Aula 4

Question 1

Quais são as duas possíveis definições de sensor?

Answer 1

1. Dispositivo que converte um tipo de sinal (ex. a pressão hidrostática) num outro tipo de sinal (ex. um sinal elétrico).
2. “Um dispositivo que oferece um output usável para uma medida/medição específica.”

Question 2

Os sensores biomédicos servem de interface entre os tecidos biológicos e um sistema eletrónico, pelo que devem interferir com ambos. Verdadeiro ou Falso?

Answer 2

Falso

Question 3

Os sensores biomédicos detetam e medem sinais ou parâmetros ______________ em organismos vivos.

Answer 3

biológicos

Question 4

Quais são algumas caraterísticas que se esperam encontrar num sensor biomédico?

Answer 4

• Confiável/fidedigno
• Aplicável/útil
• Estável
• Reprodutível
• Específico
• Tenha um tempo de resposta adequado à aplicação (idealmente curto)
• Sensível
• Portabilidade?
• Baixo custo?
• Não sensível a interferentes ambientais ou diferentes operadores
• Fácil de manusear/utilizar

Question 5

Defina intervalo/gama de medição.

Answer 5

Limites mínimo e máximo de funcionamento, que definem o intervalo de valores no qual o sensor é esperado de apresentar resultados fiáveis.

Question 6

Defina sensibilidade.

Answer 6

A sensibilidade tarduz a taxa de variação do output do sensor em função de uma determinada variação do sinal medido (input).

Question 7

Um termómetro de IV sem contacto apresenta uma gama de medição na testa entre os _______ e os 42,0 ºC.

Answer 7

32,0

Question 8

Num sensor altamente _____________, uma pequena variação no sinal medido (_________) traduz-se numa grande variação do output do sensor.

Answer 8

sensível; input

Question 9

A __________ traduz a diferença entre o valor real e o valor medido. O valor real é, tipicamente, um valor de referência standard, que pode advir de um ___________ número de ___________, em que o valor médio passa a apresentar uma boa estimativa do valor real.

Answer 9

exatidão; grande; medições

Question 10

A _____________ traduz a reprodutibilidade dos valores medidos em condições iguais.

Answer 10

precisão

Question 11

Defina resolução.

Answer 11

A resolução define-se como a menor variação do sinal medido passível de ser medida com rigor.

Question 12

A reprodutibilidade traduz a capacidade de obter valores semelhantes quando o sinal medido (input) / quando as medições são realizadas em condições iguais. Verdadeiro ou Falso?

Answer 12

Falso. As condições devem ser diferentes.

Question 13

Se a medição dos níveis de glicose no sangue de uma pessoa medidos em dois laboratórios diferentes forem iguais/muito próximos, diz se que os métodos são ________________.

Answer 13

reprodutíveis

Question 14

Defina offset.

Answer 14

O offset é o valor da medição (output) quando o sinal a ser medido (input) é zero.

Question 15

Defina linearidade.

Answer 15

Se variações no sinal a ser medido (input) se traduzem em variações iguais no output da medição, então o sensor diz-se linear.

Question 16

Um termómetro de IV sem contacto apresenta um tempo de resposta de ____ s.

Answer 16

3

Question 17

O tempo que um sensor demora a atingir um estado estável de medição após variações no input é o ____________ _____ ___________.

Answer 17

tempo de resposta

Question 18

Defina drift.

Answer 18

Corresponde às variações no output apresentado quando o sinal medido (input) se mantém constante.

Question 19

O histeresse (diferença ____________) surge quando a relação entre o output apresentado e o sinal medido (input) varia consoante a ___________________ do valor do input (ex. a curva de medição quando o sinal do input aumenta é diferente da curva de medição quando o sinal do input diminui).

Answer 19

máxima; direcionalidade

Question 20

Como é que podemos classificar os sensores biomédicos?

Answer 20

Em função da interação com o meio que estão a medir, da interação com o corpo, em função do tipo de sinal e do princípio de funcionamento.

Question 21

Dê um exemplo de um sensor biomédico ativo.

Answer 21

O transdutor do ecógrafo começa por emitir ondas de ultrassons que vão interagir com as estruturas internas e gerar um sinal de ‘eco’ que criará imagens após transdução dos ultrassons em sinais elétricos.

Question 22

Dê um exemplo de um sensor biomédico passivo.

Answer 22

O termómetro de mercúrio mede diretamente a temperatura, sem previamente precisar de enviar qualquer sinal para o sistema.

Question 23

Um sensor biomédico ativo requer a adição de ____________ ao sistema que está a ser medido como parte do processo de ___________.

Answer 23

energia; medição

Question 24

Um sensor biomédico passivo não adiciona energia ao sistema que está a medir, sendo o sinal detetado _______________ do meio.

Answer 24

diretamente

Question 25

Em termos da interação com o corpo, podemos ter 4 categorias: _____________ ou invasivos (requerem contacto direto com o ____________ do corpo); minimamente invasivos (requerem contacto, mas de forma _______________); de contacto (requerem contacto, mas ______________/não _____________) e não invasivos/sem contacto (medem através do exterior do corpo).

Answer 25

implantáveis; interior; minimalista; superficial; invasivo

Question 26

Quais são as preocupações (3) que surgem para os sensores implantáveis e minimamente invasivos em particular?

Answer 26

1. Possibilidade de rejeição biológica/biocompatibilidade;
2. Interferência de fluidos corporais, enzimas, proteínas (…) sobre o funcionamento do sensor (interferem na medição ou induzem a sua descalibração?);
3. Acesso limitado aos sensores uma vez implantados.

Question 27

Faça as correspondências corretas sobre o tipo de sinal.

1. Analógicos
2. Digitais

A) Detetam sinais contínuos ao longo do tempo.
B) Fornecem dados discretos descontínuos no tempo.

Answer 27

1A)
2B)

Question 28

Os sensores biomédicos físicos podem ser geométricos, _____________, térmicos, ________________, _____________ e óticos.

Answer 28

mecânicos; hidráulicos; elétricos

Question 29

Os sensores biomédicos químicos podem ser gasosos, _____________, fototérmicos, ________________ e funcionarem com base noutros métodos físicos e químicos.

Answer 29

eletroquímicos; bioanalíticos

Question 30

Os sensores biomédicos químicos identificam e/ou medem entidades químicas e permitem monitorizar atividades químicas. Verdadeiro ou Falso?

Answer 30

Verdadeiro

Question 31

Os sensores de deformação são sensores ________________ e são utilizados para medir a deformação de um material. Baseiam-se na utilização de um material ____________ que altera a sua ________________ elétrica quando deformado. Utilizados, por exemplo, para avaliar deformações de próteses ou em dispositivos de reabilitação motora para avaliar a __________ aplicada. Por exemplo, a tensiomiografia avalia o deslocamento radial muscular durante a contração induzida por ______________ ______________.

Answer 31

geométricos; condutor; resistência; estimulação elétrica

Question 32

Os sensores de posição e deslocamento (LVDT - Linear Variable Differential Transformer) são sensores geométricos, são utilizados para medir ________________ e baseiam-se na medição do deslocamento linear através da variação de um _________ elétrico que é gerado em consequência do movimento de um núcleo magnético dentro de uma ____________. Um exemplo deste tipo de sensores é o registo da expansão da caixa torácica, onde se avalia o deslocamento radial durante a contração induzida por estímulos elétricos.

Answer 32

deslocamentos; sinal; bobine

Question 33

Os sensores de velocidade são sensores _______________ e medem a ___________ no tempo do deslocamento, podendo funcionar por ______________ _______________ ou por efeito de Doppler.

Answer 33

mecânicos; derivada; indução magnética

Question 34

Os sensores de força são sensores _____________ que medem a força através de um sensor de deslocamento e convertendo-o numa ___________. Utiliza uma ‘célula de carga’ onde um material de caraterísticas _______________ conhecidas se deforma e permite esta medida. Por exemplo, para estudar a ____________, pode avaliar-se a pressão aplicada nas palmilhas.

Answer 34

mecânicos; força; elásticas; marcha

Question 35

Os sensores termopares são sensores ____________ e medem a _________________ corporal, incluindo dois metais diferentes unidos, capazes de gerar uma _____________ elétrica proporcional à diferença de temperatura entre a junção dos dois metais e um ponto de referência.

Answer 35

térmicos; temperatura; tensão

Question 36

Os termómetros usados para avaliar a temperatura interna durante cirurgias são sensores ______________.

Answer 36

termopares

Question 37

Os _______________ são sensores térmicos que medem a temperatura corporal e que incluem materiais semicondutores resistores, cuja ______________ varia de forma previsível e não ___________ com a temperatura. O termómetro comum é um exemplo deste tipo de sensores.

Answer 37

termístores; resistência; linear

Question 38

Os sensores de IV são sensores térmicos que medem a radiação _______________ emitida pelo corpo, que é __________________ à temperatura superficial de um objeto.

Answer 38

infravermelha; proporcional

Question 39

Os sensores elétricos permitem medir sinais ______________ do corpo humano (biopotenciais) ou converter sinais _______________ em sinais ______________. Requerem a utilização de _____________, que são condutores elétricos que contactam com as soluções ____________ presentes no organismo, sendo que a interação entre os eletrões presentes nos elétrodos e os iões do organismo podem __________ a performance dos sensores.

Answer 39

elétricos; biológicos; elétricos; elétrodos; iónicas; afetar

Question 40

Os elétrodos superficiais podem ser usados para diagnósticos de curta e ________ duração e não comprometem a integridade da pele. Incluem elétrodos metálicos compostos por uma _________ ___________ (liga _______-prata, prata, ouro, platina) em contacto com a _________, com um pequeno filme de gel eletrolítico para estabelecer este contacto.

Answer 40

longa; placa metálica; níquel; pele

Question 41

Os elétrodos de filme fino são usados em neonatologia e são transparentes aos raios-X, são facilmente colocáveis e mantidos no lugar com uma fita adesiva e são feitos de ___________ ou de um ______________ semelhante. Adicionam-se pequenas partículas de metal ao silicone aquando da sua produção e estabelecem contacto com a ___________ sem necessidade de ________, mas funcionam melhor com um pouco de _______________ (por isso, uma ou duas horas após a sua aplicação).

Answer 41

garfite; polímero; pele; gel; transpiração

Question 42

Os elétrodos invasivos são, normalmente, maiores do que os de superfície. Verdadeiro ou Falso?

Answer 42

Falso

Question 43

Para os elétrodos invasivos, os fluidos corporais naturais servem de ______________. Podem ser elétrodos de ___________ (intra-tecidulares) ou intra-cavitários. Existem vários tipos, em particular, podendo ser levados até aos tecidos mediante cateteres que são retirados após colocação do elétrodo.

Answer 43

eletrólito; agulha

Question 44

Os sensores óticos estão entre os mais ____________ e mais bem estabelecidos métodos de deteção de bioanalitos. Baseiam-se, normalmente, em fibras __________ ou guias de onda ___________. São compostos por: fonte de luz, componentes óticos e _____________.

Answer 44

antigos; óticas; planares; detetores

Question 45

Os sensores óticos baseiam-se na interação da radiação com os tecidos e fluidos biológicos, o que pode ter base em fenómenos de absorção, reflexão, __________________, _________________ e interferometria.

Answer 45

transmitância; fluorescência

Question 46

Os sensores óticos são invasivos. Verdadeiro ou Falso?

Answer 46

Falso

Question 47

A oximetria, como no caso do oxímetro de pulso (sensor ___________), mede a saturação de oxigénio no sangue. O sensor emite luz em comprimentos de onda específicos, geralmente na faixa do ______________ e do ___________________. A luz atravessa o tecido (como o dedo ou o lóbulo da orelha) e é absorvida de forma _______________ pela hemoglobina oxigenada e pela hemoglobina desoxigenada. O sensor calcula a proporção entre a hemoglobina oxigenada e a não oxigenada com base na absorção da luz, fornecendo assim uma medida da saturação de oxigénio no sangue.

Answer 47

ótico; vermelho; infravermelho; diferente

Question 48

Embora a gasometria arterial seja, geralmente, medida através de uma amostra de sangue em laboratório, há avanços em sensores não invasivos que tentam estimar parâmetros como o dióxido de carbono (CO₂) e oxigénio (O₂) no sangue usando ____________________. Esses sensores medem a absorção de diferentes ____________________ _______ __________ que correspondem aos gases dissolvidos no sangue. A tecnologia ainda está em desenvolvimento, mas a ideia é semelhante ao oxímetro, utilizando espectros ________________ para cada gás a fim de calcular suas concentrações.

Answer 48

espetrometria; comprimentos de onda; específicos

Question 49

Os sensores de glicose óticos utilizam técnicas de fluorescência ou absorção de luz para medir a concentração de _____________.
Um sensor com um fluoróforo específico reage com a ______________, emitindo luz fluorescente, que pode ser medida pelo _________________.
A __________________ da luz fluorescente emitida é proporcional à concentração de _______________ no ____________, o que permite monitorizar os níveis de glicose.
Este tipo de sensor pode usar fibras óticas e sistemas adesivos para fixação na pele.

Answer 49

glicose; glicose; fotómetro; intensidade; glicose; sangue

Question 50

Qual é a maior limitação dos sensores de IV?

Answer 50

É só medirem a temperatura superficial.

Question 51

Os sensores eletroquímicos permitem detetar e/ou quantificar substâncias ______________ e ___________, através da conversão de sinais químicos em sinais ______________. Dependem da interação da molécula/elemento em estudo com uma _____________/molécula alvo imobilizada no _________.

Answer 51

biológicas; gases; elétricos; enzima; sensor

Question 52

Os elétrodos de Clark para medição de oxigénio arterial são sensores _______________ e funcionam com base na ____________ do oxigénio.

Answer 52

eletroquímicos; redução

Question 53

Quais são as enzimas usadas nos sensores eletroquímicos de glicose?

Answer 53

A glicose oxidase (GOx) e a glicose desidrogenase (GDH) reagem especificamente com a glicose, iniciando uma reação química que gera um sinal elétrico.

Question 54

Os sensores de sódio e potássio e os sensores de pH são exemplos de sensores _______________.

Answer 54

eletroquímicos

Question 55

Os sensores fotométricos são sensores _____________ que permitem detetar e/ou quantificar substâncias biológicas a partir da sua interação com a _____________. Podem depender da adsorção ou ligação _________________ das substâncias a ser analisadas a _______________, nanopartículas ou moléculas ________________ (o que requer técnicas de funcionalização específicas).

Answer 55

químicos; radiação; covalente; superfícies; específicas

Question 56

Os sensores de espetrofotometria, os de colorimetria (ex. testes de gravidez ou de COVID) e os de fluorescência são sensores eletroquímicos. Verdadeiro ou Falso?

Answer 56

Falso. São sensores fotométricos.

Question 57

Dê um exemplo de um sensor fotométrico qualitativo.

Answer 57

Os testes de gravidez e os testes de COVID são sensores colorimétricos (fotométricos) qualitativos.

Question 58

O teste de Combur pode ser considerado um sensor colorimétrico ___________________ ou qualitativo.

Answer 58

semi-quantitativo

Question 59

Não existem sensores colorimétricos quantitativos. Verdadeiro ou Falso?

Answer 59

Falso. Existem e são usados para a quantificação de ureia, creatinina e pH a partir de amostras de suor.

Question 60

Os sensores colorimétricos para a monitorização da glucose usam nanopartículas de _________ ____ ________ imobilizadas em folhas de óxido de __________. Assim, na presença de glucose oxidase, a glucose é convertida em H2O2, o que por sua vez leva à _____________ da superfície, fazendo a solução mudar de cor.

Answer 60

óxido de cobre; grafeno; oxidação

Question 61

Os sensores bioanalíticos são sensores _____________ que permitem detetar e/ou quantificar substâncias biológicas através da deteção de sinais mensuráveis que traduzem a _____________ das substâncias em análise com elementos biológicos de reconhecimento (como ____________, anticorpos, ácidos nucleicos, etc). São casos específicos de exemplos previamente falados que, neste caso, dependem mesmo da adsorção ou ligação covalente das substâncias a ser analisadas a superfícies, nanopartículas ou moléculas específicas (o que requer técnicas de funcionalização específicas).

Answer 61

químicos; interação; enzimas

Question 62

Os biossensores enzimáticos são sensores químicos que se baseiam em reações de enzimas que reagem com substratos alvo. Verdadeiro ou Falso?

Answer 62

Verdadeiro

Question 63

Os ________________ (baseados em DNA) baseiam-se em reações para identificação de sequências de DNA e/ou RNA por meio de hibridação (ligação complementar).

Answer 63

genossensores

Question 64

Explique o funcionamento dos biossensores baseados em células inteiras.

Answer 64

Baseiam-se na conversão de respostas de células a estímulos em sinais mensuráveis.

Question 65

Os sensores de glicose mais comuns são ____________ ___________.

Answer 65

minimamente invasivos

Question 66

Como é que se faz a deteção da hemoglobina glicada?

Answer 66

Através de biossensores imunológicos.

Question 67

Qual é o princípio de funcionamentos dos biossensores imunológicos?

Answer 67

Baseiam-se em reações de grande afinidade entre antigénios e anticorpos.