medical instrumentation 학습노트 3

Dept. of Biomed. Eng. BME302: Medical Instrumentation Kyung Hee Univ.

1 이규락

MEDICAL INSTRUMENTATION학습노트 3

생체의공학과2010103805

이규락


2 이규락

Dynamic Characteristic

□Dynamic characteristic

x(t)

y(t)H

Differential eq Algebraic eq

Responsein time domain

Responsein s - domain

LaplaceTransform

Inverse Laplace

Transform


3 이규락


L

t

1

)

L L

t

1

𝑒−𝛼𝑡𝑢 (𝑡 )

t

L

𝛿 (𝑡 )

L


4 이규락


L

𝐻 (𝑆 )= 𝑌 (𝑠)𝑋 (𝑠)=

𝑏𝑚𝑆𝑚+⋯+𝑏1+𝑏0𝑎𝑛𝑆

𝑛+⋯+𝑎1+𝑎0

Transfer function


5 이규락

Dynamic Characteristic○ 0 차 기기에서의 Dynamic Characteristic

E=x(t)

(1−𝑘 )𝑅𝑘𝑅

k

t

10 x(t)y(t)=kx(t)

0≤𝑘≤1

x(t)=10 예)

t

x(t)=10 y(t)=10k

10

-10

10*k10*k


6 이규락


○ 1 차 기기에서의 Dynamic Characteristic

𝑎1𝑑𝑦𝑑𝑡 +𝑎0 𝑦=𝑏0𝑥

예 )

t

1 X(t)1 차는 출력이 바로 입력을 따라가지 못한다 .

0 차기기는 주파수에 상관없이 k 배였는데 , 1 차기기는 주파수에 따라 전달함수가 어떻게 변화는 지를 보여아 한다 .

Step Response : Transient( 과도현상 )Frequency Response : Steady state(transient 는 사라졌다고 봄 )


7 이규락

Distortion Measurement( 무왜곡측정 )

Hx(t)= y(t)=

x(t)

++

□ 진폭 특성에 의한 왜곡 (Magnitude Distortion)

차등 증폭이라 모양이 달라진다 .( 왜곡 )

y(t)=

y(t)


8 이규락

Distortion Measurement( 무왜곡측정 )□ 위상 특성에 의한 왜곡 (Phase Distortion)

+ +𝑡𝐷

2 𝑡𝐷

x(t)= y(t)=


9 이규락

Distortion Measurement( 무왜곡측정 )□Distortionless Measurand

K

|H| H =

기울기 =

Magnitude distortion 이 일어나지 않으려면 lHl 가 Plat 해야 한다 . Phase distortion 이 일어나지 않으려면 H 가 범위 내에서 linear phase 여야 한다 .


10 이규락

Biopotential( 생체전위 )

Up to 1m

수십 m

센서를 통해 외부자극을 받아 신경을 통해 전기자극이 전달되어 뇌로 이동


11 이규락


Intracellularfluid

𝐾 +¿ ¿

𝐾 +¿ ¿

𝑁𝑎+¿ ¿

𝑁𝑎+¿ ¿𝐶𝑙−

𝐶𝑙−

𝐾 +¿ ¿

𝑁𝑎+¿ ¿ Pump

Extracellularfluid

ATP

Cellular Respi-ration

( 세포호흡 )

Glucose Krebs cycleIn mitochondria


12 이규락


-

+Amp

기준전극

𝑉 𝑜Cell neuron

𝑉 𝑜

-60mV Resting Membrane Potential(RMP)

t


13 이규락


Insulating membrane

Na+Cl-

Na+

Cl-

Neutral(10%)

Neutral(1%)

V

Na+ Na+

Cl- Cl-

Membrane is permeable to both Na+ & Cl-

V

Neutral(10%)Neutral(1%)

Permeable membrane( 투과성 막 )

Volatge is 0V

이온의 이동이 없다 -> 전류 0-> 전압0 -charge 와 +charge 가 모두 이동하므로

net charge 가 발생하지 않는다 .


14 이규락


Na+Cl-

Na+

Cl-

V

Diffusion Coulomb Force

Neutral(10%)Neutral(1%)

Semi Permeable membrane(to Na+)( 반투과성 막 )

쿨롱 force

1) Diffusion( 확산 ) 에 의해 +charge 가 넘어가 E 가 생성됨 .2) E 에 의해 +charge 가 다시 –로 넘어오려는 힘과 Diffusion 의 힘이 서로 반대로 작용함 . -> Diffusion 이 더 크면 +charge 가 더 넘어가서 E 가 더 강해짐 .3) 쿨롱 force 와 diffusion force 가 같아질 때 양단의 전압 차가 생김 .(

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