conceptos básicos sobre bioinstrumentacion

ING. RICARDO PARADA
ripamoge@hotmail.com

ricardo.parada@bplmedical.com
Cl. 312 878 7181

CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE BIOINSTRUMENTACIÓN
PRIMERA CLASE 11 FEBRERO 2010
Se puede argumentar que el principal objetivo de la bioinstrumentación es la captura De
las señales biológicas. Como ejemplos de señales biológicas tenemos los biopotenciales,
presión, flujo, temperatura, concentración deiones, entre otros. Sensar y cuantificar estas
variables no es simple. Por esto es necesario la implementación de circuitos electrónicos,
uso de transductores, interfaces químicas o mecánicas. La bioinstrumentación es
entonces un campo multidisciplinario que requiere conocimiento en diversas áreas como
electrónica digital y análoga, teoría de control, sistemas de detección, seguridad eléctrica
ybiocompatibilidad de materiales entre otros.
Durante todo este curso se hará énfasis en cómo desarrollar bioinstrumentos para cada
bioevento en particular. Este capítulo establece los conceptos fundamentales de la
bioinstrumentación, desde el lenguaje a utilizar hasta los criterios de diseño y evaluación
de equipos e instrumentos médicos.
1.1 SISTEMA GENERALIZADO DE BIOINSTRUMENTACIÓN
Lamayor diferencia de un sistema de bioinstrumentación con otros de uso industrial u
aplicación no biológica, es que la fuente de las señales es tejido viviente o la energía es
aplicada sobre tejido viviente. Esta particularidad exige parámetros de diseño específicos
para la captura de las señales. La figura 1.1 a continuación ilustra un sistema
generalizado de bioinstrumentación.

Figura 1.1.Diagrama en bloques de un sistema generalizado de bioinstrumentación.
La medida hace referencia a la cantidad o propiedad física objeto de la medición. Las
mediciones de importancia médica pueden clasificarse como: biopotenciales, presión,
flujo, dimensiones (imágenes), desplazamiento (velocidad y aceleración), impedancia,
temperatura y concentraciones químicas.
Un transductor es un dispositivoque convierte una forma de energía a otra. Usualmente la
conversión es a energía eléctrica y entonces se denomina sensor, según Webster. Sin
embargo esta diferenciación entre transductor y sensor resulta algo confusa. En un
sentido práctico puede considerarse a un sensor como todo un sistema que incluye un
transductor como componente principal, pero además incluye otros accesorios comoprocesamiento de la señal, ver figura 1.2. Idealmente un transductor debe responder solo
a la energía presente en la medición y ser mínimamente invasivo.

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Figura 1.2. Esquema de un biosensor. Modificado de Eggins, 1996.
Usualmente no es posible acoplar la salida del transductor al display directamente.Es
necesario entonces hacer un acondicionamiento y procesamiento de la señal. Por ejemplo
los biopotenciales tienen niveles de milivoltios. Si se trata de observar esta señal en el
oscilospio tendríamos dificultades. Es entonces necesario amplificar la señal. Además la
señal amplificada esta afectada por el ruido y frecuencias indeseadas. Es entonces
necesario filtrar la señal(procesamiento).
El display puede ser análogo o digital. El objetivo principal de un display es hacer
perceptible una señal para nuestros sentidos. De manera visual pueden utilizarse displays
análogos para señales que cambian continuamente. Displays digitales cuando queremos
tener un valor exacto. Hay señales que son mejor percibidas por otros sentidos, por
ejemplo el efecto Doppler se hace reconocible através del sentido auditivo.
Existen además elementos auxiliares. Señales de calibración, señales de control y
retroalimentación (feedback) tanto para la toma de la medida como para ajustar el
sensado y el acondicionamiento de la señal. Los datos pueden ser además almacenados
(imágenes médicas, estudios electrofisiológicos) o transmitidos (telemedicina).
1.2 MODOS OPERACIONALES ALTERNATIVOS...