CLASE # 13 TRANSDUCTORES ELECTROQUÍMICOS UTILIZADOS EN LABORATORIO PARA LA GASOMETRÍA ARTERIAL

 CLASE # 13

TRANSDUCTORES ELECTROQUÍMICOS

UTILIZADOS EN LABORATORIO PARA LA GASOMETRÍA ARTERIAL 

Hola alumnos, el día de hoy  vamos a hablar de la GASOMETRÍA ARTERIAL y su importancia para obtener los resultados de este estudio en áreas críticas y de emergencia. 

Figura 1: imágen descriptiva de los problemas de cambios de PH en nuestro organismo y como pueden afectar a la salud. 

 Obviamente que nos interesa esta nueva familia de transductores de laboratorio que se conocen con el nombre de Electroquímicos y son aquellos que convierten las señales químicas en señales eléctricas analógicas que podremos interpretar fácilmente.  Existen una gran variedad de transductores electroquímicos pero en este caso vamos a estudiar en específico los que se usan en el estudio de gasometría arterial.

Pero tenemos que pensar en que es lo que pasa después de que los gases que respiramos llegan a los alveolos y pasan al flujo sanguíneo a través de las arterias que ahí se encuentran, el organismo trata e mantener un pH lo más estable que puede y tiene límites muy específicos que están entre 7.3 y 7.4 de nivel de PH lo que quiere decir que el PH normal es ligeramente (no mucho :D) alcalino. 

Figura 1: Valores límite normales de pH en sangre 

 Y nuestro organismo siempre busca compensar y amortiguar los cambios de PH que puedan ocurrir debido a problemas respiratorios (alcalósis y acidosis respiratoria) o debidos a problemas con la función renal (alcalósisi y acidosis metabólica)  obviamente en los casos graves de enfermedad a veces el organismo enfermo no puede amortiguar debidamente esos cambios de pH y cae en los distintos parámetros graves hasta poco antes de fallecer, a veces los procesos de estos cambios se pueden revertir con los tratamientos y terapias que dan los médicos a los pacientes en estado crítico pero ellos deben ser muy cuidadosos a la hora de tomar las decisiones médicas en estos casos por lo que requieren el estudio de GASOMETRÍA ARTERIAL y para ello necesitan obtener muestras de SANGRE ARTERIAL en tubos vacutainer cerrados para evitar que el aire influya en los resultados generando errores.  

Figura 3: Descripción de problemas de acidosis y alcalosis metabólica y respiratoria

Figura 4: Valores normales de Gases y electrolitos en Sangre arterial 

Favor de ver los siguientes videos:  

Favor de contestar el siguiente cuestionario:

1.Buscar datasheet yHacer un diagrama a Bloques de un gasómetro arterial  comercial y describir c/u de los bloques.

 

2. ¿Qué parametros debe medir un gasómetro arterial  mediante el uso de transductores y Qué parámetros puede calcular el gasómetro en base a los resultados de los parámetros medidos?

2. ¿Explicar y describir el funcionamiento de un transductor electroquímico basado en el electrodo de PH y poner las fórmulas y gráficas de lo que se está midiendo?

3. Explicar el uso,  la estructura completa y el  principio de funcionamiento del electrodo de Clark y su importancia dentro del equipo de Gasometría arterial de un laboratorio de análisis clínicos. 

4. Explicar el uso, la estructura completa y el principio de funcionamiento del electrodo de Severinghaus y su importancia dentro del equipo de Gasometría Arterial de un laboratorio de Análisis Clinicos. 

5. Explicar ¿Cómo se interpretarían y calcularían todos los resultados de un estudio de Gasometría Arterial, que parámetros se miden, cuales se calculan y cuales son sus valores normales y en caso de enfermedad acidosis y/o alcalosis respiratoria y/o metabólica.  Favor de recordar que como su nombre lo dice el aparato sirve para medir Gases en sangre arterial pero también tiene electrodos para medir electrolitos y también pueden mencionar por favor que principio de transducción utilizan :D

 

CLASE # 12 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS ELECTRODOS Y TRANSDUCTORES (PARTE 2)

 CLASE # 12

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE

 LOS ELECTRODOS Y TRANSDUCTORES

(PARTE 2)

Hola alumnos, el día de hoy vamos a continuar revisando parte del material en power point que como comentamos pongo a su disposición a través de solicitud via email porque este material se vé mejor así debido a que cuenta con muchos gifs y material muy didáctico.

También les pido de favor estudiar el contenido de los siguientes videos para comprender la gran importancia que tiene el conocimiento de los transductores a fondo para todo ingeniero Biomédico

Video 1: Definición y características de sensores y tranductores de Desplazamiento y posición.

Video 2: Un área de laboratorio de Instrumentación de Ingeniería aplicada al campo de la medicina.

Video 3: Descripción de algunos principios de transducción y funcionamiento de instrumentos biomédicos. 

Como observan por los videos anteriores y dado que nos encontramos en nuestra materia de Bioinstrumentación I, es muy importante el tema de los transductores, su caracterización, uso y aplicación correcta para medir y detectar variables fisiológicas por lo cual hay que seguir estudiando un poco más.

Volviendo al material Power Point que les he ofrecido pero aún no he recibido via email ninguna solicitud del mismo de parte de ustedes y deseo sinceramente que pronto lo hagan, les paso unas cuantas diapositivas más. 

Figura 1: Diagrama explicativo de un capacitor de placas paralelas y sus fórmulas físicas.

Figura 2: Circuitos con capacitores equivalencía en serie y paralelo de los mismos.

Figura 3: Circuitos simples RC en paralelo, no olvidar que también pueden hacer circuitos activos incluyendo OPAM's como se vió  en clases anteriores. 

Figura 4: Cirucuitos simples RC en Serie y no olvidar que también pueden hacer circuitos activos incluyendo OPAM's como ya se vió en clases anteriores 

Figura 5: Efecto Piezoeléctrico, algunos materiales cuando son presionados generan un voltaje proporcional a la presión recibida, esta imagen también tiene movimientos, este tipo de materiales tienen muchísimas aplicaciones en el campo de la biomedicina, ¿Favor de describir,ilustrar y explicar al menos 4 aplicaciones de transductores piezoeléctricos al campo Biomédico?

Figura 6: Efecto Piezoeléctrico polarización de cristales de cuarzo, circuito equivalente y componente electrónico 

Figura 7: ¿Favor de explicar y hacer el análisis del circuito de la siguiente figura?

Favor de contestar las siguientes preguntas:

1. Favor de describir y explicar los principios de transducción, funcionamiento  y aplicaciones de los aparatos de Rayos X, los equipos de densitometría ósea y los equipos de tomografía lineal para el diagnóstico, seguimiento y tratamiento de lesiones en el sistema esquelético del ser humano. 

2. Favor de explicar y describir de forma clara los puntos  de origen, cuerpo e inserción en los huesos y articulaciones  de los músculos que intervienen para la manipulación de objetos y los músculos que intervienen en la locomoción y explicar con que tipo de transductores podría medir biomecánicamente sus funciones y ¿cómo tendría que colocar los transductores para poder hacer una medición confiable? 

3.  Se tiene el siguiente sistema para monitorear el funcionamiento y estado del cuerpo humano en todos sus sistemas y parámetros: Sistema Nervioso, Sistema Musculo Esquelético, Sistema Cardiovascular, Sistema Digestivo, Sistema Endocrino, Sistema Renal, Temperatura, Presión arterial, Pulsioximetría y Gasto Cardiaco, favor de indicar y explicar con qué tipo de transductores se pueden hacer este tipo de mediciones y cuál es el principio de funcionamiento de c/u. En caso de ser varios tipos distintos de principios de transducción hacer mención de c/u de ellos.  Favor de basarse en la tabla 1.1 del Webster, en la columna de transductores para dar su explicación. 

4. Explicar ¿con que dispositivos, métodos de transducción y equipos se pueden realizar los estudios de Biomecánica que se utilizan en rehabilitación para diagnóstico, tratamiento y seguimiento de la evolución de los pacientes durante su rehabilitación. 

5. Favor de describir y explicar el principio de transducción, aplicaciones médicas, usos y características necesarias para realizar un estudio de Pletismografía Pulmonar.  no olvidar consultar la tabla 1.1 del Webster

Hasta aquí termina la clase, favor de observar las figuras que aparecen en c/u de las preguntas y basarse en el material didáctico que se les da.  

CLASE # 11: PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS ELECTRODOS Y TRANSDUCTORES

 CLASE # 11

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE

 LOS ELECTRODOS Y TRANSDUCTORES

(PARTE I)

     Hola Alumnos, para continuar con nuestras clases del 3er departamental vamos a seguir nuestro trabajo  conociendo más de nuestra tabla 1.1 del Webster ahora nos vamos a ir a la cuarta columna de la tabla en donde se habla del principio de Transducción utilizado.  En esa tabla vienen los nombres en inglés de todos los transductores que utilizan los aparatos médicos de que se habla ahí, además de eso les voy a pedir de favor que me envíen un email a mi correo para poderles pasar el material digital en power point que tengo y cuya portada aparece a la entrada del Blog, me gustaría que lo tuvieran todo porque en el power original que cree hay gifs e imágenes con movimiento que sirven de apoyo didáctico y facilitan la comprensión de los distintos principios de transducción :D

Figura 1: Favor de recordar de clases anteriores la diferencia que existe entre los conceptos de Transductor, actuador, sensor y señal, recuerden que ya este tema ya lo tratamos. 

   Además de los transductores que se utilizan para la obtención de los biopotenciales, hay otros principios de transducción que es importante que conozcan ustedes.   Yo en clases anteriores les pedí en los cuestionarios que investigaran y contestaran algunas preguntas que les hice y consideré que no las respondieron de forma correcta o bien estuvieron muy incompletas, al menos no a lo que yo espero que un futuro Ingeniero Biomédico conozca. Porque yo espero que un Ingeniero Biomédico sea capaz de diseñar y crear prototipos funcionales de distintos equipos médicos y por ello debe conocer bien el tema de los transductores y sus principios de funcionamiento.  Por eso es muy importante que nos motivemos para seguir estudiando y profundizando más en nuestros conocimientos GAD y a pesar de la educación híbrida yo cuento con muy buen material de mis clases presenciales y lo voy a compartir con ustedes, este material además de explicación cuenta con gifs e imágenes con movimiento que yo modifiqué para hacer más didácticas las clases. 

   Recuerden que me tengo que apegar a un programa de estudios y que procuré darle prioridad a lo del ECG debido a que en el laboratorio de la materia les piden que diseñen uno.  Pero no hay problema porque en estas clases estudiando el material que les doy y contestando todo lo que pregunto, nos pondremos al corriente porque además de este material nos faltan más materiales que estudiar de transductores y de seguridad eléctrica, así que vamos a echarle ganas a la materia de Bioinstrumentación I.

  A continuación les paso una traducción al español de las tabla 1.1 del Webster pero recuerden que es muy importante que conozcan los nombres en Inglés de estos transductores porque así los pueden solicitar a los fabricantes y entenderse mejor :D  La dividí en tres diapositivas para que quede mejor. 

Figura 2: Rango y Frecuencia de Parámetros Fisiológicos (Parte 1)

Figura 3: Rango y Frecuencia de Parámetros Fisiológicos (Parte 2)

Figura 4: Rango y Frecuencia de Parámetros Fisiológicos (Parte 3)

Figura 4: Características de la Señal Primaria y Transductores Requeridos en distintos sistemas fisiológicos: Cardiovascular, sistema nervioso central y Periférico y Sistema Respiratorio.

Figura 5: Tipos de Señales Biomédicas 

Figura 6: Algunas imágenes para que observen ¿cómo se ven físicamente estos transductores en la industria? tienen formas muy variadas y es de interés que se familiaricen con ellos en los catálogos de los proveedores. 

Figura 7:  Yo ya les había hecho la pregunta en clases pasadas acerca de la definición de R, L y C y pocos fueron los que la tuvieron bien, he aquí la razón, no pusieron las definiciones físicas, por ejemplo en la resistencia  aquí viene la explicación y esto es muy importante que lo conozcan para poder entender mejor como funcionan los distintos transductores resistivos y también es importante conocer la ley de ohm y ¿Cuál es el equivalente en serie y en paralelo?

Figura 8: Aquí se observa el conocido Puente de Wheatstone  y es importante que sepan sacar su circuito equivalente. 

Figura 9: ¿Que es una galga extensiométrica o strain gauge, cuantos tipos hay y para qué sirven?, ¿Cuál es su principio de funcionamiento? y ¿Porqué la estoy poniendo en algo parecido al Puente de Weathstone? y ¿mencionen aplicaciones en aparatos biomédicos basándose en la tabla 1.1 del Webster?

(a)

(b)

Figura 10  (a) y (b)  Definición de inductancia (L), fórmula y explicación física y ¿cómo se puede hacer una bobina?, ahora mi pregunta para ustedes además de repasar esto es ¿Explicar que es un Transformador normal y un LVDT? ¿Cuál es su principio de funcionamiento? y buscar en la tabla del Webster en que equipos médicos se puede usar un LVDT?

TAREA Y ACTIVIDAD DE REPASO

Favor de consultar tabla 1.1 de Webster y solicitar a la maestra el power point completo de Transductores como base de estudio, además de realizar labor seria de investigación en Internet y otras fuentes bibliográficas a su disposición mencionadas en clases anteriores.

1. Favor de analizar la figura 6 y su contenido y responder las preguntas que se piden ahí de forma clara, completa y bien ilustradas. 

2. Favor de analizar la figura 7 y su contenido y responder las preguntas que se piden ahí de forma clara, completa y bien ilustradas.

3. Favor de analizar el puente de Weathstone de la figura 8 y que hagan el análisis eléctrico del mismo y saquen las resistencias equivalentes y el voltaje del mismo aplicando leyes de Ohm, Kirkchoff, divisores de voltaje y lo que consideren necesario.

4. Favor de analizar la figura 9 y hacer el análisis eléctrico completo, además de contestar todas las preguntas que se piden en esa figura.

5. Favor de analizar la figura 10 y explicar su contenido y responder todas las preguntas que se indican en esa figura.