Electronica

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 de iones,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 La mayor diferencia deun 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 deun 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 dispositivo que convierte una formade 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 como procesamiento de la señal, verfigura 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 unacondicionamiento 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 odigital. 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 a través del sentido auditivo. Existen ademáselementos 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 Existen los modos directos e indirectos. Algunos...