Kapitel 1: Sensoren & Biosignale I Flashcards
Was ist messen?
Die experimentelle Bestimmung eines
Messwertes durch quantitativen Vergleich der
Messgröße mit einer Vergleichsgröße
Worauf basiert die physiologische Informationsgewinnung?
basiert auf Informationsaustausch :
→ Energie- oder Stoffaustausch
Wie lautet die Biologische Messkette?
Biosignal Erfassung → Analog/-Digitalumwandlung→ Biosignalverarbeitung → Analyse & Darstellung → Bewertung & Befundung
Was ist ein Biomedizinischer Sensor?
Messfühler zur Erfassung von Lebensvorgängen
und morphologischen Strukturen.
Wie funktioniert ein Wandler?
Primäres Messsignal→Wandler→Sekundäres Messsignal
(„Biosignal“)
Eingangsgröße:
➔ physikalisch
➔ elektrisch
➔ chemisch
Ausgangsgröße:
➔ meist elektrisch
Nenne 3 Beispiele für den Organismus als Signalwandler?
CT, MRT, Ultraschall
Was ist das Ziel von Elektroden ?
Messung von elektrischen Spannungen
(Potentialdifferenzen)
→ Potentiometrische Sensoren
Wo ist der Ursprung von Biopotentialen?
Muskelzellen und Nervenzellen
Nenne 3 Beispiele für die Messung von elektrischen Signalen und deren Quellen?
Herz → Elektrokardiographie (EKG) Quelle: Herzmuskulatur Hirn → Elektroenzephalographie (EEG) Quelle: Neuronen Muskeln → Elektromyographie (EMG) Quelle: Muskel (Auch Augen und Magen)
Was versteht man unter Elektrolyt?
Elektrolyt: chemische Verbindung, die
(teilweise) in Ionen dissoziiert ist und
damit Ionenleitung ermöglicht.
Worauf basieren elektrische Ströme im menschlichen Körper?
Elektrische Ströme im menschlichen Körper basieren auf der Ionenleitung.
Zellinnere: höhere Konzentration der positiv geladenen Kaliumionen (K+) Außenmedium: höhere Konzentration positiv geladene Natriumionen (Na+)
Was ist das Membranpotential? Und wie ensteht es?
Osmose + Undurchlässigkeit der Zellmembran für Natriumionen:
Zellinneren:
Überschuss an negativ geladenen Ionen.
Extrazellularraum:
Überschuss an positiv geladenen Ionen
Entstehung einer Potentialdifferenz an der Grenzfläche: Membranpotential
Welche Spannung besteht an der Zellmembran im Ruhezustand?
Etwa -70mV
Was passiert, wenn ein Aktionspotential ausgelöst wird und wie hoch ist dann die Spannung an der Membran?
Erregung → Änderungen der Durchlässigkeit der Zellmembran → Änderungen der Membranpotential
Aktionspotential
Spannung beträgt etwa 30mV
Was wird mit Makro- und Mikroelektroden gemessen?
Makroelektroden:
Mehrere Zellen→Summenpotential
Messung der Gesamtspannung
Mikroelektroden:
Messung der Spannung an einzelnen Zellen
Wie sind Metallelektroden aufgebaut.
● Sie bestehen aus einem Metall (M), das von einer Schicht eines unlösliches Salzes (MX) bedeckt ist
● Das ganze hängt in einer Lösung, die X–Ionen enthält
Wie entsteht eine Potentialdifferenz an der Grenzfläche Elektrolyt-Metall? Erkläre am Beispiel Silber/Silberchlorid-Elektrode (Ag/AgCl).
● Metallionen (Ag+) aus dem Metall gehen in das
Elektrolyt (Anziehungskraft Anion ↔ Metallkation)
● Die zugehörigen Elektronen bleiben aber im Metall zurück
Als Folge:
Ladungstrennung & Umverteilung der Ladung
An der Grenzfläche ist die metallische Phase gegenüber der Lösungsphase negativ aufgeladen
→ Überschuss an Elektronen im Metall (-)
→ Überschuss an Kationen im Elektrolyt (+)
Bioelektrische Potentiale lassen sich mittels Elektroden ableiten. Nenne das Primär- und das Sekundärsignal.
● Primäres Signal:
zeitveränderliche Biopotentialdifferenzen
● Sekundäres Signal: U(t)
Elektrische Spannung zwischen den Elektroden
Potentialdifferenz zwischen zwei Elektroden.
Nenne und beschreibe die zwei Typen von Ableitungen.
Bipolare Ableitung:
Beide Elektroden sind auf elektrisch-aktiven Gebieten platziert
● Beide Punkte sind als „gleichberechtigt“ betrachtet
● Es gibt keinen elektrischen „Nullpunkt“
● Sekundäres Signal: relativer Unterschied UA(t)-UB(t)
Unipolare Ableitung:
● Arbeitselektrode/Messelektrode/Activ-Elektrode
auf elektrisch-aktiven Gebieten platziert(UA(t) )
● Referenzelektrode/Bezugselektrode/Nullelektrode
auf einem elektrisch eher als inaktiv einzuschätzenden Gebiet platziert
U(t) liefert Information über UA(t)
