Sistemas de Instrumentación

La instrumentación biomédica trata sobre los

instrumentos empleados para obtener información a

aplicar energía a los seres vivos, y también a los

destinados a ofrecer una ayuda funcional o a la

sustitución de funciones fisiológicas. Se denomina

instrumento a cualquier dispositivo empleado para

medir, registrar y/o controlar el valor de una

magnitud que se desea observar. La

instrumentación desde este punto de vista puede

considerarse como la ciencia y tecnología del diseño

y utilización de los instrumentos.

Sistemas de Instrumentación

La principal diferencia entre los sistemas de

instrumentación biomédica y cualquier otro

sistema de instrumentación convencional

radica en que la fuente de las señales suelen

ser seres vivos o energía aplicada a estos seres

o tejidos vivos.

Existen equipos o instrumentos para terapia,

monitorización, diagnóstico, electrocirugía y

rehabilitación.

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La acción de medir no debe alterar lamagnitud medida. Dicha alteración puedeproducirse como resultado de unainteracción física (directa), bioquímica,fisiológica o psicológica. Además, el meroconocimiento de que se está realizando unamedida puede provocar reacciones en elpaciente que distorsionan completamentelos resultados..

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Hay que garantizar la seguridad del

paciente. La acción de medir no debe poner

en peligro innecesariamente la vida del

paciente. Ante la inaccesibilidad de muchas

medidas se recurre a medidas indirectas en

las cuales se sensa otra magnitud

relacionada con la deseada.

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Las variables biomédicas rara vez son

determinísticas y éstas varían enormemente

de unas personas a otras. También es

habitual, que en una medida de una señal

biológica influyan otras señales que hacen

interferencia.

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Un sistema general de instrumentación

biomédica se representa en la siguiente figura:

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Variables ó Parámetros.

La variable a medir puede ser una cantidad física o una

condición del sistema. La accesibilidad de la variable es

importante porque pueden ser de cualquiera de estos tipos:

•Interna (presión sanguínea)

• Superficial (biopotenciales cardíacos)

• Radiante (radiación infrarroja que emana del cuerpo)

• Derivada de una muestra de tejido (sangre o biopsia)

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Biopotenciales.

El estudio de los biopotenciales y su registro ocupan un lugar

importante en el campo de la bioinstrumentación. Se puede

argumentar que el ejemplo clásico es el registro de la actividad

eléctrica del corazón mediante el ECG.

En las membranas de casi todas las células del organismo hay

potenciales eléctricos.

Algunas células como las nerviosas y musculares son excitables, es

decir capaces de generar impulsos electroquímicos rápidamente

cambiantes en sus membranas. Casi en todos lo casos estos impulsos

se pueden utilizar para transmitir señales a lo largo de las membranas

nerviosas o musculares.

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Sensores.

El término transductor se define como un dispositivo que convierte

una forma de energía en otra. Un sensor convierte una variable física

en una señal eléctrica. Como características principales, debe tener:

• Responde únicamente a la forma de energía presente en la variable

excluyendo a cualquier otra

• Interactúa con el sistema de manera que minimiza la energía extraida

y de la forma menos invasiva posible

• Puede estar constituido por un elemento sensor primario seguido de

un elemento de conversión

• El elemento de conversión puede requerir alimentación eléctrica

externa para obtener una señal de salida del sensor

.

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Acondicionamiento de la señal.

Usualmente el sensor no puede entregar directamente la señal de

salida directamente al display o al registrador. Normalmente necesita

ser amplificada y filtrada para eliminar ruidos indeseables o eliminar

las diferencias de impedancias entre el sensor y el display.

Con frecuencia, la salida del sensor se convierte en forma digital y

posteriormente se procesa por circuitos digitales especializados o por

computadora

Puede también promediar señales repetitivas para reducir ruidos e

interferencias, o puede convertir información del dominio del tiempo

al dominio de la frecuencia.

.

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Display, Registrador o Dispositivo de Salida.

Los resultados de la medición deben mostrarse en una forma que el operador

humano pueda interpretar. Pueden ser mostrados en forma numérica o gráfica,

discreta o continua, permanente o temporal dependiendo del tipo de variable en

particular y de la forma en que el operador puede utilizar esta información. Aunque

la mayoría de los display o dispositivos de salida descansan en el sentido de la vista,

algunos, como las señales ultrasónicas Dopplers, son mejor percibidas

auditivamente.

Elementos auxiliares.Una señal de calibración con las propiedades de la variable a medir debe aplicarse a

la entrada del sensor o en el bloque de procesamiento de la señal tan pronto como

sea posible.