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BIOINSTRUMENTACIÓN
OBJETIVO GENERAL
Construir sistemas básicos de instrumentación de
variables fisiológicas usando principios de
medición y conceptos de electrónica con una
visión integral, de trabajo en equipo, creativa y
analítica.
BIOINSTRUMENTACIÓN
METODOLOGÍA

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
Clases magistrales
Encuadre
Análisis
Diseño
Simulación
Laboratorios
Aprendizaje basado en proyectos
Seminario investigativo alemán
Proyecto integrador
BIOINSTRUMENTACIÓN
CONTENIDO:
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Conceptos generales sobre Bioinstrumentación
Mediciones del sistema cardiovascular y
respiratorio
Medición de biopotenciales
Seguridad eléctrica
Fundamentos de la Bioinstrumentación virtual
BIOINSTRUMENTACIÓN
LABORATORIOS:
 Sensor de conductividad
 Práctica con transductores (2)
 Amplificadores y filtros activos
 Transductor de temperatura
 Colorímetro elemental
 Medidor de pH
 Ruidos cardiacos
BIOINSTRUMENTACIÓN
LABORATORIOS:
 Neumotacómetro básico
 Amplificador de Biopotenciales
 Sistema de biotelemetría (2)
 Práctica de seguridad eléctrica
 Diseño de un instrumento virtual
 Medición y control por medio de PC
 Sistema de Bioinstrumentación virtual
BIOINSTRUMENTACIÓN
EVALUACIÓN:

Examen parcial: 15%

Laboratorios: 30%

Proyecto integrador: 15%

Seminarios: 10%

Examen final: 30%
BIOINSTRUMENTACIÓN
BIBLIOGRAFÍA:

WEBSTER, John G. Medical instrumentation: application and design. 4 ed. New Jersey : John
Wiley, 2009.

WEBSTER, John G. Medical instrumentation: application and design. 3 ed. New Jersey : John
Wiley, 1998. (610.28/M489).
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CLARK, Cory. LabVIEW digital signal processing: and digital communications. New York :
McGraw-Hill, 2005.
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PRUTCHI, D. NORRIS, M. Design and Development of Medical Electronic Instrumentation: A
Practical Perspective of the Design, Construction, and Test of Medical Devices. New York : John
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BIANCHI, Giovanni. Electronic filter simulation & design. New York : McGraw-Hill, 2007.
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WEBSTER, John G. Bioinstrumentation. New York: John Wiley, 2003.
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T.1. 3 ed. Boca Ratón : CRC/Taylor & Francis, 2006. (610.28/B863m/3ed./T1).
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Boca Ratón : CRC /Taylor & Francis, 2006. (610.28/B863t/3.ed/T2).
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—. The biomedical engineering handbook : Biomedical engineering fundamentals T. 3. 3 ed. Boca
Ratón : CRC/Taylor & Francis, 2006. (610.28/B863b/3.ed/T3).
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WILCHES, Mauricio. Bioingeniería. Medellín : Universidad de Antioquia. Facultad de Ingeniería.
Departamento de Electrónica, 1991. (610.28/W667).
BIOINSTRUMENTACIÓN
BIBLIOGRAFÍA:
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McGraw-Hill, 2005. (610.28/K452).
MOORE, James y ZOVRIDAKIS, George. Biomedical technology and devices handbook. Boca
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ARNAU, Antonio y Otros. Sistemas electrónicos de comunicaciones. Valencia : Universidad
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NORMANN, Richard. Principles of bioinstrumentation . New York : John Wiley, 1988.
MALKIN, R. Medical instrumentation in the developing world. US: Ed. Engineering World Health,
2006 (610.28/M251)
http://bioinstrumentacion.eia.edu.co
CONCEPTOS GENERALES
SOBRE BIOINSTRUMENTACIÓN
En el pasado predominaba
la “malicia indígena” del médico
Hoy predomina
la BIOINSTRUMENTACIÓN
La Bioinstrumentación implica

Selección o diseño del instrumento acorde al tipo de
examen.

Conectar el instrumento a una red de alimentación.

Calibración del instrumento.

Hacer la medición en el rango y con el dispositivo
adecuados.

Analizar cuidadosamente los resultados.

Etc.
Sistema de Bioinstrumentación
generalizado
Realimentación
y control
Fuente de
potencia
Medida
Transductor
Señal de
calibración
Radiación
u otra energía
Acondicionam
de señal
Almacenam
de datos
Display
Salida
Transmisión
de datos
Modos de operación






Modo directo e indirecto.
Modo muestreado y continuo.
Transductores generadores y moduladores
Análogo y digital.
Modo en tiempo real y diferido.
Modo de diferencial o absoluto.
Restricciones en las mediciones
médicas

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

Rangos de la medición
Rangos de frecuencia
Muchos sistemas vivos son inaccesibles.
Un sistema biológico no es posible apagarlo.
Las señales no son determinísticas.
Las mediciones fisiológicas resultan de
interacciones entre sistemas no del todo
conocidas.
Es difícil establecer los rangos seguros de
energía aplicada
Clasificación de los
Bioinstrumentos

Variable física convertida por el
transductor.

Principio de transducción.

Sistema fisiológico.

Especialidades médicas clínicas.
Entradas interferente y
modificante
Entrada
deseada
Entrada
interferente
Entrada
modificante
G1
G2
G3
+
salida
Técnicas de compensación

Insensibilidad inherente.

Realimentación negativa.

Filtrado de la señal.

Entradas opuestas.
Medición
Puede ser interna, externa o emanar del cuerpo.
 Biopotenciales.
 Presión.
 Flujo.
 Desplazamiento.
 Impedancia.
 Temperatura.
 pH.
 Propiedades físicas.
 Concentraciones químicas.
Medición
Medición
Rango
Frecuencia, Hz
Método
Flujo sanguíneo
1 - 300 mL/s
0 - 20
Flujómetro
Presión sanguínea
0 - 400 mmHg
0 - 50
Brazalete y auscultador o “strain
gage”
Gasto cardíaco
4 - 25 L/min
0 - 20
Fick, dilución colorante
Electrocardiografía
0.5 - 4 mV
0.05 - 150
Electrodos superficiales
Electroencefalografía
5 - 300  V
0.5 - 150
Electrodos cuero cabelludo
Electromiografía
0.1 - 5 mV
0 - 10000
Electrodos de aguja o
superficiales
Electroretinografía
0 - 900  V
0 - 50
Electrodos de contacto
pH
3 - 13
0-1
Electrodo de pH
pCO2
40 - 100 mmHg
0-2
Electrodo de pCO2
pO2
30 to 100 mmHg
0-2
Electrodo de pO2
Neumotacografía
0 - 600 L/min
0 - 40
Neumotacómetro
Tasa respiratoria
2 - 50 respiros/min
0.1 - 10
Strain gage, impedancia, termistor
Temperatura
32 - 40 °C
0 - 0.1
Termistor, termocupla
Transductor
Dispositivo que convierte una forma de energía en
otra, generalmente eléctrica.



Debe ser lo menos invasivo posible.
Responder a la forma de energía presente en la
medición.
Esta compuesto por un elemento sensor
primario y transductor a voltaje.
Acondicionamiento de la señal
Cualquier tipo de procesamiento que se le haga a
la señal de salida del transductor y que la deje
apta para ser visualizada en un display.

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




Amplificación.
Filtrado.
Acople de impedancias.
Conversión A/D.
Promediado para reducir ruido.
Conversión al dominio de la frecuencia.
Reconocimiento de patrones.
Display
Es el medio empleado para entregar la información
medida por el dispositivo.








Numérica.
Gráfica.
Discreta.
Continua.
Permanente.
Temporal.
Auditiva.
Visual.