Bioinstrumentering Flashcards
Vad är en biopotentialförstärkare?
Elektronisk krets som förstärker de svaga signaler (biopotentialer) som genereras av levande organismer till en nivå som kan mätas
Ge exempel på biopotentialer
EKG, EEG (hjärna), EMG (muskler), ENG (nerver)
Ge exempel på bildgivningsmetoder/bildsystem
röntgen, CT (skiktröntgen), MR, ultraljud
Vad är viktigt i en biopotentialförstärkare och varför? (6 saker + 1 extra)
- Hög förstärkning (För att kunna A/D-omvandla (analog-digital) och behandla signalerna vidare behöver de förstärkas till ungefär volt-nivå.)
- Filtrering till rätt frekvensintervall (som beror på tillämpningen.)
- Hög inimpedans (för att inte belasta kretsen.)
- Högt CMRR (för att förstärka skillnadssignaler och dämpa likasignaler.)
- Skydd för förstärkaren: ingångssteg (skyddar förstärkaren från höga spänningar på patienten, som kan ledas vidare in i förstärkaren vid tillfälle, så att den inte skadas eller ger höga transienter. Detta kan göras med ett så kallat ingångssteg som begränsar spänningen in till förstärkaren.)
- Skydd för patienten: isolationsförstärkare (skyddar patienten från störningar från till exempel spänningsförsörjningen eller andra apparater. Detta görs med en isolationsförstärkare som har en isolationsbarriär mellan kraftledningsnätet och patienten.)
Extra: Vanligtvis finns också kalibreringsmöjlighet och detektion av elektroder för att märka om de inte sitter bra.
Vad är CMRR?
Common-mode rejection ratio, mäter hur bra en förstärkare kan förstärka den signal som man vill mäta, och samtidigt dämpa störningar som påverkar båda ingångarna av förstärkaren. Förstärkaren är konstruerad för att förstärka de signaler som är skillnaden mellan de två ingångarna (skillnadsignal) och ignorera de signaler som är gemensamma för båda ingångarna (lika signal). En hög CMRR är bra eftersom det betyder att förstärkaren är effektiv på att förstärka den önskade signalen och dämpa störningar, vilket minimerar påverkan från störningar på mätresultaten.
Varför används ofta Ag/AgCl-elektroder när man vill göra en icke-invasiv biopotential-mätning?
Det är den elektrod som är närmast att vara perfekt icke-polariserad. Den ger ingen överpotential och ström rör sig fritt över elektrod-elektrolyt-gränsen. Den är också stabil och lätt att tillverka, till exempel elektrokemiskt (med två silverbitar och ett batteri) eller genom sintring (hög temperatur). Den tillåter DC-strömmar och också höga nivåer av strömmar.
Hur fungerar en töjningsgivare? Ge exempel på hur den kan användas i medicinteknisk tillämpning
- Töjningsgivaren mäter förändring i längd av ett objekt till följd av pålagd kraft.
- Resistansen hos tråden beräknas med längden, arean och resistiviteten.
- Givarfaktorn ger information om förväntad resistansförändring för en given bråkförändring i längd.
- Det finns två kategorier av töjningsgivare: kapslade och okapslade.
- Blodtrycksmätning görs med ett extravaskulärt trycksensorsystem med en töjningsgivare utanför kroppen och en vätskekoppling in i blodkärlet.
- Bandbredden för mätsystemet beror främst på kateterns massa och membranets komplians.
Totala EKG-förstärkar systemet
RA -> Insteg => diff. först. -> HP-filter -> LP-filter -> isolation ->
LL ->
RA = right arm, LL = left leg
Nämn några vanliga problem med biopotentialförstärkare (finns 6)
- Frekvensdistortion vid orealistiska gränsfrekvenser.
- Mättnadsdistortion vid hög förstärkning eller offset-spänning.
- Jordslingor kan orsaka säkerhetsproblem och CM-signal.
- Lösa elektrodkablar kan inducera höga potentialer eller saknad signal.
- Störningar från elektriska transienter och apparater.
- Elektromagnetisk störning från radio, TV och trådlös kommunikation
ström perceptionströskel
0.7-1.1 mA
släppström
ca 10.5-16 mA
Beskriv makro- vs mikrochock
Makrochock är en elektrisk stöt som appliceras externt och har en låg strömtäthet vid hjärtat. Hudimpedansen ger skydd mot skador. Mikrochock däremot uppstår när invasiva apparater kommer i direkt kontakt med hjärtmuskeln. Strömtätheten är hög vid hjärtmuskel-kontaktytan och kan orsaka ventrikelflimmer vid en ström på 80-600 µA. En allmänt accepterad säkerhetsgräns för mikrochock är 10 µA.
Ge ett exempel för användningsområde för töjningsgivare
Blodtrycksmätningen med ett extravaskulärt trycksensorsystem.
Trycket mäts med töjningsgivaren som sitter utanför kroppen, men det är en vätskekoppling in i blodkärlet. Kopplingen är vätskefylld för att få en bra kontakt, men det droppas också in en saltlösning med heparin för att förhindra att det bildas små blodproppar vid öppningen av katetern i blodkärlet. Om man gör en kretsmodell av själva katetern ihop med sensorn och membranet i töjningsgivaren kan man se att bandbredden för mätsystemet beror främst på kateterns massa och membranets komplians (styvhet). Om man skulle få in en luftbubbla i katetern, som är mycket mindre styv än membranet, så minskar det bandbredden betydligt och får konsekvenser på mätresultatet.
För en töjningsgivare, beskriv vilken egenskap den har som är användbar när en kraft läggs på. Vad är det specifikt som mäts?
Egenskap: ändring i längd som resultat av applicerad kraft
Det som mäts: resistansen (resistansförändring proportionell mot bråkförändringen i objektets längd)
Töjningsgivare används t.ex. som extravaskulär sensor vid blodtrycksmätning. Beskriv den metoden i stora drag och vad som är viktigt att göra vid en sådan mätning.
Vid extravaskulär blodtrycksmätning appliceras en töjningsgivare på hudens yta över det övervakade blodkärlet. När blodet pumpas genom kärlet, skapas en töjning i kärlväggarna som upptäcks av töjningsgivaren och omvandlas till en elektrisk signal.
Följande faktorer är viktiga vid en extravaskulär blodtrycksmätning:
- Kateter i blodkärl: Att använda en kateter i blodkärlet möjliggör direkt åtkomst till blodet och ger en mer exakt avläsning av blodtrycket. Genom att placera en kateter i blodkärlet kan man minska eventuella störningar som kan uppstå vid mätningen från yttre faktorer.
- Vätskekoppling mellan blodkärl och sensor för att undvika luftbubblor i katetern
- Trycket vid sensorn motsvaras av trycket i blodkärlet: En korrekt koppling mellan trycket vid sensorn och trycket i blodkärlet är avgörande för att få noggranna mätresultat. Genom att säkerställa att sensorn är korrekt placerad och att det inte finns några läckage eller hinder i vätskekopplingen kan man undvika felaktiga avläsningar och få mer pålitliga resultat.
- Viktigt att droppa in heparinlösning i blodet: För att undvika blodkoagel vid kateterspetsen.
