medicinska sensorer
DESCRIPTION
Medicinska sensorer. För att mäta: mekaniska kvantiteter (kraft, lägesförändring, tryck, flöde, volym temperatur Ultraljud undersökningar Mätning av biopotentialer (EKG, EEG) Kemiska givare för mätning av elektrolyter Optiska givare. Medicinska sensorer. Mätstorheter - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Medicinska sensorerFör att mäta:• mekaniska kvantiteter (kraft, lägesförändring,
tryck, flöde, volym• temperatur• Ultraljud undersökningar• Mätning av biopotentialer (EKG, EEG)• Kemiska givare för mätning av elektrolyter• Optiska givare
Medicinska sensorer
• Mätstorheter• Ex. på mätstorheter i människa
- mekaniska – muskel, benmassa- termiska - metabolism, infektion- elektriska - muskel, nerv- kemiska - blodgaser, blodglukos,
enzymer
Mätsystem
Mätstorhet SensorSampling(AD-C)
Minne Monitor
KodningF
Sensor (Givare)
• En sensor omvandlar en icke-elektrisk mätstorhet till elektrisk spänning, ström, motstånd, tidsintervall eller frekvens
Ex: ljudtryck mot mikrofon
Sensorer för mekaniska storheter
• Kraft
• Tryck = kraft / ytenhet
• Lägesförändring
Töjningsgivare
• Tension, kompression, skjuvning
• Kraft proportionell mot töjning
• G = (dR/R) / (dL/L), R=resistans, L = längd
• α = (dR/R) / dT, T = temperatur
• Små längdförändringar (μm)
• Passar bäst att mäta kraft
Potentiometer
• Lägesförändring (displacement)
• Omvandlas till spänning
• Rörelsen proportionell mot spänningen
R V U ~ rörelsen
Induktiv givare
• Förflyttning av järnkärnan = Δ L
• Förflyttningen omvandlas till spänning, obs. samma amplitud för positiva och negativa förändringar, men ett fashopp på 180 grader i mittgenomgången
• Kan mäta stora eller små förändringar, beroende på givarens slaglängd
Kapacitiv givare
• Kapacitansen beror av avståndet d mellan elektroderna
• C = ε A / dA= arean, ε = permittivitet
• Mäter små förändringar• Passar bäst att mäta kraft / tryck.
Ex: Mikrofon
Kapacitiv givare
• U = Q / C = Q d / ε A
+ DC -
V
ljud
~ ACR
Tryckmätningar
• Tryckgivarsystem för
- Blodtryck- Tryck i ögongloben- Intrakraniellt tryck
- Respiratoriska mätningar
Piezoelektriska effektenTryck givare
• Asymmetrisk kristall
• Deformation ger laddningsförskjutning
TemperaturgivareTermoresistiv termometer
Metaller och halvledare ändrar sin elektriska resistans med temperaturen.
Metaller: ökad temperatur ger ökad resistansHalvledare: båda varianterna finns
för små temperaturförändringar
R = R0 { 1 + α ( T - T0 ) }
Biopotentialer
• Ex: Elektroder placeras på båda armarna samt en fot
• Mäter potentialskillnad parvis (differentiellt)
EKG:
Kemiska givare
• Elektrokemisk cell där en spänning uppstår mellan två elektroder– indikatorelektrod och referenselektrod
• Spänningen är beroende av– jonaktivitet i lösningen– mängd gas i lösningen
Kemiska givare
• Fysiologiskt intressant:– Na+ K+ Ca2+
– pO2 pCO2 H+
– blodglukos– enzymer
– m.m!!!
Mätning av andra jonkoncentrationer
• Liknande princip
• Jonselektivt membran
Pulsoximetri• Mätning av syremättnad, SaO2
• Icke-invasiv
• 2 våglängder, 680 nm & 940 nm• Olika extinktion för Hb och HbO2
Pulsoximetri
• Klinisk användning:
– lungsjukdomar– operationer (anestesi, övervakning)– neonatalvård– övervakning i ambulans– m.m.