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Laboratorios de Docencia en Ingeniería Biomédica
Historia
Los Laboratorios de Docencia en Ingeniería Biomédica (LDIB) de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa (UAM-I) fueron creados en 1984 como un proyecto de la División de Ciencias Básicas e Ingeniería (DCBI). En sus primeros años se contaba con un espacio físico y equipamiento escaso (principalmente de donación), por lo que las sesiones experimentales se desarrollaban de manera demostrativa. Para la década de los 90´s, el aumento en la matrícula de la licenciatura evidenció la necesidad de incrementar la infraestructura disponible, por lo que se gestionaron espacios adicionales y recursos monetarios para equipamiento con la DCBI. Los primeros apoyos permitieron la adquisición de equipos para instrumentación y mediciones biomédicas, lo que hizo posible pasar de sesiones demostrativas (desarrolladas por el profesor) a sesiones donde los alumnos podían usar los equipos, aunque aún en cantidades pequeñas y para actividades limitadas. Para la década del 2000, los LDIB ya contaban con tres espacios físicos, y la experiencia de la planta académica había orientado el trabajo experimental hacia el estudio de la fisiología humana y el desarrollo/caracterización de instrumentos o métodos de medición biomédica de manera no-invasiva, por lo que era muy claro el perfil que se quería para los LDIB y, por lo tanto, el tipo, características y cantidades de la infraestructura requerida, tanto en instalaciones como en equipamiento (Jiménez González, 2017).
Durante la década del 2000 se adquirieron recursos hardware y software con el propósito de ofrecer a los alumnos el equipamiento necesario para que, organizados en grupos de trabajo pequeños (idealmente 2 o 3 alumnos por equipo): (1) Desarrollaran instrumentos para mediciones biomédicas (analógicos, digitales, virtuales o híbridos), (2) caracterizaran objetivamente transductores o sistemas de medición (de diseño propio o comercial), (3) crearan interfaces gráficas de usuario (para el control remoto de equipos, la adquisición y/o el procesamiento digital de señales e imágenes), (4) utilizaran equipos especializados de uso clínico, y (5) estudiaran la fisiología humana mediante métodos no-invasivos, esto en un ambiente de trabajo eléctricamente seguro, cómodo y con acceso a los manuales de los equipos en formato impreso y electrónico (Avellaneda and Jiménez-González, 2005; Jiménez et al., 2005). Para ello se aprovechó el acceso a programas como el Fondo de Modernización para la Educación Superior (FOMES) y el Programa Integral de Fortalecimiento Institucional (PIFI), con lo que se avanzó considerablemente en el proyecto de acondicionamiento y equipamiento de los LDIB permitiendo (Jiménez González, 2017):
a. La creación del Laboratorio de Instrumentación y Mediciones Biomédicas (LIMB) en el 2002 (Jiménez et al., 2005), donde se instalaron 6 puestos de trabajo fijos y equipados con equipos de medición electrónica (multímetro, generador de señales, fuente de voltaje y osciloscopio), transductores y amplificadores para la medición no-invasiva de diferentes variables fisiológicas (e.g., potenciales bioeléctricos, gasto cardiaco, presión, volumen y flujo en los sistemas cardiovascular y respiratorio), sistemas de conversión analógico-digital, equipo de cómputo y licencias de software para adquisición de señales (Acqknowledge), procesamiento digital de señales e imágenes (Matlab), instrumentación virtual (LabVIEW) y anatomía y fisiología humana (A.D.A.M.). La figura 1 ilustra al LIMB y sus estaciones de trabajo a tres años de su puesta en marcha.
b. El incremento del número de equipos de medición electrónica para generar hasta 10 puestos de trabajo móviles que se utilizan en dos laboratorios de propósito general (LPG) de acuerdo a las necesidades del experimento. La figura 2 muestra los LPG con el equipamiento necesario para el desarrollo de dos Talleres Intertrimestrales en Ingeniería Biomédica (Jiménez González, 2015, 2017).
c. La adquisición de equipos clínicos especializados (i.e., maniquíes de entrenamiento, analizadores de seguridad eléctrica, un ventilador pulmonar, desfibriladores, equipos para química sanguínea y un equipo para potenciales evocados completamente equipado) y de prueba (simuladores de parámetros fisiológicos, probadores de transductores de presión sanguínea, fantasmas para ultrasonido y un pulmón mecánico) que han servido como sistemas de referencia (patrón) y que además han permitido que los estudiantes tengan un acercamiento real a equipos de grado hospitalario.
d. El desarrollo de manuales de usuario de algunos equipos especializados, donde se presenta el protocolo detallado para la conexión y configuración de un equipo en miras a medir algún parámetro fisiológico de forma no-invasiva.
e. El desarrollo de la primera Página Web de los Laboratorios de Docencia en Ingeniería Biomédica, donde por primera vez se proporcionó acceso remoto a la información sobre el equipamiento disponible y las versiones electrónicas de los manuales de los equipos existentes en los LDIB (Avellaneda and Jiménez-González, 2005). La figura 3 muestra la página principal y la ventana con datos de un equipo.
La década del 2010 fue limitada en cuanto al acceso a recursos para la compra y mantenimiento de equipos. Aun así, con el esfuerzo conjunto de los LDIB, la Coordinación de la Licenciatura en Ingeniería Biomédica en el 2012 y del Departamento de Ingeniería Eléctrica y la Dirección de CBI desde el 2015 (“Programa de mejoramiento de los laboratorios de docencia de la DCBI”), se incorporaron a nuestro acervo (1) sistemas portátiles para adquisición de variables fisiológicas Vernier y computadoras (2011), (2) tarjetas para diseño de sistemas digitales Nexys 2 (2012), (3) tarjetas de desarrollo Galileo y computadoras (2014), (4) amplificadores de ECG, tarjetas A/D externas de National Instruments y un equipo para ultrasonido vascular portátil (2015), (5) tarjetas A/D internas de National Instruments, transductores de presión sanguínea, medidores de impedancia en electrodos (2016), (6) equipos de medición electrónica, transductores de flujo sanguíneo, fuerza, temperatura y onda de pulso, gorras para EEG, amplificadores para oximetría y de propósito general y pH-metros (2017), (7) equipos de medición electrónica, transductores de fuerza y temperatura y pH-metros (2018), equipos de medición electrónica, transductores de fuerza y temperatura, gorras para EEG, amplificadores para temperatura, pH-metros y un simulador de presión (2019).
Los logros durante el siglo XXI han sido importantes, pues la mayoría del equipamiento en los LDIB se mantiene funcional y ofrece a alumnos y profesores acceso a tecnología que está siendo (o puede ser) utilizada en las UEA relacionadas con sistemas digitales e instrumentación médica y fisiología humana. Así, el incremento en la cantidad y diversidad de los recursos ha permitido la oferta de un perfil amplio y competitivo para la formación experimental de nuestros estudiantes a nivel licenciatura y posgrado. De hecho, considerando los casi 60 programas de Licenciatura en Ingeniería Biomédica existentes actualmente a nivel nacional, es posible decir que este perfil de laboratorios es exclusivo de la UAM-I, lo que mantiene a nuestra licenciatura como una de las mejores en el país (y a los LDIB como un punto de interés para visitantes durante las ferias de ciencias e ingeniería).
Referencias
Avellaneda, A. M. and Jiménez-González, A. (2005) ‘Página Web dinámica para los Laboratorios de Docencia en Inggeniería Biomédica de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa’, in XXVIII Congreso Nacional de Ingeniería Biomédica. Acapulco, Veracruz, pp. 97–100.
Jiménez, A. et al. (2005) ‘Installation and outfitting of a laboratory for instrumentation and biomedical measurement’, in The 3rd European Medical and Biological Engineering Conference (EMBEC05), pp. 1–6.
Jiménez González, A. (2015) ‘Programa de Talleres Intertrimestrales de los Laboratorios de Docencia en Ingeniería Biomédica de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa’, in Memorias del XXXVIII Congreso Nacional de Ingeniería Biomédica, pp. 432–435.
Jiménez González, A. (2017) ‘Programa de talleres intertrimestrales en Ingeniería Biomédica: implementación, resultados y perspectivas de desarrollo’, Contactos (revista de educación en ciencias e ingeniería), pp. 48–57.