Biotelemetría

BIOTELEMETRÍA

INTRODUCCIÓN:

Técnica que proporciona un enlace inalámbrico entre el paciente y los componentes procesadores. Permite el estudio en condiciones de movilidad completa. Es el mejor método de aislar al paciente de las líneas de alimentación. La alimentación es con bajo voltaje con lo que se reducen los riesgos para el paciente.

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ASPECTOS GENERALES:

Variables a transmitir: presión, pH, temperatura, EMG, EEG, ECG, ventilación respiratoria, presión intracraneal, análisis de oxígeno, etc. Existen sistemas operacionales (pocos datos críticos) o experimentales (muchos datos) Conexión al paciente de diversos sistemas (sensores, transductores, codificadores, transmisor, etc.)

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ASPECTOS GENERALES:

Pequeño tamaño de sensores y transductores.

La eliminación del alambrado puede implicar pérdida de algunas características.

Mayor valor de la telemetría en largas distancias o ambientes hostiles.

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MODULACIÓN: Operación no lineal en la que los datos modifican alguna característica de la portadora.

Portadora: es la señal que transporta los datos, generalmente es senoidal. Moduladora: Son los datos a transmitir. Cuando la portadora es pulsada la modulación es una codificación pulsada.

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MODULACIÓN PULSADA:

Se modifica una propiedad de un tren de pulsos: Amplitud Duración Posición

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SISTEMAS TELEMÉTRICOS

SISTEMA BIOTELEMÉTRICO MONOCANAL GENERALIZADO (Gp:) Amplficadores y acondicionadores de señal (Gp:) Oscilador de subportadora (Gp:) VCO (Gp:) Amplificador de potencia (Gp:) Transmisor Telemétrico (Gp:) Registradores, osciloscopio o display (Gp:) Amplificador de datos (Gp:) Demodulador (Gp:) Amplificadores de IF y RF (Gp:) Antena (Gp:) Antena (Gp:) Receptor Telemétrico

SISTEMAS TELEMÉTRICOS

TRANSMISOR:

Puede operar en el rango estándar de FM u otro valor más alto en frecuencia. Algunos incorporan circuitería de protección. Típicamente funcionan de 3 a 22 días sin cambiar baterías. Una sensibilidad típica en transmisores de FM es de 15 KHz/mV

SISTEMAS TELEMÉTRICOS

OSCILADORES DE SUBPORTADORAS:

Sirven para poner las señales biológicas en un rango de frecuencias más alto para facilitar el proceso de transmisión. Cuando se modula la frecuencia de la subportadora en un sistema FM, el sistema completo recibe el nombre de FM/FM.

SISTEMAS TELEMÉTRICOS

RECEPTOR Y DEMODULADOR:

Para el sistema monocanal se emplea un demodulador o discriminador para convertir la frecuencia variable en el voltaje modulador original. Para un sistema multicanal, se requieren varios demoduladores de subportadora, siendo cada uno de ellos sensible a una sola portadora.

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ANTENAS:

Su longitud es generalmente de ¼ de ?. No direccionales. Cuando se ponen direccionales se pueden obtener ganancias muy elevadas que mejoran notablemente la relación señal a ruido

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SISTEMAS MULTICANAL:

Se utiliza frecuentemente el sistema por división de tiempo y frecuencia. Tiene alta sensibilidad de modulación. Es simple la modulación y demodulación. Minimiza los cruces de canales. Tamaño pequeño y requerimientos de potencia bajos.

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MULTIPLEXAJE: Permite transmisión de varios canales. Se hace por tiempo compartido o frecuencia compartida.

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MULTIPLEXAJE POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA (FDM): Existen subportadoras que modulan la portadora de RF. Se debe escoger bien las frecuencias de las subportadoras para evitar solapamientos

SISTEMAS MULTICANAL SISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN FRECUENCIA (Tx)

(Gp:) Oscilador de subportadora (w1) (Gp:) Modulador (Gp:) Oscilador de subportadora (w2) (Gp:) Modulador (Gp:) Oscilador de subportadora (w3) (Gp:) Modulador (Gp:) Modulador de portadora (Gp:) Oscilador de portadora (Gp:) Amplificador sumador (Gp:) Amplificador RF (Gp:) Antena (Gp:) Entrada 1 (Gp:) Entrada 2 (Gp:) Entrada 3

SISTEMAS MULTICANAL SISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN FRECUENCIA (Rx) (Gp:) Demodulador de portadora (Gp:) Filtro pasabanda (w1) (Gp:) Demodulador de subportadora (Gp:) Demodulador de subportadora (Gp:) Demodulador de subportadora (Gp:) Filtro pasabanda (w2) (Gp:) Filtro pasabanda (w3) (Gp:) Antena (Gp:) Salida 1 (Gp:) Salida 2 (Gp:) Salida 3 (Gp:) Amplif de RF

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MULTIPLEXAJE POR DIVISIÓN DE TIEMPO (TDM):

Se muestrea cada canal durante un tiempo determinado.

SISTEMAS MULTICANAL SISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN TIEMPO (Tx)

(Gp:) Oscilador del conmutador (Gp:) Señal de marco de referencia (Gp:) Conmutador (Gp:) Modulador (Gp:) Oscilador de Portadora (Gp:) Amplificador De señal (Gp:) Amplificador De señal (Gp:) Amplificador De señal (Gp:) Amplificador De RF (Gp:) Antena (Gp:) V1 (Gp:) V2 (Gp:) V3 (Gp:) V4 (Gp:) V1 (Gp:) V2 (Gp:) V3 (Gp:) V4 (Gp:) V1 (Gp:) V2 (Gp:) V3 (Gp:) V4 (Gp:) Entra 1 (Gp:) Entra 2 (Gp:) Entra 3 (Gp:) Vo

SISTEMAS MULTICANAL SISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN TIEMPO (Rx)

(Gp:) Demodulador (Gp:) Detector pulso marca de ref. (Gp:) Oscilador del conmutador (Gp:) S/H (Gp:) S/H (Gp:) S/H (Gp:) FPB (Gp:) FPB (Gp:) FPB (Gp:) Antena (Gp:) Amplificador De RF (Gp:) Salida 1 (Gp:) Salida 2 (Gp:) Salida 3 (Gp:) Conmutador (Gp:) Vo

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ALGUNOS TIPOS DE MODULACIÓN

Modulación AM Modulación angular Modulación PM Modulación FM Modulación digital ASM FSK PWM

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN AM vp(t) = Vp sen(2p fp t): Portadora vm(t) = Vm sen(2p fm t): Moduladora

v(t) = ( Vp + vm(t) ) sen(2p fp t): Modulada

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN AM v(t) = ( Vp + Vm sen(2p fm t) ) sen(2p fp t)

Con m= Vm / Vp : índice de modulación (m< 1)

v(t) = Vp( 1 + m sen(2p fm t) ) sen(2p fp t)

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN AM

Modulador AM

(Gp:) ~ (Gp:) vm(t) (Gp:) vp(t) (Gp:) AM

1/Vp

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN AM

Demodulador AM

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN FM vp(t) = Vp sen(2p fp t): portadora vm(t) = Vm sen(2p fm t): moduladora

f = fp + ?f sen(2 p fm t), ?f ˜ Vm

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN FM

(Gp:) Índice de modulación (Gp:) vp(t) = Vp sen[2p (fp + ?f sen(2 p fm t) ) t]

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN FM

modulador FM

(Gp:) VCO (Gp:) ~ (Gp:) vp(t) (Gp:) vm(t) (Gp:) FM

TIPOS DE MODULACIÓN

MODULACIÓN FM

Demodulador FM

(Gp:) Detector De fase (Gp:) FPB (Gp:) VCO (Gp:) Señal de (Gp:) Realimentación (Gp:) Señal de (Gp:) Referencia (Gp:) Señal de (Gp:) Salida (Gp:) Señal (Gp:) Demodulada (Gp:) VCO (Gp:) VCO (Gp:)

TIPOS DE MODULACIÓN MODULACIÓN ASK vp(t) = Vp sen(2p fp t): Portadora

Moduladora

TIPOS DE MODULACIÓN MODULACIÓN ASK

v(t) = Vp vm(t) sen(2p fp t)

TIPOS DE MODULACIÓN MODULACIÓN ASK