Sensores Biomédicos Flashcards

1
Q

O que é um Sensor Biomédico?

A

Dispositivo que converte um
tipo de sinal (ex. a pressão
hidrostática) num outro tipo de
sinal (ex. um sinal elétrico)

Sensores que detetam e medem sinais
ou parâmetros biológicos em
organismos vivos

Dispositivo que mede parâmetros fisiológico sem alterá-los

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Q

O que se espera de um sensor Biomédico? (11)

A
  1. Confiável/fidedigno
  2. Aplicável/útil
  3. Estável
  4. Reprodutível
  5. Tempo de resposta adequado à aplicação
  6. Sensível
  7. Específico
  8. Não sensível a interferentes - ex. temperatura da sala
  9. Fácil de Manusear
  10. Portabilidade
  11. Baixo custo
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3
Q

O que é a Reprodutibilidade de um snesor?

A

Medições em condições iguais têm resultados iguais

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4
Q

Quais as terminologias/conceitos de medição associadas a sensores? (11)

A
  1. Intervalo de medição
  2. Sensibilidade
  3. Exatidão
  4. Precisão
  5. Resolução
  6. Reprodutibilidade
  7. Offset
  8. Linearidade
  9. Tempo de resposta
  10. Drift
  11. Histerese (diferença máxima)
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5
Q

Defina Intervalo de medição

A

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

Ex. Termómetro de IV sem contacto, apresenta uma gama de medição na testa entre 32,0 e 42,0 °C

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6
Q

Defina Sensibilidade

A

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

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

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7
Q

Defina Exatidão

A

Traduz a diferença entre o valor real e o valor medido

valor real - um valor de referência standard, que pode advir de um grande número de medições, em que o valor médio passa a apresentar uma boa estimativa do valor real

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8
Q

Defina Precisão

A

Traduz a reprodutibilidade dos valores medidos em condições iguais. Medições reprodutíveis apresentam elevada precisão.

Ou seja, várias medições apresentam todas o mesmo valor, mesmo que errado.

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9
Q

Ao fazer uma medição, esta é comparada com o valor real da propriedade. O que é o valor real?

A

um valor de referência standard, que pode advir de um grande número de medições, em que o valor médio passa a apresentar uma boa estimativa do valor real

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10
Q

Defina Resolução

A

Define-se como a menor variação do sinal medido (input) passível de ser medida com rigor.

Ex. Termómetro de IV sem contacto, apresenta uma resolução de 0,1 °C.

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11
Q

Defina Reprodutibilidade

A

Traduz a capacidade de obter valores semelhantes quando o sinal medido (input) quando as medições são realizadas em condições diferentes.

Ex. 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 reprodutíveis.

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12
Q

Defina Offset

A

Valor da medição (output) quando o sinal a ser medido (input) é zero.

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13
Q

Defina Linearidade

A

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

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14
Q

Defina tempo de resposta

A

Tempo que um sensor demora a atingir um estado estável de medição após variações no
sinal a ser medido (input).
Ex. Termómetro de IV sem contacto, apresenta um tempo de resposta de 3s

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15
Q

Defina Drift

A

Variações no output apresentado quando o sinal medido (input) se mantém constante.

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16
Q

Defina Histerese

A

Surge quando a relação entre o output apresentado e o sinal medido (input) varia consoante a direccionalidade 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)

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17
Q

Como se classificam os sensores Biomédicos em função da interação com o meio que estão a medir

A

Ativos
(requerem a adição de energia ao sistema que está a ser medido como parte do processo de medição)
(oximetro)

Passivos
(não adicionam energia ao sistema que estão a medir, sendo o sinal detetado diretamente do meio)
(sensores de glicose)

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18
Q

Como se classificam os sensores Biomédicos em função da interação com o meio que estão a medir. (4)

A

Implantáveis ou invasivos
(requerem contacto direto com o interior do corpo)

Minimamente invasivos
(requerem contacto, mas de forma minimalista)

De contacto
(requerem contacto mas superficial/não invasiva)

Não invasivos, sem contacto
(medem através do exterior do corpo)

19
Q

Quais as preocupações associadas a sensores implantáveis invasivos ou minimamente invasivos? (4)

A

possibilidade de rejeição biológica/biocompatibilidade

esterelização

interferência com outros componentes/tecidos
(fluídos corporais, enzimas, proteínas, etc, sob o funcionamento do sensor - interferem na medição? Podem induzir a sua descalibração).
(formação de membranas que encapsulam os sensores - coronas proteicas)

acesso limitado aos sensores uma vez implantados

20
Q

Como se classificam os sensores Biomédicos em função do tipo de sinal

A

Analógicos
(detetam sinais contínuos ao longo do tempo)

Digitais
(fornecem dados discretos descontínuos no tempo)

21
Q

Como se classificam os sensores Biomédicos em função do principio de funcionamento. (6+5)

A

Físicos (medem grandezas físicas)
- geométricos
- mecânicos
- Térmicos
- Hidráulicos
- Elétricos
- Óticos

Químicos
- Gasosos
- Eletroquímicos
- Fotométricos
- Outros métodos físicos e químicos
- Bioanalíticos

22
Q

Os Sensores Geométricos subdividem-se em 2 categorias:
- sensores de deformação
- sensores de posição e deslocamento
dê exemplos dos 2 tipos de sensores.

A

deformação: Tensiomiografia

posição e deslocamento: Registo da expansão da caixa torácica

23
Q

O que são sensores de deformação?

A

Utilizados para medir a deformação de um material

Baseiam-se na utilização de um material condutor que altera a sua resistência elétrica quando deformado

Utilizados, por exemplo, para avaliar deformações de próteses ou em dispositivos de reabilitação motora para avaliar a força aplicada

24
Q

O que são sensores de posição e deslocamento?

A

Utilizados para medir deslocamentos

Baseiam-se na medição do deslocamento linear através da variação de um sinal elétrico que é gerado em consequência do movimento de um núcleo magnético dentro de uma bobine

25
Q

Os Sensores Mecânicos subdividem-se em 2 categorias:
- sensores de velocidade
- sensores de força
dê exemplos dos 2 tipos de sensores. (1+1)

A

velocidade: Avaliação do Fluxo Sanguíneo

força: Estudo da marcha

26
Q

O que são sensores de Velocidade?

A

Medem a derivada no tempo do deslocamento.

Podem funcionar por indução magnética ou por efeito de Doppler (utilizado nas sondas de ultrassons para avaliar a velocidade de um fluido).

27
Q

O que são sensores de Força?

A

A força é medida utilizando um sensor de deslocamento e convertendo-o numa força.

Utiliza uma “célula de carga” onde um material de características elásticas conhecidas se deforma e permite esta medida.

28
Q

Os Sensores Mecânicos subdividem-se em 2 categorias:
- Termopares
- Termístores
-Sensores de IV
dê exemplos dos 2 tipos de sensores. (1+1)

A

Termopares: Termómetro para avaliar a temperatura
interna durante cirurgias

Termístores: Termómetro comum

29
Q

O que são Termopares?

A

Medem a temperatura corporal.

Incluem dois metais diferentes unidos, capazes de gerar uma tensão elétrica em proporcional à diferença de temperatura entre a junção dos dois metais e um ponto de
referência.

29
Q

O que são Termístores?

A

Medem a temperatura corporal.

Incluem materiais semicondutores resistores cuja resistência varia de forma previsível e não linear com a temperatura.

30
Q

Defina Sensores Físicos Elétricos.

A

Permitem medir sinais elétricos do corpo humano (biopotenciais) ou converter sinais biológicos em sinais elétricos.

Requer a utilização de elétrodos, que são condutores elétricos que contactam com as soluções iónicas presentes no organismo, sendo que a interação entre os eletrões presentes nos elétrodos e os iões do organismo podem afetar a performance dos sensores.

30
Q

Defina sensores físicos ópticos.

A

Estão entre os mais antigos e mais bem estabelecidos métodos de deteção de bioanalitos.

São normalmente baseados em fibras óticas ou guias de onda planares. São compostos por: fonte de luz, componentes óticos e detetores.

Baseiam-se na interação da radiação com os tecidos e fluidos biológicos, o que pode ter base em fenómenos de absorção, reflexão, transmitância, fluorescência e interferometria.

São sensores não invasivos

30
Q

São normalmente mais pequenos do que os de superfície.

Os fluidos corporais naturais servem de eletrólito.

Podem ser elétrodos de agulha (intra-tecidulares) ou elétrodos intra-cavitários.

Existem vários tipos, em particular podendo ser levados até aos tecidos mediante cateteres que são retirados após colocação do elétrodo.

A

Elétrodos invasivos

30
Q

Incluem elétrodos metálicos compostos por uma placa metálica (ex. liga níquel-prata, prata, ouro, platina) em contacto com a pele, com um pequeno filme de um
gel eletrolítico para estabelecer este contacto.

A

Elétrodos superficiais

30
Q

Usado principalmente em neonatologia e são transparentes aos raios-X.

São facilmente colocáveis e mantidos no lugar com uma fita adesiva.

São feitos de grafite ou de um polímetro semelhante à grafite.

São adicionadas pequenas partículas de metal ao silicone aquando da sua produção.

Estabelecem contacto com a pele sem necessidade de gel mas funcionam melhor com um
pouco de transpiração (por isso uma ou duas horas após a sua aplicação).

A

Elétrodos de Filme fino

31
Q

O que são Sensores de IV?

A

Medem a radiação infravermelha emitida pelo corpo, que é proporcional à temperatura superficial de um objeto

32
Q

Dê um exemplo de sensores físicos ópticos. (3)

A
  1. Oximetroa
  2. Gasometria Arterial
  3. Sensores de Glucose
33
Q

Defina sensores Eletroquímicos.

A

Permitem detetar e/ou quantificar substâncias biológicas e gases, através da conversão de sinais químicos em sinais elétricos.

Dependem da interação da molécula/elemento em estudo com uma enzima/molécula alvo imobilizada no sensor.

34
Q

Dê Exemplos de sensores Eletroquímicos. (4)

A
  1. Sensores de glicose
  2. Elétrodos de Clark para medição de oxigénio arterial
  3. Sensores de sódio e potássio
  4. Sensores de pH
35
Q

Defina Sensores Fotométricos.

A

Permitem detetar e/ou quantificar substâncias biológicas a partir da sua interação com a radiação.

Podem depender da adsorção ou ligação covalente das substâncias a ser analisadas a superfícies, nanopartículas ou moléculas específicas (o que requer técnicas de
funcionalização específicas).

36
Q

Dê Exemplos de sensores Fotométricos. (3)

A
  1. Sensores de Espetofotometria
  2. Sensores de colorimetria (testes de gravidez, testes de kombur, sensores de glucose)
  3. Sensores de Fluorescência
37
Q

Defina Sensores Bioanalíticos.

A

Permitem detetar e/ou quantificar substâncias biológicas através da deteção de sinais mesuráveis que traduzem a interação das substâncias em análise com elementos
biológicos de reconhecimento (ex. enzimas, anticorpos, ácidos nucleicos, etc…).

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).

38
Q

Dê Exemplos de sensores Bioanalíticos. (4)

A
  1. Biosensores enzimáticos
    Baseiam-se em reações de enzimas que reagem com substrates alvo
  2. Biossensores imunológicos
    Baseiam-se em reações de grande afinidade entre antigens e anticorpos (ex. Deteção de hemoglobina glicada)
  3. Genossensores (baseados em DNA)
    Baseiam-se em reações para identificação de sequências de DNA e/ou RNA por meio de hibridação (ligação complementar)
  4. Biossensores baseados em células inteiras
    Baseiam-se na conversão de respostas de células a estímulos em sinais mensuráveis