4 • Neuroestimulação e Estimulação Elétrica Funcional

Apresenta a estimulação cerebral profunda, a estimulação da medula espinhal e o projeto de dispositivos FES e requisitos de formas de onda com balanço de carga. Os alunos calculam os limites seguros de densidade de carga.