aplicaciones de circuitos eléctricos a medicina

1. AlgunasAplicaciones de CircuitosEléctricos a Medicina 21 Feb 2011 Prof. Richard Moscoso

2. El condensador Un condensadores un elementoeléctricoquepermitealmacenarenergíaeléctrica Otrainterpretación de sufuncionamientoesconsiderarquepuedeacumular o almacenarcargaeléctrica Veamosbrevementesufundamento

3. El condensador Si tenemos dos conductoresneutros, esdecir, con igualcantidad de cargaseléctricaspositivas y negativas. Podemosformar un condensadorretirandounacarga “q” de uno de ellos y depositándola en el otro

4. El condensador Al realizarestatransferencia de carga, ambos quedancargados con cargas de la mismamagnitudpero de signocontrario

5. El condensador Además, se establece un campo eléctrico y unadiferencia de potencial entre ellos Tenemos un condensador

6. El condensador Uno de los condensadoresmáscomuneses el denominadocondensadorplanoo de placasparalelas

7. El condensador Otrotipo de condensadores el denominadocondensadorcilindrico

8. El condensador Unapropiedadimportante de todocondensadoressucapacitancia o capacidad (C)

9. El circuito RC Cuandoconectamos un condensador con unafuenteeste se cargateóricamente en un tiemponulo, esdecirinstantáneamente Perocuandoconectamos un condensador con unafuente en serie con unaresistenciaocurre un fenómenointeresante, la cargaya no esinstantánea, sinoquedepende de los valores de la capacitancia C del condensador y de la resistencia R

10. El circuito RC Para resolver (hallari(t)) estecircuitonecesitamosconocercálculodiferencial e integral

11. El circuito RC La soluciónpara la carga Q(t) nosindicaquedecae con el tiempo (exponencialmente)

12. El circuito RC La soluciónpara la corrientei(t) tiene el mismocompartamiento

13. El circuito RC La soluciónpara el voltaje del condensador V(t) tiene el mismocompartamiento

14. El defibrilador La fibrilación es un término que se emplea en medicina para referirse a uno de los trastornos del ritmo cardíaco, haciendo que los impulsos se vuelvan caóticos y las contracciones se vuelvan arrítmicas. Un ”defribilador”externoes un dispositivoquefuncionaaplicandounadescargaeléctrica al cuerpohumanomediante dos electrodos

15. El defibrilador Un ”defribilador”externoesbásicamente un circuito RC El condensador se encuentra en el Instrumento La resistenciaestá dada por la que presenta el cuerpohumano entre Ambos electrodos

16. El defibrilador Un defribiladorfuncionacargando un condensador de 200 F a un alto voltaje Es decir, cargándolo a 1500 V durante 5ms y luegodescargándolo en el cuerpo La resistenciatípica de una persona adultaes 50Ω

17. El defibrilador ¿Cuáles la carga y la energíaalmacenadaspor el condensador?

18. El defibrilador ¿Al aplicar la descargacuáles la corrientemáxima y la constante de tiempo (RC) del circuito?

19. El defibrilador ¿Cuáles la potenciainstantáneadisipadapor el defribilidor en el cuerpo del paciente? (difícil)

20. El defibrilador Usualmente en todoprocedimiento de resucitacióncardiaca se realizaunaprimeradescarga de bajaenergıa, alrededor de 200J , siestofalla, se incrementaprogresivamente la energıahasta un maximo de 360J, ¿cuales son los valoresmaximospermitidospara la carga, la corriente y la potenciaentregada al paciente en estecasoextremo?

21. La neurona En la figura se muestra la estructura basica de una neurona

22. La neurona En particular nos interesa estudiar el axón de la neurona, para ello lo podemos considerar como un cable

23. La neurona Lamentablemente no es un cable tan simple La mielina y los nodos de Ranvier hacen que se comporte como un circuito RC

24. La neurona Lo interesante es que podemos considerar que el axón es muy largo (la mielina tiene una longitud promedio de 2 mm) Los nodos de Ranvier tienen una longitud de 1 micrómetro

25. La neurona Si consideramos que el axón es aproximadamente infinito, tenemos un circuito distribuido (repetitivo)

26. La neurona Una celda está marcada por el recuadro punteado

27. La neurona r0 es la resistencia por unidad de longitud fuera del axón, ri es la resistencia por unidad de longitud dentro del axón

28. La neurona El diámetro del axón es 2a y b es el espesor de la membrana que recubre al axón

29. La neurona rm es la resistencia por unidad de longitud del axón y cm la capacitancia de la membrana por unidad de longitud

30. La neurona Los valores típicos de ri y r0 son El hecho que tengan el mismo valor nos permite simplificar el circuito De este modo podemos ubicar una celda y completar el circuito a ambos lados de ella Veamos que tenemos entonces

31. La neurona Tenemos una celda, cada R a cada lado de ella representa la resistencias interna y externa al axón (recordar que son iguales) R1 y R2 son las resistencias a ambos lados de la membrana (para un axón muy largo)

32. La neurona R1 y R2 se conocen experimentalmente R1 = R2 = 58kΩ

33. La neurona Podemos simplificar aún más el circuito

34. La neurona Finalmente hallando la resistencia equivalente de todo el circuito

35. La neurona Hallamos la constante de tiempo del circuito