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 = (dR/R) / (dL/L), R=resistans, L =
längd
• α = (dR/R) / dT, 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 = R0 { 1 + α ( T - T0 ) }
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+ Ca2+
pO2 pCO2 H+
blodglukos
enzymer
– m.m!!!
Mätning av andra
jonkoncentrationer
• Liknande
princip
• Jonselektivt
membran
Pulsoximetri
•
•
•
•
Mätning av syremättnad, SaO2
Icke-invasiv
2 våglängder, 680 nm & 940 nm
Olika extinktion för Hb och HbO2
Pulsoximetri
• Klinisk användning:
– lungsjukdomar
– operationer (anestesi, övervakning)
– neonatalvård
– övervakning i ambulans
– m.m.
