Gustavo Alfaro

1. 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.

2. Sistemas de
Instrumentación
Existen equipos o instrumentos para terapia,
monitorización, diagnóstico, electrocirugía y
rehabilitación.
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.

3. Sistemas de
Instrumentación
La acción de medir no debe alterar la
magnitud medida. Dicha alteración puede
producirse como resultado de una
interacción física (directa), bioquímica,
fisiológica o psicológica. Además, el mero
conocimiento de que se está realizando una
medida puede provocar reacciones en el
paciente que distorsionan completamente
los resultados.
.

4. Sistemas de
Instrumentación
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.

5. Sistemas de
Instrumentación
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.

6. Sistemas de
Instrumentación
Un sistema general de instrumentación
biomédica se representa en la siguiente figura:

7. Sistemas de
Instrumentación
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)

8. Sistemas de
Instrumentación
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.

9. Sistemas de
Sensores.
Instrumentación
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

10. Sistemas de
Instrumentación
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.
.

11. Sistemas de
Instrumentación
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.