UNIVERSIDAD AUTONOMA
METROPOLITANA.
/ n / n ; ; s I ó n D w J E N c I A S B A S I C A s E ~ ~ IZTAPALAPA.
FINAL
-SERVICIO
SOCIAL.
ALUMNA-
MA&-
90323152,NOMBRE: fiménez Gonzálcz
Alda.
MATRfCULA 90323 152.CARRERA: Ingaiiaia Biomádica.
AREA DE CONCENTRACI~N: instmmmtm ‘6n Médica Electrónica
EDAD: 22 años.
LUGAR:
UNIVERSIDAD AUT6NOMA METROPOLITANA-ETAPALAPA.Depto. de Ingeniería Eléctrica.
DIRECCIbN: Av. Michoacán y la Purísima. Colonia Vicaitina iztapalapa.
C.
P.
09340. México, D.F.
PWODO: 24 de octubre de 1994 al 21 de Abrii de 1995.
HL
uNm&AwsIdN
y LIcENcIATuBh;a). Umdad Iztapalapa.
b). Divisibn de Ciencias Básicas
e
ingeniería. c). Li CenciatUra en Ingenieria Biomédica.Area de ConCentiaCión: Instnunentaci ‘6n Médica Electr6nica.
1. ing. Miguel Angel Pefía castillo. 2.
M.
en I. Ma.Teresa
GarciaGonzáiez
n
moDucQQ&
La
prmtaci6n del Savicio Social se ha llevado a cabo en dos partes,la
primera de dasser& teniendo como asesor al Ing. Miguel Angel PCea clstillo enla
materia deInstrumentación
Médica
V correspondiente al Xi trimestre dela
carrera de ing. Biomédica.La segunda parte tuvo como mraa la
M.
en I. Ma. T s r e ~ García Gonzála en la materia de C i o sEléctricos
Ii correapondiente alV
trimestre de la cancra de ing. Biomádica.Ambas partes serán
descritas
a Continiación:PERIODO: DEL 24 DE OCTUBRE DE 1994
AL.
20 DE ENERO DE 1995.MATERIA: INSTRUMENTACI6N M b I C A
V.
CLAVE: 212372.
ASESOR: MIGUEL ANGEL PE!ÑA CASTILLO.
Brindarle al estudiante los conoamientos
fundsmaitaes
de los instnimmtos demedición utilizados en el marco de un laboratorio clínico.
Debido a
que
mi iabor se encuentra en apoyo a la docaiCia, he participado tanto en larevisión de tareas y trabajos de invdga9ión sunades como revisión de exámenes y w n a s sobre dudas de alguno de los tunas que comprende el cum. Estas actividades y la
forma
de evalunción de cada una de dasserá
descrita
ai Is siguknte sección.Básiicamente mi trabajo se dividió ai dos
partes:
a).
Revisión
y evaluación de trabqjos de investigaciónsemanalea
comspondientes a lossiguientes temas:
1. Estructura de un Laboratono Clínica y tipo de detmnhaciones que realiza.
2. E-specificacioncs de un equipo de Espectrofotomebia de Absorción.
3. Técnicas de determinación de Electrolitos y su importancia desde el punto de vista
4. Daamuuict 'ón de
Gases
en Sangre y su importrncia desde el punto de vista clínico5. Describir el tipo de detanilliacioneo HaMtolbg¡cas y el tipo de equipo que las
Clínico.
en unidades de cuidado intensivo de un
hospital.
realiza.
b).
Revisión
y evaluación de tareas semanales correspondientes a los siguientes temas:TAREA 1 : Conceptos de Medición.
TAREA 2: Problemas rdaciohados
con
detcnnhaciones de la conctntración ai baseTAREA 3:
Problemas
rdacionados con h&&amms *en
equipos de espectroscopía..TAREA 4: Diseño de un Círcuito eléctrico para un espectrofotómetro de doble haz. TAREA 5:
Análisis
de un circuito elcCtnc0 de un fot6mctro de 0amaIL
343.a
la
absorción.A. TRABAJOS
DE
I"ESTIGACI6N.De acuerdo a la modatidad de evahución CStableQda pan este curso y, siempre y cuando se tuviera UM calificaci6n aprobatoria, se d k o n un total
de
cinco trabajos deinvestigaci6n con un peso del 20% de la ciilificaci6n total. Se
consideraron
obligatonos y suentrega se llev6 a cabo en forma individual y d.
Estos trabajos de investigaci6n fueron &dades de ampo sobre la organ¡znci6n, funciones y equipamiento de un Laboratorio Clínico
con
el propósito fiuKLamental deintroducir al alumno en el conocimiento del mismo y propiciar la compmisi6n de la
partickpaci6n que éste ejerce desde el punto de vista clinic0 en el ámbito hospitaano.
Dada
la
~turaleza de la inveStigaci611, el alumno tuvo que acudir en forma individualo en grupo a un
Lab.
Clínico de cuaiquierhospital
donde se le permitierareaüzar
una visita guiada para obtener la información ncceSaria acorde al trsbajo que debía r d h r . Dicha infonnaci6n comprende en forma general: la unidad hospitalaria a la cual acudieron, la marca del equipo que vieron y la o lasfunciones
que daianpdia gcmdnmte, características estáticas y dinámicas del mismo, tipo de despliegue (anaiógico o digital), que tan modernoes y en coIIsccuenci(L fkil o dificil de manejar,
que
canctaíaticas posee el persod que lomaneja, que tipo de consumibies requiere y d es el costo de SU
empleo,
d e sson
lascondiciones de opersci6n e mstaleción IIccc8Mas para SU manejo y funcionamiento codable
y que tan cesc~nas o lejanas
esrin
de la realidad de amexdo a lo observado, como es sumantenimiento (preventivo o correctivo), quien lo realiza y cunado se hace.
Todo
estobusca
despertar un sentido de observación crítico y
inalitico sobre la
situpciónred
del laboratorioque permita al alumno ver que no tan s610 es Unportante comprender el funcionamiento de
un equipo sino que hay muchos otros factom que coddemr desde el punto de vista ingerid y cuya adccuda agnipaci6n
les
perrnitirh
naüUir mejor SU trabajo, ya sea para darmantenimiento, capaci tación o evaluar un equipo para compra.
Debido a que cada trabajo w reaüz6 en forma individual, me resultaría muy dificil llevar a cabo el desarrollo de alguno
de
ellos ya que cada trabajo tiene su propio estilo y forma de presentación, incluso se basa endifaenteci
marcas
y modelos de equipos vistos endiversos hospitdes y bajo asesorías varisdas; hasta el punto de vista de cada uno de los
alumnos difiere y es por eso que me h i t o
a
paesentar a continuaci6n y en forma general algunos de los puntos clave a considerar enla
cvaiwi6n del reporte.El formato del reporte comprendi6 lis siguientea partes: portada, intrOducci6n y principio de íimionamiento básico, nombre y limci6n
dd
equipo visto comprendiendo uninforme del tipo de det«minaciones que realiza,
comea&vios,
coIIc1uBione9 y bibliograñaconsultada. En base a la revisi611 del informe es como se puede apreciar que tan profundo
fiic
el desarrollo de la investigaci6n y el empeño e interés quese
puso enla
misma ya que laevaluaci6n no s610 se bas6 en la preaartaci6n del trabajo, también los comentarios y
conclusiones fueron un factor importank que
me
parniticron datcrminar quienes estaban alcanzando los objetivos primordiales de lainvestignci6n
y que al mismo tiempo se estabanbeneficiando reafirmando los conbcimientos adquiridos en clase para futuros propósitos de evahiaci6n porque la parte de invest¡gac¡6n se consideraba para algunas preguntas de
B.
TAREAS.Se realizaton un total de
cinco
tareas con un pew del 1oo/o dela
calificación total, laentrega
fué
enforma
individual y sunanal siendo un requisito obtigatorio tener promedioaprobatorio pan promediar
con
el resto de lascvlhisciwes.
Esta es
la parte del curso que voy a d d b k debido a que resulta másfacil
deelaborar
dado que cada tarea contenía un cor@mto de problems cuya soluci6n eraespecífica y basada en los conceptos Vistos en clase.
I. C O N C E ~ ~ DE MEDIC&
1. PROBLEMA: Un Ingeniero Biomédico a cargo de un Deputamento de Ingmieria
BiomCdica, en un hospital, tiene que decidu sobre
la
compra de un esptrofot6metro. Deacuerdo a su presupuesto y aplicaciones piensa decidir sobre uno de los tres
2.
SUS
TAREAS:
a). Detennine en funci6n de las upeciñcaciones IM aractihideg de cada aparato.
b). Degarrolle posibles criterios para la de4xi6n de la mejor compra.
exactitud, resolucih, mib~dad a
la
temperatura, etc.). c). Comente lógicamente su nizonamimto.especmfit6metroa, cuyas
espcnficacioms
se MCXM (Anexo).Claramente, sus criterios deben basarse en cifras de mérito cuantificable
(precio,
SOLUCI~N:
del equipo (estáticas y dinllnicse), los
requaimiaitoS,
rmxduhw yposibilidadea
El desarrollo de esta tarea se deja d criterio del estudiante, para ello debe tener en
cuenta los factores mencionados anteriormente y otros correspondientes a las
características
econ6micas del hospitai para el cual se va a realizar
la
compra, c o d b l e s , tipo de instalaciones que requiere, mantenimiento y capacitaci6n del personal entre otros. Es por esto que no tomé en cuenta para la duaci6n la selección de un determinado equipo ya queacorde al planteamiento que cada uno de 4 0 s presaitb, detaniwron cual era el más de dos. Por supuesto que
para
poder proponer un criteriode sel&6n de equipo debí-
poseer
lasbases
sobre conceptos de medici6n que a continuaci6n seindican
(I):En el
di&
o especificaci6n de los sistemas de instmnentaci6n médica, se deben considerar cada uno de lossiguientea
&ores:que incluya todos los niveles de amplitud y frecuencia
de
entrada
en
loscuales
se espera que funcione el aparato. El objetivo seda ofracar un instnunanto que diese una lectura utilizable desde los valores más pequeAos esperados para las variables o parámetros que se midenb). SENSiBJLJDD
La
sensibfidad de un Uurtnimaao determina cual es la menorvariaci6n de una variable o paiamebo que se puede medir de
forma
fidedigna. Este fixtordifiere del margen del
instrumento
en que lasensibilidad
no tiene
en
cuenta los valoresabsolutos del parámetro Sino que considera los minllsailos d i o s que se pueden detectar. a).
RANGO
DINAM[CO:En
general el rangodinámico
de un instnUmnit OSeestudiaparaLa
sensibilidad
determina directamentela
rerioluci6n & u n inStnimen to, que esla mínima
variación que se puede medir
con
precisi6n.UM
semiidad dcmsgado alta produceíkcuentemente
no
linuüdades o imtab&M.Las
indicaciones desensibilidad
se expresan por lo general enforma
de longitud deescala
dividida porla
cantidad que se mide.c). LiNEALiDAD: Se designa como W d a d del instnunento el grado en el que las
variaciones en
la
salida del mismo siguen a las variaciones de entrada. En unsistema
heal la sensibilidadseria
lamisma
para todos los niveles absolutos dela
artradi, tanto en la zonasuperior
como
end cmtro o en lamnainfbiordel
rango dinámico.Debe
logmrseiinclilidad enlas
zonas
más importantes aunque seaimpombie
lograrla en todo el margen completo.d). HISTÉRESIS: Es UM característica de algunos inüumcntos, por la cual un d o r dado de
la variable medida produce, cuando se alcanza en sentido d e n t e ,
una
lectura distinta acuando se alcanza en sentido descendente.
e). RESPUESTA RIECUENCIAL:
La
respuesta freaenciai de un instrumento es suvariación de sensibilidad para
la
gama de fiea~encias de medida. Es importante paravisualizar
una
señal que sea UM nproducci6n fiel de lasdhl
fisiológica original.Un
sistemade instrumentaC6n deberá ser capaz de responder con suñuente rapidez para reproducir nentes fimenciales de w &al
con
la misma sensibilidad.r).
t-lascoT
PRECIS1 N: Esuna
medida del error delsistema.
L o s errom se pueden producir demuchas
formas.
Aunque 110 siempre se presentan W-e, se deben considerar los siguienteserrores:
..
1. Errores debidos a las tolerancUis de los componentes electrónicos.
2. Errores mecáuiicOs debidos a movimientos del medidor.
3.
Errores
de los componentes debidos ala
dgiva o variaci6ncon
la temperatura.4. Errores debidos a una respuesta 6ecu& bufkiente.
5 . En ciertos tipos de inJtrumentos, errom debidos al cambio de
la
preai6n o 6. Errores en la lectura debidos al paralaje, ihuninaciim inadeaisdq o trazos de tintaNo se deben pasar
por
alto dosfuartes
deerror
adicionales.La
primefa se d e r e a la puestaa cero c o w del inshumn to.En
la
mayoría de las medidashace
Mta un cero ouna
medida debase.
Ello selogra
a menudo ajustando un puente de wheatstone o undispositivo similar. Es muy importate que, cuando haga falta, el ajuste o pucsia a cero se realice antes de cada
conjunto
de medidas.Otra
íüente de error es el &&odel
instrumentosobre
los
parhems
que semiden
y Viceversa.g). RELACIÓN SEÑLRUIDO:
Es
hportante quela
relaci6n sehí-ruidosea
lo másgrande posible.
En
el entorno de los hospitales, son buentes las interkencias o ruidos dela red y por lo general se captan
en
los cables largos.Sin embargo, se deben diaffinguu talas ««midos de ¡nte&rencias» dcbidos al
acoplamiento
con
otrasfuentes
de mcrgía, del Nidotemiico
y del ruido de granalb que seproducen en los elementos del propio circuito debido a
la
nahualeza discontinua de lamateria y la comente eléctrica. Aunque el ruido térmico es
con
freaiencia el factor quel i t a la deter4611 de
seshks
en otros campos de la electrónica, el ruido de interferencias es el mayor problemaen
sistemas biomédicos.temperatura atmosférica.
También
es
importante conocer y controlar la nlaci6n ssnil-nido en al entom realdonde se realizaráin las medidas.
h). ESTABILIDAD: En inSajairi de
control,
la cetabilidades
la capacidad de un sistema deretomar a un esiado estacionario después de una pahui>ación en la
entrada.
en vez detender a UM oscilsción incontrolable. Este es un &or que varía con la relación de
ampüíhción, reaümaitcac i6n y otras uiraderísticas del sistuna.
El
sistuna global debe ser sufícientemsnte estable en elcampo
de utiIkaci6n.i). AISLAMIENTO: Con h e n c i a las medidas se
deócn
resüzar
en pacientes o animalesexperimentales de
tal
fomui
qued
inStnimant
ono
e a t a b huna
conexi6n déctrica directa entre el organismo y la tierra.Esta
exigenciaes
necesaria freaientanaite por mnes deseguridad eléctrica o para
evitar
intdmncias entre otros instiumaitos empleadosSllmilthneamente.
j). SIMPLICIDAD:
Todos
los sistemas e h&umnto sdeben
ser lo más simples posiblespara eliminar la posibiüdad de error en un componaita o humano.
La
mayoría de los sistemas de instnimaaaci6nrequieren
una calibración antes deutilizarlos d&mmte. Cuando el sistema médico esta montado, se debe caüírar globalmente.
Una
vez
comprendidos los conceptos anterionS el dumno debe encontrarxeen
condiciones deevaluar
cualquier clase de equipo no &lo considerando las cmactetísticaspresmtadas en los d e s (que no son los biws fbtores importantes), también los requerimientos, necesidades y aplicaciones hospitaarias cuyas necesidades
Vanan
de una unidad a otra.EVALUACI~N:
La evahiac6n se Ucv6 a cabo acorde
d
yeUiante
criterio:1.DadoquelasmaCtiad~decada~~oestcibanespecificadasenlashojasdelanexo se le asignó un valor de 2 puntos.
2. Los incisos @) y (c) requieren más del dararrollo y explicación del procedimiento seguido
z ESPECTROFO~MBTI~~
DEABSORCI~A!Esta tara consiste de
una
serie de problemassobre
dctcrmÚuci6n de conccnitraciones en base a conceptos de ibsorQón.1. Calcular la pérdida por
d e x h
cuandoun haz
de radllci6n de 589 nrn pasa a través de una celdacon
ventanas de vidrio (nd = 1.46) que conticae UM soluci6n alcoh6ka cuyoíndice
de refracci6n es de 1.37.DATOS:
low. de
onda
= 589nm
nl = 1.46 (refracci6n del vidrio)
n2
= 1.37 (refracción del alcohol)n3 = 1 .O0 (refracción del aire)
Pkdida por
reflexión
=7
A
contllnuoión presento los cnuncdo.
(I y SduQonSs de los mismos:soLUCI6N
Suponiendo que el
haz
incidente es papendicular tenemos:Ir
: W I G
IO donde:
ir = intensidad refldada.
io =
Intensidad
incidente.nl,
n2
=índices
de refiaoción de los dos mcdios.a). Pasaje aire-vidrio:
2
&-(1.46
-
1.00)10-(1.46
+
l.00)2kh0 = 3.5 %
b). Pasaje vidrio-solución: &-Q.37
--
1.46)'Ió(1.37
+
1.46)2 Irho = 0.1 %Pasaje total = 2 (pasaje
aire-sol)
Pérdida por dexi6n = 7.2 %
= 2 (3.5
+
0.1)2. ¿Cuáles son las veniajas relativa8 y las desventajas de las n j ¡ de diíhcci6n y los
prismas para
la
dispersión dela
luz?soLUcI6N
PRISMAS:
a). Ventajas:
*
No
produce poiarizaCión.*
Hayde
dos tipos difaaaes.b). Dcrventaju:
La
d-ón depende dela
lon&ud de onda (noes
l i d ) .Requiare de seleccionar mat& para dianinuir pérdkbs por retleWón.
*
Dabe aunplllconci~osrequaimHmtosbptiooq
&coa.
rssistcncina*
Se pueden requeair varios prismas para abarcarla
región de intci.es lo cual*
Para lograr alta resolución se requieren PrigMll de gran tamaño.No dispersan longitudes de onda en el ultravioleta lejano y el infrarrojo ataques por componentes atmosfcncos y vapores dd Irbonuorio.
incramnta d costo.
JejanO.
REJILLAS DE DIFRACCIÓN
a).
Ventajas:
lincil
indeptndiaaamnte de la longitud*
La dispersión es apro-*
Para un mismo tamaño de elemento diepcrsants, puede lograrse una mayor*
Su región de aplicación se encuentm en el infinrrojo y uliravioleta lejanosde onda, esto permite
simpüficar
el di& de monocromadores.dispersión.
donde la absorción
hace
imposible el empleo de primas. b). Desventajas:*
Producen cantidades aigomayores
de radiación dispersa así como espectros*
Alto costo.*
Requieren complicados aparatos para su producción. de órdenes superiores.3. ,por qué es n d o
variar
el ancho dela
nnira de un monocromador de prisma paraobtener UM resolución
constante,
mientras que se puede usar un ancho de ranura constantecon un monocromador de rejilla?
SOLUCIÓN:
Porque
la
dispersión en un prismano
es Lineel y porque d ancho debanda
efectivo
deun
monocromador depende de la dispersión del priama o del reticulo y del ancho de las ranuras de entraday salida. Por esto esd
o
emplearranuras
mucho más estrechas enlongitudes de onda largas que en longitudes de onda cortas para
obtener
radiación de unancho de banda
efectivo
dado.4.
Una
solución que contiene X ala
concentma *ón de 1.54 x lo4 M tieneuna
transmitanciade 0.0874, cu(Lnd0 se mide en UM cekla de 2
un.
&Qué concentma 'ón de X pennitirs, obteneruna
transmitancia tres veces mayor, si seutiliza
una dda de 1 .O0 cm?DATOS:
CI = 1.54 x lo4 M C2=? T1 = 0.0874
T2
= 3T1bl=2cm b2= 1 cm
SOLUCI~N:
En
base a las d o n e s :A=
-
log T...
(1)A = a b c
...
(2) donde:A absorbancia.
T: T d t a n c i a . E:
absorbitividad.
b: espesor de la cubeta.c: concentraci6n. Tenemos:
ablCl =
-
1% T 1 . 4 3 )ab2c2 =
-
logT2
...
(4 )Igualando (3), (4) y sustituyendo las condiciones T2 = 3T1 obtenemos la siguiente
expresibn:
C2 = (blC1 log 3T1)/ (b2 log T1) Finalmente sustituyendo valores obtenemos:
C2= 1 . 6 9 ~ 1 0 4 M
5.
Una
especie química Y tiene UMabsortividad
de 2400. Deducir los valores deabsorbancia
en
celdas
de 1 .O0cm
para
soluciones que contienen Y alas
concentma 'OMS de10.00 x lo4, 6.00 x lo4, 3.00 x lo4 y 1.00 x lo4
M,
suponiendo que la 17tdiaci6n empkadaestá
contaminada con
un pomataje de rad¡¡6n no absorbida de (a) O.Oo0, @) 0.300; (c) 2.00 y (d) 6.00.a). RADIACIdN NO ABSORBIDA = O.oooO/o
donde: a = 2400 b = l m
Sustituyendo los valores de c en (1) tenemos:
soLUCI6N
A = a b c
...
(1)A l = 2.4
A2=
1.44A3
= 0.72A4 = 0.24
b). RADIACIdN
NO
ABSORBIDA = 0.3% = mEn
base alas
expres¡ones:P s i
Po
= m...
(1)A'
= log ((Po+
Ps) / (P+
Ps))...
(2)A'
= iog ((1+
m) i (io&+ m))...
(3)De
laecuación
(3) obtaiemos la nuevaabsorbancia
para cuando se preseman estos casos de radiación no absorbida deente de m. Ahora podemos sustituir los vaioreshaciendo m i g d a la radiación no absorbida. Al = 2.15
A2
= 1.41 A3 = 0.71A4 = 0.24
e). RADIACIbN NO ABSORBIDA = 0.02% = m
Al = 1.63 A2 = 1.25
A3 = 0.71
A4 = 0.23
d). RADIACIbN
NO
ABSORBIDA = 0.06% = mAl = 1.22
A2=1.04 A3 = 0.63
A4 = 0.22
EVALUACI~N:
Debido
a
queson
un total de 5 problemas, le di un valor de dos puntos a cada uno de ellos.Al
problema 1 lo dividí en dospartes
y cadauna
deellar
valió un punto. Los problemas 2,3 y 4 vaüeron 2 y cada inciso dei problema 5 valió 0.5.. . . _,,.. ."
3.
INTZJWERENCU
ENEQUIRWDEESPRCTRLWCOP~Al
igmi que la tarea 2, ésta consisie de una Sane de problemas ayos enuncidos ysoluciones presento a continuaci6n:
1. Enumerar las
difsrsnctas
' que existen entre los monocromadorcs de prisma de Littrow y deBunsen, e indicar sus ventajas relativas.
SOLUCIC5N
MONOCROMADOR DE PRISMA DE
BU":
Está
W oea
un prismade
60 grados, el cual se fabrica generalmente de un bioque único de ~111lzo. Cuando sc utillla cuarzocristalino el prisma se suele construir uniendo entre sí dos prismas de 30 grados; uno
dextrógíro y otro lcv6giro entcuido así la poluinaón neta de la radkci6n
emitida.
MONOCROMADOR DE PRISMA DE LIITROW: Emplea un prima de 30 grados con una
cara
metahada parafomrar
un espejo. Sus canictaisticas de funcioMnnmtoson
semjantes a las del de 60 @s.
En cuanto a
las
Mitajas
relativas podemos decir que el monocromador de Littrowes
más compacto que el de Bunsen. En el prima de
Littrow,
el vidrio de plomo proporcionauna diepeftión tres vcces mejor que el de
Bunsai.
El monocromador de Bunsen trabajaen
la
regi6n W y el de Littrowen
el IR cercano.2. &háies son las ventajas relativas y las desvgitajas de las rej¡uiaS de difracción y los
prismas para la dispersi6n de la luz?
SOLUCI~N PRISMAS a). Veiitrj~:
*
No produce poiarización.*
Hay de dostipos
&excates.
*
Su aplicación selieva
a caboen
regionesW,
V eIR.
*La
d i p d ó n depende de la longitud deonda
(noes
linea).*
Requiere
de Selecrjonarrmtairlsr
pan dismhuk p&d¡dw por reflexión.I 6ptbs, mccbncos, rcshncii a
*
Debe cumplircon
datos reqwnnnartoataques por conIpm?ntes rtmoafancos y
vrporce
dd laboratono.*
Se pueden requerir varios prismaspara
rbarcarla
ragi6n de interés lo cual*Para lograr aha resduci6n sercqukn prismas d e g m tamaño.
*
Nodispersan
longitudea deonda
ai el ultravioleta lejano y el infrarrojob). Derventaju:
. .
lllcrcmcnta el costo.
lCj,.
R U E U A S
DE
DIPRACCIÓN:a). Ventajas:
linea indepeiwliaitanante de
la
longitud*
La
dispersión es apro-de onda, arto penigte eUnpiiñcar d
disdio
de monocromadm.*
Para un mismo tunaño de dsmaito dispsnante, puede logmrseuna
mayor*
Su rcgi6n de apli46n se Qlcucntra end
inaanOjo y ultravioleta lejanosdispersión.
donde
la
absorciónhace
imposible el empko de prismas.b). Derveatijaa:
*
Producen cantidades algomayores
de 1adkci6n diqersa asícomo
espedros*
Alto costo.Requieren complicados aparatos para su producci6n. de 6rdenes supesiores.
3. p o r qué es necesario variar el ancho de la ranura de un monocromador de prisma para obtener una resolución constante, mientras que se puede usar un ancho de
ranura
constantecon un monocromador de rejüía?
SOLUCI6N
Porque la dispersi6n en un prisma no es limal y porque el ancho de banda efectivo de un monocmmador depende de la
dispsrsi<hi
dd prismi o dd mtfculo y dd ancho de lasranuras de entraday saiida. Por esto es nuxaario empiear ranuras
mucho
más estrechas enlongitudes de onda largas que en longitudes de onda cortas para obtener radiaci6n de un ancho de banda efectivo dado.
4. p o r qué los anáüsis cualitativos y ammab * 'vos quieren a menudo diferdes anchos de
ranura
en el monocTomadorlSOLUCI~N:
Porque la capacidad de un espectrof0tómetro
para remiver
un par de picos de absorción p r 6 h s entre sí depende del Mcho de ranura utilizado. Es nuxsario emplearranuras astnchas si se quieren obtener todos los
dstalles
de un espectrocomplejo.
Ahora bien, el ancho de
banda
de un monocromdor deparde dela
dispersión delprisma o retido y del ancho de banda de las ranuras variables
con
lo que se puede modificar el ancho de banda efectivo, porqued
u80 de ranuras mínimas es conveniente cuandose
necesita una nsokici6n de bandas de abmci6nm,
sin embargo, cuando seestrechan las ranuras hay
una
disnniaigón dela
potencia mdianie emitida y su mediciónprecisa
es
muy diñcil, por ello, para an8ilisis cuantitativos pueden usarse mayorea anchos de ranura y para análisis aiaütativOs ranuras de ancho debanda
psqudlos ya que en éstos eid d e espectral es importante.
5. ¿Cuantas líneas por centímetro son n e c a r h en una rejilla de ditiacción
para
que lalínea
de primer orden para
A.
= 500 nm se pueda obsavar aun ángulo de reñ.scCión de -40" si eléngulo de incidawia es de
609
DATOS:
n = 1 Ic=5OOIUll
er =
-soo
81 = 6oo
soLUcI6N
...
Delaf6mda: d = d ( scnei+scner) (1) donde:
n
= ordenk
= longitud de ondad = distancia entre rejiüas
et = ángulo de incidencia
Or = -o de r e 5 ~ 5 6 n
De (1) despejamos d y obtunmos:
Sustituyendo valores tenemos:
d=2.24x104m Y haciendo la nlai6n:
...
d =
n
k
í ( sen et+
sen 0r ) (2)1
línea
----
2.24 x 10%x 1Cm
que es lo que estsibamos buscando.
Obtenemos finalmente:
x = 4465 heas I
cm
6.
Con
un detector f o t d s i v o al vacío de una sola etapa, los valorescomunes
de RL llegana). qué problemas se
presentan
si losalambres
del detector son largos y la capacitancia parásita se aproxima a 100pF
o más?.b).
Sughme c o d o n e s para esta situación. huta 10'On.
soLUcI6N
a). Caiculando la constante de
tiempo
(7 )de acuerdo a la caprcgón:7 =
R1
*
c p = (1010n)
*
(loo
pF)obtenemos: r=lseg.
Esto
alterarla cualquier señal transitoria wya duraci6n am infenor a 10 seg.b). Para solucionar este problema podemos
haca
lo siguiente:Uso
de cables más cortos.* w w ,
7. Demuhtrese matemáticamente ¿por qué los mctodoe de
hz
doble
no
d ilos mores a m d o s por una compewación inadeauda dela
Comesit.obsaual
SOLUCIÓN
La
r d n radica en que los &os de la comente obscura Io son aditivos y afeaui alas intensidades de los haces de la muestra y la rctkmma
.
tal como
lo muestra la siguienteexpresión:
A= log (( Po
+
Pobswa) I ( P +Pobsaira))De aquí podemos apr& que ei fáctor adraR0 taidria que ser multiplicntivo para
cancelarse en la operación de doble
haz.
EVALUACI~N4.
DISENO
DE
UN
~ R C W ~ ~ ~ X I C O .
Esta
es una tarea que no sebasa
enla
sohición de problanu, mtdiante la n p ü d 6 n os adquiridos durantede f6rmdas, más bien tiene
la
ñnaiidad de c o w los cmxmmmtcursos anteriores para el di&o de un
dispositivo
que cumpla con lasfunciones
que acontinuaÚ6n se especi6can: PROBLEMA:
En
clase se discutieron dos tiposde
monmomadores para formar unespsctrof0t6meir0 de doble
haz.
El principio básico c o d e en “multiplsxar” elhaz
6pticamente para formar
una
irayectorhde
refmmch
y otrade
muestra. Con el propósitode utilizar un sólo fotodetector, los
haces
son “dmailtiplewdos“ hasta formar uno ~610.Puede ser claro que la sciial
eléctrica
ala
salida del fotodctmtor lleva, multiplaada en el tiempo, la informaci6n de la difsrencia de las trsnJniitancias de la mucsíra vs lareferencia.
Concretamente su tarea será:
a).
D
i
&
un
sisiuna electr6Nco que después del fotodeiector separe la informaci6ncorrespondiente a la muestra y a
la
refrrencia.b).
Diseñar
un Sistema elcctróNco qued o
procese la dffmcia y que la condicione para sergraficada, por ejemplo, en
un
Srafiucador A vs t.c). Su diseño debe comtemplar, de ser posible,
un
sistema de control automático de ganancia(CAG) hacia el ampüficador del fotodetector, o
directiment
e al fotodeteciorcon
elpropósito de mantener un mismo rango dinámico hacia el registrador.
SOLUCIÓN
. .
Al
igual que en la tarea 1, esta tana t h euna
granvariedad
de posibles solucionesde werdo al Nvel y conocimientos de cada
uno
de los alumnos, su solución vM6 desdediseños
con
ckcuiios dighlcshasta
s o l u u o ~
con
d mipido de Sutsmas mínimos quehan
armado y programado
en
sus cursos deSiema
Digiwes.Otros
llegaron a incluirpropuestas sobre los posibles sistemas m&cos que
Usvarian
a cabo el control dd sistema de multiplexado dela
seáal.Por esto,me
limité a evaluar el diseño propuesto por cada unode ellos venñcando que fieran conpentea y que
estuvieran
corrwtmmte propuastos nosólo
en
base alos
dhgmmas
que presentaron sinoa
laexplicación
sobre cadauno
de ellos.Estos
trabajos no sólo debían taia eldiignma
a bloques del sistema, debían incluir a groso modo algunos de los dispositivos básicos que emplearían en eldi-
tantoen
la parte de “separaci6n de las mñdes”como
en el procmunianto dela
misma para d despliegue que v e 6 desde un simple registradorde
papel hasía un SiStaM wnectado auna
PC.
En
cuanto al inciso (c), debido a que se prea&hacomo
opcional, no todos seocuparon de
llevar
a cabo el diseR0 del ampliñcador y otros Únicamcate explicaron cual serlael propósito de aplicarlo en
su
sistema. Por su parte, aquellos que se ocuparon dediseAar
el ampüñcadorcon
corn01 de ganancia automático se inclinaron hacia la selacción de unamplificador logarítmico.
EVALUACIÓN
dejó
como
auxiliar para que pudicscn mejorar su edificación.Básicamente
se
logró que todos losestudioitce
tomam concienda dela
importanciaque el Loboratono clinic0 tiene en d marco h o s p i o , no &lo desde el punto de vista
teórica (de acuerdo a Iris
clases
Ilnpartidu). trmaéa oótwieron barsfiaos de Irisvi*
hospitalMas donde no solo
viaon
a los equipos en funcionunisnto y al ~ ~ B O M I que losopera, también pudieron ver frente a frente algunos de los problemas que probablemente
deberán «iflantar a
futuro
como
ingen¡eros.Otro punto importante aunque no formaba park expüciia de los objetivos del curso
fue
el lograr que los alumnos compraidiaan quela
enirega deun
buen infbrme deinvestigación o una tarea bien elaborada no esth desügda de la f o d ó n de un ingeniero y que de ser aigo que se debe tomar muy en cuenta.
Aún
d onsult6unaireo demasiado p e d o en cuanto a laevduadn detareas
y trabpjos de ¡nveat¡gac¡ón debido a queera
un grupo muy grande, considero que todas estesactividades proporcionan un gran apoyo al
estu<hrmte
* dado quepennítenMaializarconmayor d d e y reahno la pariicipación que un ing. BiomCdico tiene en un hospital, en
nuestro caso, en el ámbito de
un
laboratono clínico.Otro aspecto imporiante es que algunos alumnos lograron ampii.r sus perspecsivas
en
cuanto a la elaboraci6n deun
irabajo de hved&ón, mucbs de ellos heron capaces de sintaizar un buen informe olvidando el mito de que"cuitidrid"
es más importante que"calidad", aprendieron a combinar
la
partetbbnca
que
podemos enwntmr en la bibüograñacon la parte crítica y analítica que
como
ingmkros deben poseer ysobre
todo, vieron quepodían aprender m u h s cosas de estos trabjos de investigQci6n. Comprendieron que no &lo podemos depender de las características que todo frbricane de
equipo
nos proporcionay que existen muchos otros aspectos a
considerar
cuando se tnta de adquisiÚ6n del mismo yque sobre todo, dependen de
Iris necesidades
yrectum
del
hospital.Desafortunadamente, no todos los alumnos pusieron el mismo empeño y otros
consideraron que se
les
exigía demasiado,cm
que este tipo de actitud es un Seno problema no s610 para la persona que los tiene que evaiuar sino para dlos m h o s porque acorto
o largo p i w , cuando trabajan y tienen que pmentar el informede
su trabajo ante un superioro justitku fa adquisici6n de cierto equipo no tiam m
la
másremota
idea de que puntosdeben de considerar. Yo, en lo pasonal conskko que lo que se les exigi6 les
d
deutüidad algún día porque aunque
la
dscudll
nonos
d todo por lo menos nos da lasbases
que necaitamo S.A mi parecer el mayor de los problemas fueron
las
visitas
hospbhiaa porqued e d o d e n t e muchas veced no se pamiite el ~coedo a Iris iastalaaoms e información que se @ere, este es un problema
muy
cotnirn que en muchas d o n a s bajala
moral ygenera cierto desinterés.
Crea,
enbase amisexpehchpasonrks quees
muy
bueno mar convenios con ciertos hospitales que paMtM a mwstros ahumior el visitados y poder ver como están organiudos, equipados y cud es d papelde
la Ingeniaría B&ca en dos.Este
no es un problema único de esta materia, w coiaiu, que en biomédica losalumnos se queden con un concepto teínico y la fotognfia de
la
imagen de un equipo en unlibro a m d o considero que uno de los aspectos mis bellos de nuestra ‘carraa es el poder ver
“en vivo” lo que podemos haca en beneficio de
la
humanrdad * y nosólo
atenemos a unaimagen. Quizás de estas visitas surgirían idcm para la re;iüUaón de proyectos teninales donde los alumnos enfmaatian un problema real con sus Propios recursos y el apoyo de sus
profeeons.
1. L. C r o d ,
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Waadsworth Publishing Company.8. Skoog, West. M a i s Instrumental. Intaamericana.
9. Richard S. C.. Transducer
for
Biomedical Mcaauwmt: Principles and Applications. John Wdv & Sons.10. Webster, John G. Houghion
Mifflin.
Medica Instnmiaitati ‘on: Apliwion and Design.New
Jersey.11.
Manuales
de Servicio de: Coleman, Beckmu, Instniments Leboratob, C d t e rSECTION 2-SPECTRONIC 20D: DESCRIPTION
Tlie CI'IXTRONIC 20D s~)rctro~)liotoiiiclcr (cat. no. 33-3 1-75
or c;ii. no. 33-31-80). Figure 1 , is a siiigle-beam spec- tropliotomeier wiili an overall wavelength range of 310 iim
to 950 rim. The nominal spectral slit width of 20 nm is
constant over the entire range.
Tlie basic wavelength of 310 i i m to 600 nni is extended to
!I50 ni11 by ürltliiig an iiilraretl filtcr (cat. no. :l:l+!!I-l8) niid
cliaiigiiig the pliototiibc (requires cat. no. 33-29-72). A spe-
ciiil phototube (cat. no. 33-29-89) and filter (cat. no. 33-29-92)
combination provides continuous operation from 400 nm to 700 nin without changing filter or phototube.
The accessory Filter Kit (cat. no. 33-31-28) also provides the capability. in many cases, of extending the overall wave- length ranges, in addition to providiiic a simple-to-use wave-
length calibration filter.
2.1 SPECIFICA~IONS
Wavelength Range
Staiiclarcl Phototube 340 nin to 600 nin
Wide Riiiigc I'liotoiube 400 ni11 to 700 iiin Rcd I'lioioliibe GOO 11111 L O 1150 11111 Sliectral Slit Width 20 nm
Wiivclriictli Accuracy 2.5 11111
Stray Radiaiii I<iiergy Ims than O.S'%;i' wiili appropriate
. stray radiant energy filter (avail-
alile in accessory Filter Kit. cat.
no. 33-31-28). ,
I'liotonietric Range 0x1' to 100'!AT
Oh t o 2A
(0.01 to 1000 Factor)
Photoinelric Readability 0.27tT
Photometric Noise Level Less than 0.5XT Photometric Stability
Accessory Output Power Requirements
Cat. no. 33-31-75
Cat. no. 33-31-80
0c
t0 IY!)!)c100%T Drift I.O%T/Hour
0 to 1.0 VDC Serial I10 port 110, 115, 220, 240 VAC; 50/60 Hz Factory-set for 120-volt operation. Factory-set for 220-volt operation.
Size 41.3 cm W x 21.0,cm H x 33.0 cm
U'cigl1t 7 !) kg (17.1 lbs.)
Accessories Supplied Box of twelve %-iii. test tiibes;
%-in. adapter; Operator's Maiiiial;
dust Covcr. I-iivcloi~c wiili Iicx D(IG.ZS"
w
x 8.25" II x 1 3 " »)Figure 1 . SPECTRONIC 2OC Spectrophotometer
:I
~ ., . - .. .. . .
..-
-
. . ... ~ . . . .
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. . . , 5 : . . . . , ,: . . , . . ,
. . . 5
. . . . . .
. . .
...
, , . , . . . .I . . . ,.. .
. . . , . . . , . ,
p.!... ... .,. I . . . . .
totest developments in inicro-
electronics ond nsioic-of-the- ortn microprocessor !echo- logy ore combined viiih o
roven photomeier unit io ksiiion o single chariiicl <iii<tly:cr wiili oiiisioiiding meowring capobiliiies. Six nc;rrow-bonti inlzrfeience fillers enable to meosute oll
cannioii clinical clieniicul tesis, e.g. substrotes, enzymes, electrolyies and immune ossoys.
For speciol wrposes hvo odditionol hers of clioicc 1330 tiin - 903 iim! can be
rncuniec! optionally.
Extensive processing ond tblculoiion copocity meet 011
7 - T -
. . . . .
--._-
; 7resent clinicol requircnents. Extended calibrotion funclions open ilie possibility to monitor neorly otiy reaciion.
Colibraiion curves o! non- Ijrear reactions ore grophi- colly displayed on ilie sctccn.
1
v üghtsourcc Quoh-iodine lomp 12VIlOW
.
,
, Wavelength
#'' Wwelength selection
Range 330 nm
-
900 nmAutomatic by 8-position filfer wheel; 6 striiidard i n t e h n r e filbrs: 340,405,505, S46,578 and 620 nni; 2 pasirions optional filters at choice
-
0.3 to 2,3 Abs-
Photometric mngeBlanking Automatic =ern serting
Operator interfoce
A L ,... ,,\,w\
Membrane kcybwrd with 30 keys, for 6mt function and nlpha- numeric entry; graphical LCO display; rwl time clock,z4Lh,?ys!em.
Program contained in PROM, 204 kB: canhd d a b and pnrnmeters
stored in RAM, 16 kE; pornmetars for-?
ibbz
kinetic, with Ilneority check
kinetic, w'h fincority check and sample blank
twopoint kinetic, with or wihout reagent blonk endpoint, wifh or w i h reagent blank
bichromatk endpoint, with or without m n t blank
endpoint, with sample blonk and with 01 *out rwgent blonk
Aulomaiic on 1 standard (linear modc)
Automatic on up to 6 slandords (non linear mode)
Pmgmrnmoble, 2 to 998 sec for kinelk mnd twopoint h/pt of tests;
for endpoint fixed at 2 sec
Progronimable, O hr 999 rec;
Metol, with quartz windows; measuring volume 32 LII
By means of Peltier elements; selectnble tempemturns: ambient, 25, 30,37'C
internal pump of bellows tup+, driven by stepper motor;
back ponel connection for wnsk; orpirotion volume progmmmable
Centronics +ylx parallel and R5 232 type serial ports;
trigger input for exkrnal stari signal
100-240 VAC nominal, 50/@ iix
38 x 39x 14 cm (wx d x h); Memory Meosurement procedures Calibrotion Measuring time Delay time Flowcell
Ternpei-aíure conircl
Aspirator syslem
Sigrml interface
-
Power requirements
Dimensions .
___
< 1 ,
,..
, >,Weight 7 kg
As we are coniinwlly improving and dweloping our prcducis.
Uie equipment supplied may mi q r e e in all deiails wiih ihe derctip!iont ond/or illushcriom shown in ihir brochure.
03-1 181 I8
PERiODO:
DEL
6DE
PEBRERO DE 1995AL
21DE
ABRJLDE
1995.CLAVE: 212446.
ASESOR:
M. EN I.MA.
TERESA GARCh GONZhJX.MATERIA:
CIRCUITOSELécTRIcos
II.w.
oBJETxvos;
de mediante el uso adecuado de h«l.amieatas
de
análisis.Capacitar al estudiante para anaüzar y prevar el comportamiento de redes eléctricas
A diferencia del cura0 anterior, se
han
deearrollado 6 prácticas en los labomtorios de dectr6nica a lascuales
asistimos tanto la profesonicomo
yo.La
d d 6 n de esta parte delcurso correspondía a un 20 % de la catificaci6n ñnal.
La
entrega del reporte de cada práctica se reeliz6en
forma
individual cada semana. El formato para el reporte de las prácticasfue
el siguiente:1. CARÁTLJLA:
*
Nombre de la Universidad.*
Nombre dela
Weria.*
Nombre y Númerode
laPráctica.
*
Nombre delProfesor de
la
TeorIa.*
Nombre delProfesor
del Laboratono.*
Intepmtes del Equipo.*
Fecha.
2. CONTENIDO:
*
Objetivo.
*
introducci6n Teórica (Básica). * M a t d y E q u i p o .*
Prc€edimientoo
DesaiTollo.*
Resultados.
*
Conclusiones.*
Bibliografia.Durante este periodo de mi sen..io,
ha
parücipdoen
la evaI~ac¡6n de la partepráctica del curso
la
cual
consisteen
la revisión de reporta scmnaks correspondientes a las prácticas r e a l ¡ los días jueves en el horano de 1000 a 13:OO pm.Estas
pdcticas tienemcomo principal característica el requerV de un amplio desarrollo
matanatico
para poderllegar al resultado ñnal, a continuaci6n presento las pr¡nc¡pd~~ caracterfsticas de cada una de
Lis
prácticas raalindas heronlas
siguientesPRACTICA L Función Escal614 Pulso,
Rampa,
hpulso y ExponenCid.P l & T I C A
iI.
Funci6n de Transferencia.PRkTICA ill.C i o
n.
PI&SCIICA W. Reapuesta ai Escalón de Sistemasde Primer Orden.
PRACTIVA
V.
Respuesta ai E d 6 n deSistemas
de Segundo Orden (Conñguraci6n en Paraielo).P d C T I C A
Vi.
Respuesta ai Escalón deSistemas
de Segundo Orden (Configuración en, - ".....-.-"-........-----.-+u
----
~OBJETIVOS:
*
Conocer las características ded
m
señales, así como la forma de genenub.*
Conocer el comportamiento de un circuito RC ydstsmiuiar
la constante de tiempo que presenta el mismo.EQUIPO:
*
G e n d o r de funciones.*
Tablüla de expmkentación.*
Fuente
dual de nl¡mentac¡ón.MATERIAL:
*
1 resistencia de 47Kn.
*
1 potenciómetro de 100 Kí2.*Capacitoresde0.1pFF,1@y47pF.
*
Amplificador operacional TI08 1 6 LM741.PROCEDIMIENTO: CASO
I:
1. Aplicar un tren de pulsos
con
amplitud igwi a 1Ov pico y h e n c i a de 10Hz
en la entrada negativa (pin2),
del ampEdor operacional,
atraves
de un potenciómetro de 1 O0 Kncomosemuestraenlafigura 1.2.
Colocarun
capacitor de 1 pF entre laentrada
n c @ h @in 2), yla
salida (pin 6), del amplificador operacional tenido &dadoc
m
la poladdad del capacitor.3.
Alimentar
el ampüñcador operacionalcon
+15 v @in 7), -15 v (pin 4) y tierra en la entrada no inversora @ i 3).4.
Observar
larespuesta
del circuito, medir el voltaje que alcanza y la h e n c i a .5. Mencionar que tipo de operación realiza el circuito de la figura y
@car
en papel milim&rico la respuesta del mismo.*
osciloscopio.Armelareddelafigura 1.
SOLUCZdN
En
base
a un programa de simulación para circuitos eléctricos (WORKBFNCH),reaiiios el diagrama del circuito y obtuvimos una
r
e
p
u
e
s
t
a
quecaracteriza
al mismocomo un
INTEGRADOR.
Esto
lo podemos apreciaren
la
fmra 1.CASO
ik
1. Aplicar un tren de pulsos
con
amplitud iN a 1Ov pico y fkcuencia de 10Hz
en laentrada negativa (pin 2), del mplñcador operacional, a tnda de un potonciómctro de 100
Kn
como se muestra en la figura 1.2. Colocar un capacitor de 0.1 pF entn la entrada ncgatha (pin
2),
y la salida (pin 6), del amplüicador operacional temiendo &dadocon
la
polaridrid del capacitor.3. Alimentar el ampüñcador operacional
con
+15 v (pin 7), -15 v (pi¡ 4) y tierra en la entrada no inversora @m 3).4. Obscrvar la respuesta del circuito,
medir
el voltaje que alcanza y la fnaienca.5. Mencionar que