Transcript Chapter 4 Medical Transducers

Chapter 4
Medical Transducers
General Structure of a Measurement System
• Transducer : Convert one type of energy to the other type of energy
• Cautions
- Safety
- Motion
- Noise
- Accuracy
Electrodes
•
Surface electrode
•
Subintegumental electrode
•
Intracellular electrode (microelectrode)
Electrical Potential
Eo   Ehc1  Ehc 2
 0.80  1.7
 2.5(V )
Electrodes
Electrodes
Electrodes
Electrodes
Electrode Equivalent Circuits

Detects charge distribution (movement of ion)

Electrode (metal) – electrolyte (chemical) – skin (ion)

Depends on the reactions between electrode and electrolyte
Electrode Circuit Design
Impedance
Rd ,
1
j C d
Low frequency : Cd open
Z 0  Rd  Rs  25.4k (from graph when f = 0)
High frequency : Cd short, Rd is relatively
high
Z H  Rs  400
 Rd  25k
f 
1
1
 Cd 
 Cd  0.04 F
2Rd Cd
2f c Rd
Electrode Equivalent Circuits
Thermal Transducers



Liquid Expansion Thermometer : mercury thermometer

Cheap and easy to use

Not good for skin temperature

discrete measurement
Electrical thermometer : thermistor, thermocouple

small

Possible for remote transmission

±0.1℃ accuracy

continuous measurement
Liquid Crystal : Uses optical characteristics of liquid crystal

온도, 압력, 전기,자기장, 화학적 요인에 민감
(분자 상호간의 연결력이 약하므로 - 평행조직)

열이 가해지면 색깔을 나타냄 (violet, blue, green, yellow, red)

skin temperature
Thermistor


반도체물질의 저항값 Rt

온도 계수에 따라 thermistor 저항 값의 변화가 차이남

Rt가 비선형성을 보인다
Linearizing resistor

thermistor의 비선형성을 제거하기 위해
thermistor와 병렬로 연결하는 저항

Wheatstone bridge

Bridge의 한 변에 합성저항 Rtp 를 삽입

Voltage Division

Sensitivity of a Wheatstone Bridge
Straingage
역학적 변화(길이의 변화)에 따른 저항 값의 변화를 감지 (Gage Factor)
• Hooke's Law : 선형 압력-뒤틀림 곡선에 대한 압력 및 뒤틀림 사이의 관계식
• 감도 : 길이의 변화에 따른 출력전압의 변화율 (Wheatstone bridge)
• 종류
- Bonded : 탄력성 있는 물질의 표면에 부착
- Unbonded : gage의 양 끝부분만을 연결
Straingage
Capacitive Transducers

평행판 콘덴서의 용량

극판 간격의 변화가 콘덴서의 용량을 변화시키는 원리를 이용

차동 용량성 변환기의 구조 - equilibrium position이 변화

감도 : x 의 변화에 따른 Vout 의 변화분 (x에 대하여 미분)
Inductive Transducers


Advantages : High output power
Disadvantages
- Limited frequency response characteristics
- Possible to be affected by environmental electromagnetic force