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TEMA 4.- PRINCIPALES VARIABLES BIOLÓGICAS.
VARIABLES BIOLÓGICAS.
Eléctricas
No eléctricas
ELECTRÓNICA BÁSICA DE APLICACIÓN EN EXPERIMENTACIÓN.
Componentes básicos de los aparatos de medida.
Registro de las variables biológicas: Señales biológicas
LOS POTENCIALES BIOELÉCTRICOS Y SUS FUENTES.
Origen de los potenciales bioeléctricos
Características de las señales eléctricas.
EL PROCESAMIENTO DE LAS SEÑALES
Amplificación: Amplificador Operacional (AO)
Conversión analógico-digital
Comparación de los sistemas analógico y digital.
Filtros: analógicos y digitales.
TEMA 4.- PRINCIPALES VARIABLES BIOLÓGICAS.
VARIABLES BIOLÓGICAS
ELECTRÓNICA BÁSICA DE APLICACIÓN EN EXPERIMENTOS.
Diferencia de potencial o tensión (voltios)
Intensidad (amperios)
Resistencia al paso de la corriente Ohmios.
Corriente contínua R=(Voltaje/Intensidad). Frecuencia=
Corriente alterna Z (impedancia). Frecuencia 50 Herzios.
SEÑALES BIOLÓGICAS (REGISTRO)
ELÉCTRICAS: P. ACCIÓN, ECG, ETC.
Concentración, Temperatura,
Presión, Volumen, Tensión
NO ELÉCTRICAS:
CAMBIOS FUNCIONALES
SEÑAL ELÉCTRICA
ELECTRICIDAD ENDÓGENA
CAMBIOS EN LA CONDUCCIÓN
TRANSDUCCIÓN
El daño por electricidad está causado por la combinación de voltaje e intensidad
Registro de las variables biológicas: Señales
Las señales biológicas varían cíclicamente. Se pueden definir como una función matemática de cómo cambia una variable en el tiempo. El desarrollo de la informática ha permitido el almacenamiento de los datos experimentales de forma duradera y reproducible.
POTENCIALES BIOELÉCTRICOS Y SUS FUENTES
Son señales eléctricas ocasionadas por la actividad electrofisiológica de nuestras células.
En este caso las variables que registramos son corrientes muy débiles requieren de sistemas de registro muy sensibles. Para su registro e interpretación es necesario filtrarlas y amplificarlas
POTENCIALES BIOELÉCTRICOS MÁS HABITUALES SEÑAL BANDA AMPLITUD SENSORES P.ACCIÓN 0,1 Hz-1 Hz^ 50 mV-4 mV^ Microelectrodos metálicos recubiertos con cubierta aislante o Micropipetas de vidrio rellenas con solución electrolítica de KCl. Se utilizan puntas de 0.1 a 1 μm y micromanipuladores de alta precisión EEG 0,01 Hz-100 Hz^5 V-300^ V^ Electrodos macroscópicos (placas metálicas) de superficie dispuestos el cuero cabelludo. Entre electrodo y piel puede aplicarse un gel conductor. EMG 10 Hz-100 Hz^100 V-5 mV Electrodos de aguja insertados en el músculo. ECG 0,01 Hz-100 Hz 0,5 mV-4 mV Electrodos macroscópicos (placas metálicas) de superficie. Entre electrodo y piel puede aplicarse un gel conductor.
Origen de los potenciales bioeléctricos
La señal está sujeta a la intensidad de la actividad fisiológica y el número de células activas.
Características de las señales eléctricas.
-Una señal analógica eléctrica consiste en variaciones de voltaje o tensión siguiendo un modelo sinusoidal. -Los cambios cíclicos de voltaje confieren una frecuencia a la corriente eléctrica. La corriente alterna de casa tiene una frecuencia de 50Hz (Europa) o 60Hz (América). La corriente continua tiene una frecuencia de 0Hz. -Las señales analógicas eléctricas poseen frecuencias desde 0Hz (D.C. ó C.C.) a varios cientos de Hz. El rango de frecuencias contenido en una señal se conoce como “ancho de banda”.
Las señales eléctricas que se detectan son débiles y se contaminan con facilidad con los 50 Hz de la red eléctrica y por factores ambientales. Hay que tratar la señal con un sistema de amplificación y filtración.
Comparación de los sistemas analógico y digital
Sistema analógico : -Requieren menos componentes que un sistema digital -Son más sensibles al ruido (Ruido: Perturbación no deseada añadida a la señal). -El ruido tiende a acumularse en las señales analógicas cada vez que son procesadas
Sistema digital: -Los ordenadores actuales son digitales, se precisan datos en forma digital. -Se pueden corregir y amplificar más fácilmente. -Permite la multigeneración infinita sin pérdida de calidad. -Se precisan filtros adecuados para evita pérdida de información -La información se puede comprimir y descomprimir sin alterarse -Se puede comprimir eliminando información innecesaria.
Resolución digital
Viene determinada por la longitud de la palabra digital (número de bits)
00000000 = Equivaldría al blanco. 11111111 = Equivaldría al negro.
Las 254 combinaciones darían la escala de grises.
Si en vez de 8 tenemos 16 bits, la resolución será mayor.
FILTROS
Existen filtros tanto si la señal es analógica como digital las señales son filtradas en función de su frecuencia.
Tipos filtros según la señal que dejan pasar:
- Filtros pasa-bajos (LP), los cuales solamente dejan pasar señales con frecuencias menores a una frecuencia de corte establecida por el diseñador.
- Filtros pasa-altos (HP), los cuales solamente dejan pasar señales con frecuencias mayores a la frecuencia de corte establecida por el diseñador.
- Filtro pasa-banda (BP), los que permiten el paso de las señales eléctricas comprendidas entre dos frecuencias establecidas por el diseñador.
- Filtro rechaza-banda (Notch), son los que no permiten pasar una frecuencia específica..
FILTROS ANALÓGICOS
Ej. Filtro pasa alta analógico RC Para frecuencias bajas C está en abierto (no pasan). Para frecuencias altas C está en corto circuito (pasan). Sólo deja pasar las altas frecuencias
Ej. Filtro pasa baja analógico Para frecuencias bajas C está en abierto (no pasan y van al amplificador). Las frecuencias altas pasan por el condensador.
FILTROS DIGITALES
Un filtro digital es un tipo de filtro que opera sobre señales digitalizadas, bien como circuito digital o como un programa informático. Es un sistema que realiza un procesamiento matemático sobre la señal; generalmente mediante el uso de la Transformada rápida de Fourier; obteniéndose en la salida el resultado del procesamiento matemático o la señal de salida.
Los circuitos integrados digitales forman parte de los conversores analógico-digital y de los filtros digitales. Son capaces de codificar la señal y de realizar operaciones lógicas en lenguaje binario del tipo NOT (inversor); OR (suma); AND (producto); NOR (suma negada); NAND (producto negado); EXOR (suma exclusiva); EXCITADOR (amplificador de la señal).
FILTRO PASA-ALTAS FILTRO PASA-BAJAS
