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Sistemas Generalizados de
Instrumentación Biomédica
Bioinstrumentación I
T.S.U. en Electromedicina
Rigoberto J. Meléndez C.
2
Tópicos a tratar:
–Introducción.-
–Sistemas Generalizados de Instrumentación
Biomédica. -
–Modos de operación.-
–Clasificación de los instrumentos
biomédicos.-
–Características de los instrumentos
biomédicos.-
3
Introducción
• La Instrumentación Biomédica tiene
como finalidad obtener información,
aplicar algún tipo de energía a los seres
vivos, así como también ofrecer ayuda
funcional o la sustitución de funciones
orgánicas.
• Se tienen entonces equipos para
Diagnóstico y Monitoreo, para Terapia,
Cirugía, Rehabilitación y prótesis.
4
Introducción
¿Porqué medir en medicina?
• Diagnóstico e investigación:
– Requiere procedimientos e instrumentos que
permitan describir de una manera clara el estado
fisiopatológico de un paciente.
• Monitoreo:
– En este caso se busca estimar el estado de un
sistema fisiológico del organismo para la toma de
decisiones, generalmente con restricciones de
tiempo.
• Control:
– Las mediciones son usadas para automáticamente
ejercer el control de un dispositivo que actúa sobre
un sistema fisiológico.
5
Introducción
Síntomas
enfermedad
Examen
rutinario
Diagnóstico
Terapia
Cirugía Rehabilitación
Medidas Medidas Medidas
Otras circunstancias no patológicas que ameritan medidas biomédicas:
• Durante el parto,
• Monitorización de los astronautas,
• Temperatura en neonatos,
• Medicina deportiva, etc
6
SISTEMAS GENERALIZADOS DE
INSTRUMENTACIÓN MÉDICA
Salida
perceptibleMensurando
Elemento
sensor
primario
Elemento de
conversión
variable
Transductor
Procesamiento
de señal
Display
Fuente de
alimentación
Señal de
calibración
Radiación,
corriente
eléctrica u otra
energía
Almacenamiento de
datos
Transmisión
de datos
Retroalimentación y
control
SISTEMAS DE
BIOINSTRUMENTACIÓN
• Los transductores se pueden clasificar en:
1. ACTIVOS: no requieren de fuente de alimentación para poder
operar al contrario, generan su propia energía eléctrica por
conversión de energía procedente del sistema que miden.
2. PASIVOS: en éstos, no se produce conversión de energía. Algún
parámetro del transductor varía en función de la magnitud que se
mide, y las variaciones de este parámetro es utilizado para modular
la energía eléctrica procedente de una fuente. Se denominan
transductores moduladores.
SISTEMAS DE
BIOINSTRUMENTACIÓN
9
Requisitos generales de los
instrumentos biomédicos
• La acción de medir no debe alterar la magnitud
medida.
• Garantizar la seguridad. La fuente de las
señales medidas con la instrumentación
biomédica son los tejidos vivos o energía
aplicada a éstos.
• El transductor debe poseer alto grado de
selectividad en relación con el evento a medir.
• Deben ser robustos, fiables y de fácil
calibración.
10
Modos de Operación
• Modos Directos – Indirectos
• Modos Muestreo y Continuos
• Modos Analógicos y Digital
• Modos Tiempo Real y Tiempo Retardado
• Modos de sensores generadores o moduladores
11
MODOS DE OPERACIÓN
Las medidas se pueden realizar
directamente con el transductor o con
procedimientos invasivos aceptables,
pero ocurre que la medición no es
accesible y se debe utilizar otra medición
que tenga una relación conocida con la
medición deseada. Ej.: Volumen
pulmonar, determinada a partir de la
variación de la impedancia eléctrica
torácica.
• Directos – Indirectos
• Muestreo y Continuos
• Analógicos y Digital
• Tiempo Real y
Tiempo Retardado
• Sensores generadores o
moduladores
12
MODOS DE OPERACIÓN
Señales como temperatura corporal y
concentraciones iónicas cambian
lentamente, que pueden tomarse
periódicamente, pero otras señales
como electrocardiogramas requieren que
su medición sea continua.
• Directos – Indirectos
• Muestreo y Continuos
• Analógicos y Digital
• Tiempo Real y
Tiempo Retardado
• Sensores generadores o
moduladores
13
MODOS DE OPERACIÓN
Los diferentes sistemas pueden
obtener del transductor una señal
analógica o digital, aunque la mayoría de
los transductores operan de modo
análogo, existen algunos dispositivos de
medida inherentemente digitales.
• Directos – Indirectos
• Muestreo y Continuos
• Analógicos y Digital
• Tiempo Real y
Tiempo Retardado
• Sensores generadores o
moduladores
14
MODOS DE OPERACIÓN
Las señales que adquiere el
transductor es en tiempo real, es decir,
cuando éstas están ocurriendo, pero en
algunos casos la salida del sistema de
medición no muestra el resultado
inmediatamente ya que algunos
procedimientos de señal necesitan un
número de datos a la entrada antes de
producir un resultado.
• Directos – Indirectos
• Muestreo y Continuos
• Analógicos y Digital
• Tiempo Real y
Tiempo Retardado
• Sensores generadores o
moduladores
15
MODOS DE OPERACIÓN
Los sensores generadores producen su
señal de salida a partir de la energía
tomada directamente del mensurando.
Los sensores moduladores usan el
mensurando para alterar el flujo de
energía de una fuente externa de
manera tal que afecte la salida del
sensor.
• Directos – Indirectos
• Muestreo y Continuos
• Analógicos y Digital
• Tiempo Real y
Tiempo Retardado
• Sensores generadores o
moduladores
SISTEMAS DE
BIOINSTRUMENTACIÓN
RESTRICCIÓN EN LAS MEDICIONES
• El rango de frecuencias y valores del parámetro a medir.
• Muchas variables importantes de los sistemas fisiológicos no
pueden obtenerse directamente y deben obtenerse por medio
de medidas indirectas.
• La mayoría de la medidas biomédicas varían ampliamente
entre diferentes pacientes normales, incluso en condiciones
similares de medida.
• Hoy en día, todas las medidas biomédicas dependen de
alguna forma de energía que se aplica al tejido vivo o de
alguna energía que modifica el funcionamiento del sensor.
• Existen numerosas reglamentaciones que vigilan la seguridad
de los dispositivos o equipos destinados a uso humano.
17
CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Los Instrumentos Médicos
Clasificarse
pueden
Según la variable que está siendo convertida por el transductor
Según las especialidades clínicas
Desde al menos cuatro
puntos de vista:
Según el principio de transducción
Según el estudio para cada sistema fisiológico
SISTEMAS DE
BIOINSTRUMENTACIÓN
RELACIÓN SEÑAL RUIDO:
• Las medidas analíticas constan de dos componentes:
•SEÑAL: Información relacionada con la medida.
•RUIDO: Información no deseada añadida a la
medida que dificulta la transmisión, almacenamiento y
comprensión de la señal.
SISTEMAS DE
BIOINSTRUMENTACIÓN
• Se refiere al cociente de la potencia de la señal entre
la potencia de ruido en un punto dado de un sistema,
es decir:
• La relación S/N:
•Proporciona una medida de la calidad de una
señal en un sistema determinado.
•Depende, tanto del nivel de señal recibida como
del ruido total (suma del ruido procedente de
fuentes externas y el ruido inherente al sistema).
ó
SISTEMAS DE
BIOINSTRUMENTACIÓN
• Un valor adecuado de esta relación es
aquél en el que la señal recibida puede
considerarse sin defectos o con un mínimo
de ellos.
Señal
emitida Señal
Recibida
ruido
distorsión
CARACTERIZACIÓN DE UN
INSTRUMENTO
• Se basa en estudiar el comportamiento de un
sensor o instrumento de medida a través del
análisis de las respuestas que ofrece a un
determinado conjunto de estímulos de entrada.
• La caracterización se realiza de forma
independiente bajo dos situaciones:
comportamiento estático y comportamiento
dinámico.
22
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
• Características Estáticas
• Características Dinámicas
Describe el comportamiento para
entradas invariables en el tiempo
(D.C.) o de muy baja frecuencia
donde la propiedad de la salida para
un amplio rango de entradas
constantes demuestran la calidad de
la medición.
23
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
• Características Estáticas
• Características Dinámicas
Describen capacidad del
instrumento de manejar variables
que cambian en el tiempo.
Requieren el uso de ecuaciones
diferenciales para describir la
calidad de las mediciones.
24
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características
Estáticas
1. Rango o campo
de medida
3. Exactitud
2. Alcance
(SPAM)
Espectro o conjunto de valores de la
medida que esta comprendido entre el
limite superior e inferior. Ej. Rango de un
instrumento para temperatura 5oC a 100oC
Es la diferencia algebraica entre los
valores inferiores y superior de campo de
medida del instrumento. Ej. 95oC
Es la diferencia entre el valor verdadero y
valor medido, dividida por el valor
verdadero. Es la tolerancia de medida del
instrumentos. Esta relación usualmente
se puede expresar en porcentajes: de la
lectura, del Alcance.
25
Rango= 5oC a 100oC
-10oC 0oC 5oC 100oC 150oC
Alcance (SPAM)=95oC
Supresión Cero=5oC
Elevación Cero=10oC
• Ejemplo de Rango de Entrada
CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO
ESTÁTICAS
12/19/2016
27
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características
Estáticas
4. Precisión
6. Reproductibilidad
5. Resolución
Expresa el numero de alternativas
distinguibles para seleccionar un resultado
Ej.: 2,12 y 2,125
Es la mas pequeña cantidad incremental
que se pueda medir con certidumbre. Si
la cantidad comienza desde cero el
termino umbral es sinónimo de
resolución.
Habilidad del instrumento para dar una
misma salida cuando se aplican iguales
entradas durante algún periodo de
tiempo
Mediciones de alta precisión no implican alta exactitud
• Exactitud
•La exactitud se define como la capacidad de un instrumento de
medir un valor cercano al valor de la magnitud real.
•Las señales de biopotenciales son comúnmente pequeñas; por
tanto, la exactitud se convierte en uno de los parámetros más
importantes que debe poseer un equipo biomédico.
CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO
ESTÁTICAS
• Precisión
•La precisión de una medida determina
el número de dígitos válidos en una
medida realizada.
2,434 V 2,43 V
¿Cuál es
más
preciso?
CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO
ESTÁTICAS
1
1
1
Preciso
Exacto y Preciso
Ni Exacto, Ni Preciso
CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO
ESTÁTICAS
31
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características
Estáticas
7. Sensibilidad
Estática
9. Drift De la
Sensibilidad
8. Drift del Cero
(corrimiento de
cero)
Es la relación entre la salida incremental y
la cantidad de entrada incremental, se
obtiene de la tangente en un punto de la
curva de calibración, y es constante para
en una parte del rango de operación
normal
Cuando la pendiente de la curva de
sensibilidad no cambia, pero la
intercepción del eje de salida incrementa
o disminuye.
Incremento o decremento de la
pendiente de la curva de calibración.
32
7. Sensibilidad
Estática
9. Drift De la
Sensibilidad
8. Drift Del Cero
(corrimiento de
cero)
33
34
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características
Estáticas 10. Linealidad
Cuando existe una relación proporcional
o lineal entre la entrada y la salida del
instrumento. Cumple con los principios
de linealidad.
La linealidad expresa el grado de
coincidencia entre la curva de calibración
y una línea recta determinada
• Linealidad
•Un sistema o elemento es lineal si cumple la
propiedad de la superposición (aditividad y
homogeneidad).
•Cuando la curva de transferencia es una recta el
sistema se dice que es lineal.
Y = m*X + b
CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO
ESTÁTICAS
36
37
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características
Estáticas No
lineales
1. Saturación
3. Zona Muerta
2. Avalancha
Cuando la magnitud de entrada es lo
suficientemente grande para disminuir la
pendiente de la curva de calibración y
llevarla a cero
Ocurre cuando la pendiente de la curva
característica se incrementa para
pequeños incrementos en la entrada.
Zona donde no ocurre ningún incremento
o variación de la salida con respecto a la
estrada si no hasta un valor umbral.
38
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características
Estáticas No
lineales
4. Bang- bang
5. Histéresis
Cambio abrupto en la salida cuando se
reverse el signo de la entrada
Máxima diferencia entre una lectura
para la misma entrada cuando la
variable recorre toda la escala en
dos sentidos ascendentes y
descendentes.
12/19/2016
39
4. Bang- bang
5. Histéresis
1. Saturación
3. Zona Muerta
2. Avalancha
40
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características
Dinámicas
Se estudian cuando las señales son funciones
variables en tiempo. Describen también el
comportamiento del instrumento respecto cambios
de la frecuencia de su señal del entrada.
Se requieren ecuaciones diferenciales para
relacionar entrada y salida, estas ecuaciones
normalmente son ordinarias con coeficientes
constantes. Existen instrumentos de orden Cero ,
orden Uno y orden Dos. No suelen describirse
instrumentos de orden superior.
41
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características Dinámicas
Instrumentos de Orden Cero:
Tienen una función de trasferencia :
K
tX
tY

)(
)( Donde K es la
sensibilidad estática
42
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características Dinámicas
Instrumentos de Orden Uno:
Tienen una ecuación diferencial de la forma:
)()(
)(
)(
001 txbtya
tdx
tdy
a 
Donde K=b0/a0 es la sensibilidad estática
Y T= a1/a0 Constante de tiempo
12/19/2016
43
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
MÉDICOS
Características Dinámicas
Instrumentos de Orden Dos:
Tienen una ecuación diferencial de la forma:
Donde K=b0/a0 es la sensibilidad estática
Y Wn= √(a1/a0) Frecuencia natural
ζ=a1/(2* √(a1*a0)) Relación de amortiguación
)()(
)(
)(
)(
)(
0012
2
2 txbtya
tdx
tdy
a
tdx
tyd
a 
Diferencia entre la
cantidad indicada en un
instante de tiempo dado
y el verdadero valor del
parámetro que se está
midiendo.
Tiempo transcurrido
entre la aplicación de
una función escalón y el
instante en que el
instrumento indica un
cierto porcentaje (90%,
95% o 99%) del valor
final.
Es el tiempo
transcurrido desde que
se produce el cambio
brusco a la entrada del
instrumento hasta que
él alcanza el 5% del
valor final.
La diferencia entre el
valor máximo y el valor
final
CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO
DINÁMICAS
ERRORES DE MEDICIÓN
• ERRORES INSTRUMENTALES:
•Calibración del instrumento
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componen.
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•Envejecimiento de sus partes
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medición sobre las propiedades del
objeto o fenómeno que se mide.
ERRORES DE MEDICIÓN
• ERRORES DE MÉTODO
•Uso de leyes y principios de medición
subjetivos.
•Poca Homogeneidad en la medida.
ERRORES DE MEDICIÓN
• ERRORES DEBIDO A AGENTES EXTERNOS
• Factores ambientales (temperatura, humedad,
presión, iluminación, contaminación del
ambiente, nivel de polvo, entre otros).
• Presencia de señales o elementos parásitos
(vibraciones mecánicas, corrientes de aire,
zumbidos de la red eléctrica y señales de
radiofrecuencia, campos electrostáticos o
magnetostáticos (como puede ser el campo
magnético terrestre), fuerzas electromotrices
termoeléctricas o de contacto presentes en una
instalación de medición, etc.)
ERRORES DE MEDICIÓN
• ERRORES DEBIDOS AL OBSERVADOR
•De paralaje o de interpolación visual al
leer en la escala de un instrumento.
•Errores debido a un manejo equivocado
del instrumento.
•Omisión de operaciones previas o
durante la medición: ajuste a cero,
tiempo mínimo de precalentamiento,
entre otros.
ERRORES DE MEDICIÓN
• ERRORES MATEMÁTICOS
•Uso de fórmulas inadecuadas.
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Sistemas Generalizados de Instrumentación Biomédica

  • 1. Sistemas Generalizados de Instrumentación Biomédica Bioinstrumentación I T.S.U. en Electromedicina Rigoberto J. Meléndez C.
  • 2. 2 Tópicos a tratar: –Introducción.- –Sistemas Generalizados de Instrumentación Biomédica. - –Modos de operación.- –Clasificación de los instrumentos biomédicos.- –Características de los instrumentos biomédicos.-
  • 3. 3 Introducción • La Instrumentación Biomédica tiene como finalidad obtener información, aplicar algún tipo de energía a los seres vivos, así como también ofrecer ayuda funcional o la sustitución de funciones orgánicas. • Se tienen entonces equipos para Diagnóstico y Monitoreo, para Terapia, Cirugía, Rehabilitación y prótesis.
  • 4. 4 Introducción ¿Porqué medir en medicina? • Diagnóstico e investigación: – Requiere procedimientos e instrumentos que permitan describir de una manera clara el estado fisiopatológico de un paciente. • Monitoreo: – En este caso se busca estimar el estado de un sistema fisiológico del organismo para la toma de decisiones, generalmente con restricciones de tiempo. • Control: – Las mediciones son usadas para automáticamente ejercer el control de un dispositivo que actúa sobre un sistema fisiológico.
  • 5. 5 Introducción Síntomas enfermedad Examen rutinario Diagnóstico Terapia Cirugía Rehabilitación Medidas Medidas Medidas Otras circunstancias no patológicas que ameritan medidas biomédicas: • Durante el parto, • Monitorización de los astronautas, • Temperatura en neonatos, • Medicina deportiva, etc
  • 6. 6 SISTEMAS GENERALIZADOS DE INSTRUMENTACIÓN MÉDICA Salida perceptibleMensurando Elemento sensor primario Elemento de conversión variable Transductor Procesamiento de señal Display Fuente de alimentación Señal de calibración Radiación, corriente eléctrica u otra energía Almacenamiento de datos Transmisión de datos Retroalimentación y control
  • 7. SISTEMAS DE BIOINSTRUMENTACIÓN • Los transductores se pueden clasificar en: 1. ACTIVOS: no requieren de fuente de alimentación para poder operar al contrario, generan su propia energía eléctrica por conversión de energía procedente del sistema que miden. 2. PASIVOS: en éstos, no se produce conversión de energía. Algún parámetro del transductor varía en función de la magnitud que se mide, y las variaciones de este parámetro es utilizado para modular la energía eléctrica procedente de una fuente. Se denominan transductores moduladores.
  • 9. 9 Requisitos generales de los instrumentos biomédicos • La acción de medir no debe alterar la magnitud medida. • Garantizar la seguridad. La fuente de las señales medidas con la instrumentación biomédica son los tejidos vivos o energía aplicada a éstos. • El transductor debe poseer alto grado de selectividad en relación con el evento a medir. • Deben ser robustos, fiables y de fácil calibración.
  • 10. 10 Modos de Operación • Modos Directos – Indirectos • Modos Muestreo y Continuos • Modos Analógicos y Digital • Modos Tiempo Real y Tiempo Retardado • Modos de sensores generadores o moduladores
  • 11. 11 MODOS DE OPERACIÓN Las medidas se pueden realizar directamente con el transductor o con procedimientos invasivos aceptables, pero ocurre que la medición no es accesible y se debe utilizar otra medición que tenga una relación conocida con la medición deseada. Ej.: Volumen pulmonar, determinada a partir de la variación de la impedancia eléctrica torácica. • Directos – Indirectos • Muestreo y Continuos • Analógicos y Digital • Tiempo Real y Tiempo Retardado • Sensores generadores o moduladores
  • 12. 12 MODOS DE OPERACIÓN Señales como temperatura corporal y concentraciones iónicas cambian lentamente, que pueden tomarse periódicamente, pero otras señales como electrocardiogramas requieren que su medición sea continua. • Directos – Indirectos • Muestreo y Continuos • Analógicos y Digital • Tiempo Real y Tiempo Retardado • Sensores generadores o moduladores
  • 13. 13 MODOS DE OPERACIÓN Los diferentes sistemas pueden obtener del transductor una señal analógica o digital, aunque la mayoría de los transductores operan de modo análogo, existen algunos dispositivos de medida inherentemente digitales. • Directos – Indirectos • Muestreo y Continuos • Analógicos y Digital • Tiempo Real y Tiempo Retardado • Sensores generadores o moduladores
  • 14. 14 MODOS DE OPERACIÓN Las señales que adquiere el transductor es en tiempo real, es decir, cuando éstas están ocurriendo, pero en algunos casos la salida del sistema de medición no muestra el resultado inmediatamente ya que algunos procedimientos de señal necesitan un número de datos a la entrada antes de producir un resultado. • Directos – Indirectos • Muestreo y Continuos • Analógicos y Digital • Tiempo Real y Tiempo Retardado • Sensores generadores o moduladores
  • 15. 15 MODOS DE OPERACIÓN Los sensores generadores producen su señal de salida a partir de la energía tomada directamente del mensurando. Los sensores moduladores usan el mensurando para alterar el flujo de energía de una fuente externa de manera tal que afecte la salida del sensor. • Directos – Indirectos • Muestreo y Continuos • Analógicos y Digital • Tiempo Real y Tiempo Retardado • Sensores generadores o moduladores
  • 16. SISTEMAS DE BIOINSTRUMENTACIÓN RESTRICCIÓN EN LAS MEDICIONES • El rango de frecuencias y valores del parámetro a medir. • Muchas variables importantes de los sistemas fisiológicos no pueden obtenerse directamente y deben obtenerse por medio de medidas indirectas. • La mayoría de la medidas biomédicas varían ampliamente entre diferentes pacientes normales, incluso en condiciones similares de medida. • Hoy en día, todas las medidas biomédicas dependen de alguna forma de energía que se aplica al tejido vivo o de alguna energía que modifica el funcionamiento del sensor. • Existen numerosas reglamentaciones que vigilan la seguridad de los dispositivos o equipos destinados a uso humano.
  • 17. 17 CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Los Instrumentos Médicos Clasificarse pueden Según la variable que está siendo convertida por el transductor Según las especialidades clínicas Desde al menos cuatro puntos de vista: Según el principio de transducción Según el estudio para cada sistema fisiológico
  • 18. SISTEMAS DE BIOINSTRUMENTACIÓN RELACIÓN SEÑAL RUIDO: • Las medidas analíticas constan de dos componentes: •SEÑAL: Información relacionada con la medida. •RUIDO: Información no deseada añadida a la medida que dificulta la transmisión, almacenamiento y comprensión de la señal.
  • 19. SISTEMAS DE BIOINSTRUMENTACIÓN • Se refiere al cociente de la potencia de la señal entre la potencia de ruido en un punto dado de un sistema, es decir: • La relación S/N: •Proporciona una medida de la calidad de una señal en un sistema determinado. •Depende, tanto del nivel de señal recibida como del ruido total (suma del ruido procedente de fuentes externas y el ruido inherente al sistema). ó
  • 20. SISTEMAS DE BIOINSTRUMENTACIÓN • Un valor adecuado de esta relación es aquél en el que la señal recibida puede considerarse sin defectos o con un mínimo de ellos. Señal emitida Señal Recibida ruido distorsión
  • 21. CARACTERIZACIÓN DE UN INSTRUMENTO • Se basa en estudiar el comportamiento de un sensor o instrumento de medida a través del análisis de las respuestas que ofrece a un determinado conjunto de estímulos de entrada. • La caracterización se realiza de forma independiente bajo dos situaciones: comportamiento estático y comportamiento dinámico.
  • 22. 22 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS • Características Estáticas • Características Dinámicas Describe el comportamiento para entradas invariables en el tiempo (D.C.) o de muy baja frecuencia donde la propiedad de la salida para un amplio rango de entradas constantes demuestran la calidad de la medición.
  • 23. 23 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS • Características Estáticas • Características Dinámicas Describen capacidad del instrumento de manejar variables que cambian en el tiempo. Requieren el uso de ecuaciones diferenciales para describir la calidad de las mediciones.
  • 24. 24 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Estáticas 1. Rango o campo de medida 3. Exactitud 2. Alcance (SPAM) Espectro o conjunto de valores de la medida que esta comprendido entre el limite superior e inferior. Ej. Rango de un instrumento para temperatura 5oC a 100oC Es la diferencia algebraica entre los valores inferiores y superior de campo de medida del instrumento. Ej. 95oC Es la diferencia entre el valor verdadero y valor medido, dividida por el valor verdadero. Es la tolerancia de medida del instrumentos. Esta relación usualmente se puede expresar en porcentajes: de la lectura, del Alcance.
  • 25. 25 Rango= 5oC a 100oC -10oC 0oC 5oC 100oC 150oC Alcance (SPAM)=95oC Supresión Cero=5oC Elevación Cero=10oC
  • 26. • Ejemplo de Rango de Entrada CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO ESTÁTICAS
  • 27. 12/19/2016 27 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Estáticas 4. Precisión 6. Reproductibilidad 5. Resolución Expresa el numero de alternativas distinguibles para seleccionar un resultado Ej.: 2,12 y 2,125 Es la mas pequeña cantidad incremental que se pueda medir con certidumbre. Si la cantidad comienza desde cero el termino umbral es sinónimo de resolución. Habilidad del instrumento para dar una misma salida cuando se aplican iguales entradas durante algún periodo de tiempo Mediciones de alta precisión no implican alta exactitud
  • 28. • Exactitud •La exactitud se define como la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real. •Las señales de biopotenciales son comúnmente pequeñas; por tanto, la exactitud se convierte en uno de los parámetros más importantes que debe poseer un equipo biomédico. CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO ESTÁTICAS
  • 29. • Precisión •La precisión de una medida determina el número de dígitos válidos en una medida realizada. 2,434 V 2,43 V ¿Cuál es más preciso? CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO ESTÁTICAS
  • 30. 1 1 1 Preciso Exacto y Preciso Ni Exacto, Ni Preciso CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO ESTÁTICAS
  • 31. 31 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Estáticas 7. Sensibilidad Estática 9. Drift De la Sensibilidad 8. Drift del Cero (corrimiento de cero) Es la relación entre la salida incremental y la cantidad de entrada incremental, se obtiene de la tangente en un punto de la curva de calibración, y es constante para en una parte del rango de operación normal Cuando la pendiente de la curva de sensibilidad no cambia, pero la intercepción del eje de salida incrementa o disminuye. Incremento o decremento de la pendiente de la curva de calibración.
  • 32. 32 7. Sensibilidad Estática 9. Drift De la Sensibilidad 8. Drift Del Cero (corrimiento de cero)
  • 33. 33
  • 34. 34 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Estáticas 10. Linealidad Cuando existe una relación proporcional o lineal entre la entrada y la salida del instrumento. Cumple con los principios de linealidad. La linealidad expresa el grado de coincidencia entre la curva de calibración y una línea recta determinada
  • 35. • Linealidad •Un sistema o elemento es lineal si cumple la propiedad de la superposición (aditividad y homogeneidad). •Cuando la curva de transferencia es una recta el sistema se dice que es lineal. Y = m*X + b CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO ESTÁTICAS
  • 36. 36
  • 37. 37 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Estáticas No lineales 1. Saturación 3. Zona Muerta 2. Avalancha Cuando la magnitud de entrada es lo suficientemente grande para disminuir la pendiente de la curva de calibración y llevarla a cero Ocurre cuando la pendiente de la curva característica se incrementa para pequeños incrementos en la entrada. Zona donde no ocurre ningún incremento o variación de la salida con respecto a la estrada si no hasta un valor umbral.
  • 38. 38 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Estáticas No lineales 4. Bang- bang 5. Histéresis Cambio abrupto en la salida cuando se reverse el signo de la entrada Máxima diferencia entre una lectura para la misma entrada cuando la variable recorre toda la escala en dos sentidos ascendentes y descendentes.
  • 39. 12/19/2016 39 4. Bang- bang 5. Histéresis 1. Saturación 3. Zona Muerta 2. Avalancha
  • 40. 40 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Dinámicas Se estudian cuando las señales son funciones variables en tiempo. Describen también el comportamiento del instrumento respecto cambios de la frecuencia de su señal del entrada. Se requieren ecuaciones diferenciales para relacionar entrada y salida, estas ecuaciones normalmente son ordinarias con coeficientes constantes. Existen instrumentos de orden Cero , orden Uno y orden Dos. No suelen describirse instrumentos de orden superior.
  • 41. 41 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Dinámicas Instrumentos de Orden Cero: Tienen una función de trasferencia : K tX tY  )( )( Donde K es la sensibilidad estática
  • 42. 42 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Dinámicas Instrumentos de Orden Uno: Tienen una ecuación diferencial de la forma: )()( )( )( 001 txbtya tdx tdy a  Donde K=b0/a0 es la sensibilidad estática Y T= a1/a0 Constante de tiempo
  • 43. 12/19/2016 43 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS MÉDICOS Características Dinámicas Instrumentos de Orden Dos: Tienen una ecuación diferencial de la forma: Donde K=b0/a0 es la sensibilidad estática Y Wn= √(a1/a0) Frecuencia natural ζ=a1/(2* √(a1*a0)) Relación de amortiguación )()( )( )( )( )( 0012 2 2 txbtya tdx tdy a tdx tyd a 
  • 44. Diferencia entre la cantidad indicada en un instante de tiempo dado y el verdadero valor del parámetro que se está midiendo. Tiempo transcurrido entre la aplicación de una función escalón y el instante en que el instrumento indica un cierto porcentaje (90%, 95% o 99%) del valor final. Es el tiempo transcurrido desde que se produce el cambio brusco a la entrada del instrumento hasta que él alcanza el 5% del valor final. La diferencia entre el valor máximo y el valor final CARACTERÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO DINÁMICAS
  • 45. ERRORES DE MEDICIÓN • ERRORES INSTRUMENTALES: •Calibración del instrumento •Propiedades de los materiales que lo componen. •Tecnología de su fabricación. •Envejecimiento de sus partes •La influencia del instrumento de medición sobre las propiedades del objeto o fenómeno que se mide.
  • 46. ERRORES DE MEDICIÓN • ERRORES DE MÉTODO •Uso de leyes y principios de medición subjetivos. •Poca Homogeneidad en la medida.
  • 47. ERRORES DE MEDICIÓN • ERRORES DEBIDO A AGENTES EXTERNOS • Factores ambientales (temperatura, humedad, presión, iluminación, contaminación del ambiente, nivel de polvo, entre otros). • Presencia de señales o elementos parásitos (vibraciones mecánicas, corrientes de aire, zumbidos de la red eléctrica y señales de radiofrecuencia, campos electrostáticos o magnetostáticos (como puede ser el campo magnético terrestre), fuerzas electromotrices termoeléctricas o de contacto presentes en una instalación de medición, etc.)
  • 48. ERRORES DE MEDICIÓN • ERRORES DEBIDOS AL OBSERVADOR •De paralaje o de interpolación visual al leer en la escala de un instrumento. •Errores debido a un manejo equivocado del instrumento. •Omisión de operaciones previas o durante la medición: ajuste a cero, tiempo mínimo de precalentamiento, entre otros.
  • 49. ERRORES DE MEDICIÓN • ERRORES MATEMÁTICOS •Uso de fórmulas inadecuadas. •Redondeo de cantidades.