Medicinska sensorer Fr att mta mekaniska kvantiteter kraft

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 • Ex. på mätstorheter i människa - mekaniska – muskel, benmassa - termiska - metabolism, infektion - elektriska - muskel, nerv - kemiska - blodgaser, blodglukos, enzymer

Mätsystem Mätstorhet Sensor F Minne Sampling (AD-C) Kodning Monitor

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 = (d. R/R) / (d. L/L), R=resistans, L = längd • α = (d. R/R) / d. T, 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=εA/d A= arean, ε = permittivitet • Mäter små förändringar • Passar bäst att mäta kraft / tryck. Ex: Mikrofon

Kapacitiv givare • U=Q/C=Qd/εA + DC R ljud V ~ AC

Tryckmätningar • Tryckgivarsystem för - Blodtryck - Tryck i ögongloben - Intrakraniellt tryck - Respiratoriska mätningar

Piezoelektriska effekten Tryck givare • Asymmetrisk kristall • Deformation ger laddningsförskjutning

Temperaturgivare Termoresistiv termometer Metaller och halvledare ändrar sin elektriska resistans med temperaturen. Metaller: ökad temperatur ger ökad resistans Halvledare: båda varianterna finns R = R 0 { 1 + α ( T - T 0 ) } för små temperaturförändringar

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+ Ca 2+ – p. O + p. CO H 2 2 – blodglukos – enzymer – m. m!!!

Mätning av andra jonkoncentrationer • Liknande princip • Jonselektivt membran

Pulsoximetri • • Mätning av syremättnad, Sa. O 2 Icke-invasiv 2 våglängder, 680 nm & 940 nm Olika extinktion för Hb och Hb. O 2

Pulsoximetri • Klinisk användning: – lungsjukdomar – operationer (anestesi, övervakning) – neonatalvård – övervakning i ambulans – m. m.