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Diseño de Equipos médicos con Texas Instrumentos y Mouser (ART1718S)

Mouser Electronics (www.mouser.com) es el mayor distribuidor mundial de componentes de Texas Instruments (www.ti.com) y Texas Instruments es la empresa líder en la fabricación de componentes y plataformas para el desarrollo de aplicaciones médicas. En este artículo, unimos las dos empresas sugiriendo una serie de plataformas y componentes que pueden ser utilizados en la creación de productos innovadores en el área médica, fitness, salud y biotecnología.

   En nuestra sección de medicina y salud reunimos artículos técnicos de diversos tipos abordando las tecnologías que se usan en el área médica, salud, fitness, biotecnología como la agropecuaria, agricultura, biología, etc. Los artículos son teóricos en muchos casos, pero a lo largo de los años, los proyectos y los componentes se han agregado, justamente con muchos de ellos basados en componentes y plataformas de Texas Instruments.

   Es claro que la tecnología es dinámica y tanto las soluciones dadas en la época como las tecnologías evolucionaron. Así, actualizando el tema, con base en lo que hay de más moderno de Texas Instruments, sugeriremos a continuación una serie de soluciones que pueden ser muy importantes para los que trabajan en proyectos del área.

   Los lectores pueden acceder a los datasheets e información más completa tanto por el sitio de Mouser y de la propia Texas.

 

   Las soluciones

   Si bien una infinidad de componentes pueden ser utilizados en aplicaciones que involucran vida, las características de ese ambiente que exploramos en nuestro artículo Los Señales del Cuerpo Humano (MA125 y MA126) revelan que se trata de un ambiente especial, y la interfaz entre un equipo y un ser vivo es uno de los puntos más críticos de cada proyecto.

   Así, la elección de sensores apropiados es fundamental para el éxito de un proyecto es justamente de una selección de bio-sensores y circuitos asociados de los que vamos a tratar ahora. Son sensores especialmente diseñados para el ambiente hostil y sui generis que es cuerpo humano y cualquier ser vivo, atendiendo a los requisitos de extrema importancia basados en la confiabilidad.

 

AFE4300 - Circuito integrado para balanzas electrónicas

   Un tipo de circuito importante en aplicaciones médicas, agro y de salud es el que procesa las señales de sensores de peso, usados en balanzas. El circuito integrado AFET4300 es un circuito de entrada para balanzas y aplicaciones médicas de bajo costo.

    Este circuito integrado puede funcionar con 4 células de carga y es alimentado por una tensión de 2 a 3,6 V para medidas radiométricas. La linealidad es mejor que el 0,01% y la corriente de operación de 540 uA. El circuito cuenta con un conversor ADC de 6 bits con 600 SPS (muestreos por segundo).

  El circuito incluye un amplificador para instrumentación con ganancia ajustable externamente a través de una resistencia. En la figura 1 tenemos el diagrama de bloques funcional de este componente.

 

Figura 1 - Diagrama de bloque
Figura 1 - Diagrama de bloque

 

 

 

AFE4400 - Circuito de entrada para Monitores de Golpes Cardíacos y Oximetría de Pulso

   Este circuito integrado de bajo costo de Texas Instruments, disponible en la Mouser Electronics, consiste en un "final" (FET) desarrollado para aplicaciones en oximetría de pulso y medición de latidos cardíacos. El circuito consiste en un canal receptor de bajo ruido con un ADC y un sector de transmisión por LED, además de sensor de diagnóstico y detección de fallas.

   Estas características permiten obtener un control completo de las características de tiempo del dispositivo. El oscilador tiene además un oscilador que puede ser controlado por cristal externo.

   La alimentación se realiza con tensiones de 2,0 a 3,6 V y la corriente es de sólo 670 uA con alimentación de 3,3 V. El circuito también se puede utilizar en fotometría industrial.

En la figura 2 tenemos el diagrama de bloques de este componente.

 

   Figura 2 - Diagrama de bloques
   Figura 2 - Diagrama de bloques

 

   

 

AFE4403 - Circuito de entrada para mnitor de latidos cardíacos y oximetría de pulso

    Este pe más un circuito integrado Front-End de Texas Instruments para aplicaciones en medidores de ritmo cardíaco y oximetría de pulso. El circuito integrado tiene una opción para un tercer LED para SPO2, HRM o HRM con longitudes de onda múltiples.

    La banda dinámica va hasta 110 dB y la corriente media del LED es de 30 uA. La ganancia total es programable y el rango de tensiones de alimentación va de 2,0 a 3,6 V con una frecuencia de pulsos de 62,5 SPS a 2000 SPS. En la figura 3 tenemos el diagrama de bloques de este componente.

 

Figura 3 _ diagrama de bloques
Figura 3 _ diagrama de bloques

 

 

AFE4900 - Bio sensor óptico con FIFO para aplicaciones en vestibles

   Este circuito de entrada para aplicaciones en sensores de vestimenta de Texas Instruments puede ser utilizado a medida de la presión sanguínea, en los visibles y los aparatos de oído, la percepción de los latidos del corazón además de la oximetría de pulso.

  El circuito también se puede utilizar en la adquisición de señales ECG con una tasa de adquisición de datos de hasta 1 kHz. Otra aplicación es en PPG con tres entradas multiplexadas y una banda dinámica de 100 dB.

  En la figura 4 tenemos el diagrama de bloques simplificado.

 

   Figura 4 - Diagrama de bloques.
   Figura 4 - Diagrama de bloques.

 

   Texas Instruments cuenta además con una serie de Proyectos de Referencia (Reference Design) en su sitio, pudiendo ser accedidos en: http://www.ti.com/data-converters/integrated-special-function/medical-afes/biosensing -afes /referencia-designs.html 

   Entre los proyectos disponibles destacamos los proyectos de un Monitor de Pacientes Vestivel Inalámbrico con multi-parámetros, un Monitor de Golpes Cardíacos de Pulsos (figura 4), un sensor SoO2 Multi-fase y medidor de latidos cardíacos.

 

Figura 5 - Sensor de latidos cardíacos ópticos de pulso.
Figura 5 - Sensor de latidos cardíacos ópticos de pulso.

 

   Evidentemente, las aplicaciones indicadas apuntan al uso médico y en monitoreo de salud (fitness), sin embargo, pueden ser usadas en cualquier otra aplicación que involucra el sensor de seres vivos.

Finalmente, en el interfaz de señales de sensores biológicos con los circuitos de procesamiento, un componente de extrema importancia para los proyectos es el amplificador operacional. En un ambiente hostil como es el cuerpo de un ser vivo, las características especiales se eximen.

    Texas Instruments cuenta con una infinidad de tipos disponibles en el Mouser que pueden satisfacer necesidades especiales de un proyecto. Puede acceder a estos amplificadores operativos y hacer su escuela en la página https://www.mouser.com/Semiconductors/Amplifier-ICs/Operational-Amplifiers-Op-Amps/_/N-4h00g?Keyword=Texas&FS=True  .

 

 

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