Electrónica, instrumentación y adquisición de señales biomédicas
El dominio de electrónica, instrumentación y adquisición evalúa el diseño y uso de circuitos para medir señales biológicas de forma segura y fiel: electrodos, amplificadores, filtros, convertidores y protección del paciente.
Conceptos centrales
- Electrodo–piel: potencial de media celda y polarización; usa electrodos Ag/AgCl y pasta conductora; la impedancia de piel (kΩ) exige amplificador de alta impedancia de entrada.
- Amplificador de instrumentación: ganancia diferencial alta, CMRR elevado; CMRR(dB) = 20 log10(Ad/Acm).
- Muestreo: Nyquist exige fs > 2·fmax; para ECG (0.5–150 Hz) usa ≥300 Hz, en la práctica 500 Hz.
- ADC: resolución = Vref/2^n; cuantificación y error de ±1 LSB.
- Seguridad: aislamiento galvánico, límites de corriente de fuga, clase I/II, partes aplicadas BF/CF según IEC 60601-1.
Ejemplo resuelto
Un amplificador tiene Ad = 2000 y Acm = 0.05. CMRR = 20 log10(2000/0.05) = 20 log10(40 000) = 92 dB. Si el ruido de modo común es 1 V, a la salida aparece como 1 V × (2000/40 000) = 0.05 V equivalente diferencial; por eso un CMRR alto importa con interferencia de 60 Hz.
Errores frecuentes
- Filtrar después de muestrear sin antialiasing: la interferencia se pliega y no se puede eliminar.
- Saturación por offset de electrodo al aplicar ganancia excesiva; solución: etapa DC o auto-zero.
- Confundir resolución con exactitud.
- Ignorar corrientes de fuga en partes aplicadas.