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Profa. Léia Bernardi Bagesteiro (CECS) E-mail: [email protected]
Instrumentação Biomédica
•! Revisão de conceitos •! Sensores e Transdutores
•! Princípios Físicos •! Variáveis de Medida •! Sensores e Receptores Humanos
LabVIEW
Sensores e Transdutores
estímulo transdutor resposta
sinal (energia) entrada
sinal (energia) saída
Sensor: conversor de energia Transdutor: converte um sinal de uma forma física para um sinal correspondente de outra forma física. -! conversor de energia -! as quantidades de entrada e saída não são do mesmo tipo
Sensores e Transdutores
estímulo transdutor resposta
sinal (energia) entrada
sinal (energia) saída
Sensores e Transdutores
Transdutores e Sensores Princípios Físicos dos Transdutores
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Princípios Físicos dos Transdutores Princípios Físicos dos Transdutores
Princípios Físicos dos Transdutores Princípios Físicos dos Transdutores
Princípios Físicos dos Transdutores Princípios Físicos dos Transdutores
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1.! Espaciais
2.! Tempo e Freqüência
3.! Mecânicas: Sólidos
4.! Mecânicas: Fluidos
5.! Mecânicas: Térmicas
6.! Eletromagnéticas
7.! Óticas
8.! Radiação
9.! Químicas
10.!Biomédicas
Variáveis de Medida
Espaciais
1.!Deslocamento Linear e Angular
2.!Distância 3.!Posição, localização,
altitude 4.!Nível 5.!Área 6.!Volume 7.!Ângulo 8.! Inclinação 9.!Velocidade 10.!Aceleração – vibração –
choque
Tempo e Freqüência
1.!Tempo 2.!Freqüência
Variáveis de Medida
Mecânicas: Sólidos
1.!Massa – Peso 2.!Densidade 3.!Deformação 4.!Força 5.!Momento (Torque) –
Potência
Mecânicas: Fluidos
1.!Pressão – Som 2.!Acústica 3.!Fluxo 4.!Viscosidade 5.!Tensão superficial
Mecânicas: Térmicas
1.!Temperatura 2.!Condutividade
térmica 3.!Fluxo calor 4.! Imagem térmica 5.!Calorimetria
Variáveis de Medida
Óticas
1.!Fotometria – radiometria 2.!Densitometria 3.!Colorimetria 4.!Perda ótica 5.!Polarização 6.! Índice de refração 7.! Imagem e visão
Radiação
1.!Radioatividade 2.!Carregamento de
partículas 3.!Nêutrons 4.!Dosimetria
Eletromagnéticas
1.!Voltagem 2.!Corrente 3.!Potência 4.!Fase 5.!Energia 6.!Campo Magnético 7.!Campo Elétrico 8.!Ruído
Variáveis de Medida
Químicas
1.!Composição 2.!pH 3.!Umidade 4.!Ambientais
Biomédicas
1.!Biopotenciais – eletrofisiologia
2.!Pressão sanguínea 3.!Fluxo sanguíneo 4.!Ventilação 5.!Composição sanguínea 6.! Imagens médicas
Variáveis de Medida Referências Bibliográficas * Instrumentação e Fundamentos de Medidas. V.1 (e V.2). Balbinot e Brusamarello. LTC. 2006 e 2007. •! Measurement, Instrumentation and Sensors Handbook. J.G.Webster (Ed.) - CRC Press. 2000.
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Fundamentos sobre Receptores e Sensores Humanos
Fundamentos sobre Receptores e Sensores Humanos
Fundamentos sobre Receptores e Sensores Humanos
Transdutores - Sensores Humanos
•! Grande parte do cérebro é reservada aos dedos e lábios
Modalidades Sensoriais
•! Sentidos Principais –! olhos (visão)
–! língua (paladar)
–! ouvidos (audição)
–! nariz (olfato) e
–! pele (tato)
•! Somatosensorial (estímulo dentro ou na superficie do corpo)
–! Toque
–! Pressão
–! Dor
–! Temperatura
–! Posição & Movimento
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Transdução Sensorial: Conversão estímulo físico em percepção
•! Converter estímulo numa linguagem do sistema nervoso (potencial de ação)
Transdução Sensorial •! Receptores Sensoriais convertem estímulo físico
em sinal elétrico
–! Potencial Receptor = Potencial Gerador = Potencial Local •! Condução Eletrotônica (diminui ao longo do tempo e espaço)
–! Potencial de Ação •! Todos-ou-Nenhum (binário)
Decodificação do estímulo
•! Potencial Receptor: Codificação Amplitude
•! Potencial de Ação: Codificação Frequência
•! Tipos de Receptores Sensoriais
* Quimioceptores: sensíveis à presença ou concentração de determinadas substâncias, como os responsáveis pelo paladar e olfato, * Fotoceptores: sensíveis à luz, como os cones e bastonetes dos olhos, * Termoceptores: sensíveis às mudanças da temperatura, * Mecanoceptores: responsáveis pelas sensações tácteis e auditivas, e * Terminações livres.
Sistema Somatosensorial
•! Posição e Movimento : Mecânoreceptores –! Muscle Spindles
–! Joint Receptors
–! Golgi Tendon Organs
•! Toque : Mecânoreceptores –! Merkel’s disks
–! Pacinian Corpuscles
–! Meissner’s Corpuscles
•! Dor: Quimioreceptores –! Free Nerve Endings
•! Temperatura (Quente & Frio)
O tamanho do Campo Receptivo Sensorial Determina Resolução Sensorial
?
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Identificação de 2 pontos varia de acordo com a parte do corpo
•! Distância mínima na qual 2 estímulos podem ser distinguidos.
•! Menor que isso: 2 estímulos são percebidos como 1.
O melhor sistema já desenvolvido !.. SENSORES HUMANOS
Transdutores Sensores Humanos: Visão
•! Em termos de resolução e faixa dinâmica, o olho humano supera qualquer sensor eletrônico de luz disponível atualmente
•! RESOLUÇÃO (pontos por mm2)
Transdutores Sensores Humanos: Audição
•! A CÓCLEA –! Resposta em freqüência 50Hz to 17kHz (18-25 anos) –! Resposta acima de 10kHz abaixo de:
7dB (30-39 anos) 13dB (40-49 anos) 35dB (50-59 anos)
•! MEMBRANA DO TÍMPANO –! 50 a 90 mm2 (aproximadamente circular) –! 0.1 mm de espessura –! Deslocamento mínimo detectável: 10!8 mm –! Deslocamento com desconforto: 10!1 mm
Transdutores Sensores Humanos: Audição Potencial de Ação
De Luca 1982
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Unidades Motoras
Estruturas e Funções do LabVIEW
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CASE Structure
•!CASE structure tem 2 ou mais subdiagramas.
•!Somente 1 subdiagrama é executada de cada vez baseado no valor do seletor.
•!Cada subdiagrama deve dar um valor de saída par o CASE structure.
Sequence Structure
•! A sequence structure tem 1 ou mais subdiagramas, ou quadros (frames), que são executados em ordem sequencial.
•! Flat Sequence structure e stacked sequence structure
Formula Nodes (programming structure)
•!Implementa equações específicas determinadas (complexas)
•!Variáveis são criadas na borda •!Cada statement deve terminar com (;) •!Context Help Window mostra as funções disponíveis
Note semicolon
Usando funções matemáticas:
Exercicios:
1.! Use FOR loop structure.
2.! Use WHILE loop structure.
Escreva um programa em LabVIEW que possa calcular o somatório de números entre 1 e N, onde N é um número inteiro.
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n
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Problemas Cap.3 (Pag. 66) * Larsen, RW. (2011). LabVIEW for Engineers.
Prentice Hall – Pearson Education Inc.
Tutorial: For Loops and While Loops (NI site) http://www.ni.com/white-paper/7588/en Exercise: For Loops and While Loops http://www.ni.com/white-paper/7518/en Introduction to Loops (NI LabVIEW) http://k12lab-support-pages.s3.amazonaws.com/lvbasichome7.html