Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo de Optatividad

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Descripción/Contenidos

Esta asignatura persigue que el estudiante aborde el diseño electrónico de un dispositivo biomédico específico completo, desde la adquisición, tratamiento de señales de sensores, su acondicionamiento a través del diseño de un PCB, conversión analógica digital, para procesarla con un microcontrolador y hasta él envió de estas señales a una central para analizar sus datos. La orientación de la asignatura es muy práctica, donde se irán presentando los diferentes conceptos usando elementos de hardware y software.

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Competencias genéricas

Básicas

CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.

CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.

Genéricas

CG2 - Tener conocimientos básicos del uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos con aplicación en ingeniería.

CG4 - Comprender y dominar los fundamentos de procesado de señal y sistemas lineales y las funciones y transformadas relacionadas y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

CG5 - Conocer los fundamentos de circuitos eléctricos, electrotecnia y electrónica de potencia y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

CG6 - Comprender los conceptos básicos de circuitos y dispositivos electrónicos, principios físicos de los semiconductores y familias lógicas, diseño de sistemas electrónicos y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

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Competencias específicas

CE5 - Ser capaces de realizar la especificación, implementación, documentación y puesta a punto de equipos y sistemas electrónicos, de instrumentación y de control, considerando tanto los aspectos técnicos como las normativas reguladoras correspondientes.

CE17 - Ser capaz de registrar y extraer información útil de señales biomédicas de distinta naturaleza.

CE18 - Conocer los principios físicos y saber utilizar las técnicas y los instrumentos de medida empleados más habitualmente en la medición de magnitudes fisiológicas del cuerpo humano.

CE23 - Conocer y emplear sensores, sistemas de adquisición, tecnologías de comunicaciones y estándares para el estudio, diseño y desarrollo de servicios de telemonitorización sociosanitarios.

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Resultados aprendizaje

R1. Interpretar diferentes tecnologías de sensores aplicados en el ámbito de la ingeniería biomédica, así como la extracción de sus parámetros principales usando sus hojas de especificaciones.

R2. Aplicar el proceso de integración de sistemas electrónicos de adquisición y digitalización básicos para conseguir dispositivos biomédicos.

R3. Explicar el flujo de diseño electrónico analógico y digital para conseguir dispositivos biomédicos.

R4. Describir las nuevas tendencias en el diseño de dispositivos biomédicos, como son los microsistemas, los wearables (llevables), los nanosistemas o la electrónica molecular.

R5. Evaluar las diferentes alternativas que nos aporta un diseño electrónico basado en un microcontrolador dentro de un entorno de telemonitorización.

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Metodología

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Evaluación

Convocatoria ordinaria

Se realizará dos exámenes parciales de teoría durante el curso. Su peso sobre la nota final será del 75%.

El otro 25% se obtendrá con pruebas escritas al final de la realización de las prácticas. Estas pruebas son de evaluación continua, por lo que no podrán recuperarse a menos que se tenga un justificante.

Convocatoria recuperación

Si algún examen de teoría de los parciales o los dos son suspendidos, podrán volver a examinarse en la convocatoria de recuperación

NOTAS ACLARATORIAS

Al tratarse de una asignatura de alta carga de prácticas, la no asistencia a las mismas supone la pérdida de información valiosa para su seguimiento. Por ello, la asistencia a las sesiones de prácticas es preceptiva. En caso de no poder asistir, será necesario presentar justificación oficial de la no asistencia, sea cual sea la razón que la sustente. Sin dicha justificación, no se tendrá derecho a evaluación.

1. El examen teórico consistirá en una combinación de preguntas de tipo test y de respuesta corta sobre las temáticas de la asignatura. Se podrán incluir cuestiones acerca de las prácticas, así como análisis de hojas de especificaciones, folletos de empresa y ejercicios.

2. Se prevé la entrega de un cuestionario de prácticas final que será evaluado parcialmente tras cada sesión de laboratorio.

Para promediar con el resto de calificaciones de la asignatura en cualquiera de sus convocatorias, es necesario obtener al menos 5 en todas las partes. En caso de no superar la asignatura en cualquiera de los períodos de evaluación, la nota final será promediada hasta un máximo de 4,9.

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Temario

Tema 1: Introducción al diseño electrónico de dispositivos biomédicos

1.1.  Mercado de los dispositivos biomédicos, necesidades médicas, particularidades de la electrónica biomédica.

1.2.  Normativa y homologación.

Tema 2: Tecnologías y acondicionamiento de sensores

2.1. Tecnologías de sensores: deformación, temperatura, desplazamiento, vibraciones, magnéticos, químicos, smart-sensors, etc.

2.2. Acondicionamiento de señal y conversión A/D y D/A.

Tema 3: Circuitos integrados y microsistemas en ingeniería biomédica

3.1. Diseño de circuitos integrados y microsistemas para bioingeniería.

3.2. Dispositivos implantables y llevables.

3.3. Ejemplos de dispositivos en distintos ámbitos de aplicación médica.

3.4. Tendencias futuras en electrónica biomédica.

3.5. Placas de desarrollo basadas en microprocesador.

Tema 4: Placas de desarrollo DIY: Arduino en ingeniería biomédica

4.1. Arduino. Shields para señales bio.

4.2. Conversor analógico digital de Arduino.

4.3. Bitalino.

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Programa de prácticas experimentales

Práctica 1: Sensores y acondicionamiento.

Práctica 2: Simulación y fabricación de PCBs con acondicionamiento básico.

Práctica 3: Arduino y shields bio.

Práctica 4: Salida PWM y filtrado.

Práctica 5: Conectar PCB Shield en Arduino.

Práctica 6: Arduino conectividad.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Básica:

1. R. Pallás Areny, "Sensores y acondicionadores de señal".  4ta edición. Marcombo, Barcelona 2006.
2. M. A. Pérez García, "Instrumentación Electrónica. 230 problemas resueltos". Ibergarceta Publicaciones, Madrid 2012.
3. Analysis and Application of Analog Electronic Circuits to Biomedical Instrumentation by Robert B. Northrop, second edition. 2012

Complementaria:

1. Medical Devices and Human Engineering (The Biomedical Engineering Handbook, Fourth Edition) by Joseph D. Bronzino, Donald R. Peterson. 2015.
2. Designing Embedded Systems with Arduino A Fundamental Technology for Makers by Tianhong PanYi Zhu, Springer 2018

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Idiomas

La docencia se imparte en castellano, aunque la mayoría de las referencias y los textos de lectura están escritos en inglés.

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Lugar de impartición

Teoría: Aula habilitada en el Aulario.

Prácticas: Laboratorios del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación de la UPNA.

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