Conceptos Clave de Biometría, Sensores y Sistemas de Control en Instrumentación Clínica

Fundamentos de la Ingeniería Biomédica y Sistemas de Medición

Contexto Histórico y Definiciones Clave

Los programas espaciales de la NASA, como *Mercury*, *Gemini* y *Apollo*, representan hitos fundamentales en el desarrollo de tecnologías de monitoreo fisiológico remoto.

Biometría: Rama de la ciencia que incluye la medición de variables y parámetros fisiológicos.

Terminología Esencial en la Medición Fisiológica

La medición precisa de variables es crucial en la instrumentación. Las variables fisiológicas comunes incluyen:

• Variables medidas: Presión, flujo, temperatura, pH y peso.
• Parámetros fisiológicos: Potenciales bioeléctricos y medición de temperatura.

Definiciones de Características de Medición

Rango

Conjunto de valores de la variable medida que comprenden los límites superior e inferior.

Alcance o Span

Diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del rango.

Sensibilidad

Indica qué tan pequeña es la variación de una variable o parámetro que el instrumento puede detectar.

Linealidad

Grado en que las variaciones de salida de un instrumento siguen proporcionalmente las variaciones de entrada.

Histéresis

Diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el instrumento al medir la misma variable en sentido ascendente y descendente.

Precisión

Tolerancia de medida o de transmisión del instrumento (la repetibilidad de las lecturas).

Exactitud

Lecturas próximas al verdadero valor de la magnitud medida.

Error

Diferencia algebraica entre el valor leído por el instrumento y el valor real de la variable.

Resolución

Magnitud de los cambios más pequeños que pueden ser detectados en la señal de salida.

Componentes de los Sistemas de Medición Biomédica

Los sistemas de medición se utilizan para capturar y presentar datos fisiológicos. Generalmente, se componen de tres elementos principales:

1. Sensor
2. Acondicionador de señal
3. Sistema de presentación visual

Definiciones de Componentes

Sensor: Mide una variable física y la transforma en otra forma de energía (generalmente eléctrica).

Transductor: Convierte una cierta cantidad de energía o señal a otra distinta.

Métodos de Visualización y Aislamiento

Ejemplos de visualizadores incluyen el galvanómetro, el *display* digital y la pantalla HMI (Interfaz Hombre-Máquina).

Para garantizar la seguridad y la calidad de la señal, se emplean métodos de aislamiento como el aislamiento magnético, óptico y la radiotelemetría.

Introducción a los Sistemas de Control

Un sistema de control tiene como objetivo regular la salida de un valor o secuencia de valores deseados. Su estructura básica incluye:

• Entrada
• Sistema (Controlador)
• Salida

Estructura y Variables

Sistema (Controlador): Es el componente encargado de procesar la información y generar las acciones correctivas.

Entradas: Variables manipuladas que se monitorean (ejemplos: posición, voltaje, presión).

Salidas: Variables controladas que se desea que el sistema proporcione (ejemplos: velocidad, aceleración, presión).

Variables de Salida del Controlador: Señales que manipulan directamente los actuadores para lograr el objetivo de control.

Ejemplos de aplicación de sistemas de control incluyen la robótica y los sistemas de transporte automatizado.

Aplicaciones Clínicas y Tipos de Sistemas

Instrumentación Clínica

La instrumentación clínica se enfoca en el diagnóstico, cuidado y tratamiento de pacientes.

• Medición *In Vivo*: Realizada sobre o dentro de un organismo vivo.
• Medición *In Vitro*: Realizada fuera del cuerpo (ej. en muestras de laboratorio).

Los sistemas humanos pueden ser clasificados según la naturaleza de la energía que manejan:

• Sistemas eléctricos
• Sistemas mecánicos
• Sistemas acústicos
• Sistemas térmicos

Acrónimos Comunes en Ciencias e Ingeniería

BS

Bachelor of Science (Licenciatura en Ciencias)

BENG

Bachelor of Engineering (Licenciatura en Ingeniería)

MS

Master of Science (Maestría en Ciencias)

ME

Master of Engineering (Maestría en Ingeniería)

PHD

Philosophy Doctor (Doctorado)

ECG

Electrocardiógrafo