Biomedical Instrumentation 3 주차

Biomedical Instrumentation3주차 제출일 : 2014.03.30 2011103751 김소연

Index Ⅰ. Dynamic Characteristics Ⅱ. Laplace Transform Ⅲ. Transfer Function ⅰ. 0차 기기 ⅱ. 1차 기기 Ⅳ. Distortionless Measurement Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅰ. 신경과 세포 ⅱ. Resting Membrane Potential Ⅵ. 참고 사이트

Ⅰ. Dynamic Characteristics 동 특성이란…? • 1) 소자또는 회로의 과도 상태와 관련된 여러 가지 특성 • 스위치의 개폐시간, 스위칭 회로의 동작시간, 복구시간, 논리회로의 전파시간 등 • 회로, 시스템 등의 실제 동작을 기술하는 특성 • 임펄스 응답, 주파수 응답 등

Ⅰ. Dynamic Characteristics H 이 처럼 시스템 등의 실제 동작을 기술하는 특성 ⇒ 동 특성(Dynamic Characteristics)

Ⅱ. Laplace Transform 미분 방정식을 대수 방정식으로 변환하는 테크닉의 하나이다. Laplace Transform Differential Equation Algebraic Equation Inverse Laplace Transform Response in Time-Domain Response in S-Domain

Ⅱ. Laplace Transform 라플라스 변환 공식 [예] 1 1 0 0 0

Ⅲ. Transfer Function 전달함수란…? 선형 특성을 갖는 대상의 입력과 출력 사이의 관계를 나타내는 함수이다. : 전달함수

Ⅲ. Transfer Function 전달함수를 안다…? a, b와 s가 몇 차인지 안다. [예] 를 구하여라 0 + -

Ⅲ. Transfer Function System의 Response…? Step Response(=Transient Response) • 스위치를 on 했을 때 그 순간의 응답 • Time-Domain으로 해석한다 Steady-state Frequency Response • 스위치를 on 한지 오래 지나서 시스템의 안정화된 응답 • Transient 가 없어졌다고 보는 것 • 여러 개의 주파수를 입력으로 하여 출력이 어떤지 본다

Ⅲ. Transfer Functionⅰ. 0차 기기 출력이 입력의 상수배가 되는 것 위치에 따라 선형적으로 전압이 분배 ② 정현파입력 ① 스텝입력 0 0 감쇄기. 입출력 모양차이 없다

Ⅲ. Transfer Functionⅱ. 1차 기기 서 를 대입 FrequencyTransfer Function ② 정현파입력 ① 스텝입력 1 • Magnitude Response 0.707 1 0 0 0 • 출력이 바로 그 값을 따라갈 수 없다 • Transient 현상 발생 -45 -9 • Phase Response

Ⅳ. Distortionless Measurement 왜곡 이란…? • 원 신호 파형의 찌그러짐 • 신호의 진폭 및 위상 스펙트럼이 원신호 스펙트럼으로부터 변화를 겪는 것 • 주로 제한 채널 및 주파수 간섭 원 등에 의해 많이 발생한다. 왜곡의 종류 • 선형 왜곡 • 입력 신호에 존재하는 주파수 성분 별로 저마다 다른 효과를 주어 야기되는 왜곡 • - 진폭 왜곡, 위상왜곡이 있다. • 비선형 왜곡 • 입력 신호에 존재하지 않는 주파수 성분에 의한 왜곡

Ⅳ. Distortionless Measurement Steady-state 에서 왜곡이 없을 조건 ①같은 크기 A배 만큼 증폭 ②같은 시간 만큼 지연 1 0 H 0 • 시간 지연은 근본적으로 피할 수 없다. • 같은 시간 만큼 지연 되면 출력으로 부터 입력을 유추할 수 있다. 0 0 - -

Ⅳ. Distortionless Measurement 예) 진폭 특성에 의한 왜곡 A 3A 0 0 -A 0 Magnitude Distortion

Ⅳ. Distortionless Measurement 예) 위상 특성에 의한 왜곡 (시간 지연과 관련) A 2A 0 0 -A 0 2 Phase Distortion

Ⅳ. Distortionless Measurement 무 왜곡 측정의 조건 • 모든신호들이 같은 배수 만큼 증폭 • 같은 시간 만큼 지연

Ⅳ. Distortionless Measurement |)| 왜곡 없는 시스템 크기 : 변하지 않음 K 0 ) 위상 : 주파수에 따라 증가 같은 시간 만큼 지연 같은 크기 A배 만큼 증폭 0 기울기=

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅰ. 신경과 세포 신경 세포 센서 Dendrites Axon Terminal Axon 수m 수십m 신경 세포 하나의 길이 ? Up to 1m

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅰ. 신경과 세포 신경 • 감각신경 • 외부와신체의 여러 부위에서 일어나는 자극을 받아들이는데 관여하는 신경 • 운동신경 • 우리 몸의 내부와 외부 세계에서 일어나는 일에 대응하여 움직이는데 관여하는신경

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅰ. 신경과 세포 신경 • 감각신경 센서 소리 센서 빛 헤어셀 전기자극 Rod Con 전기자극 시신경 청신경 시각 중추 자극 뇌 뇌의 신경세포 뇌 뇌의 신경세포 봄 들음 [보는 것] [듣는 것] • 운동신경 신경 전기신호 뇌의 운동 중추 움직임 근육

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅰ. 신경과 세포 전해질 용액 세포 Intracellular fluid Extracellular fluid : 농도 차를 거슬러서 동작 • ATP를 공급해 주어야 한다 • Cellular Respiration 을 통해 ATP 생성 : Krebs Cycle in Mitochondria • Glucose + → + + ATP

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅰ. 신경과 세포 세포가하는 일 • 세포는 산소를 이용해 Glucose 를 산화시킨다. • 그래서 이산화탄소와 물, 에너지를 만들어낸다. • 세포막 안과 밖의 이온 농도 차를 유지하는 역할을 한다. • 산소는 혈액이 공급해준다. • Cellular Respiration 후 생긴 이산화 탄소는 폐의 폐포로 전해져 산소로 Gas change가 되어 다시 산소를 공급하게 된다.

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅱ. Resting Membrane Potential : 두 점 사이의 전위차를 측정하기 위해 사용하는 Probe 같은 것 Microelectrode 1m + Amp - Cell Neuron 기준전극 에전극 삽입 : +이온과 –이온이 랜덤하게 섞여Charge neutrality 가되었기 때문 (이상적인 전극일 때) 0V 0 : 세포막 안쪽이 밖에 비해 60mV 정도 낮다. (기준:밖) Resting Membrane Potential(RMP) -60mV

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅱ. Resting Membrane Potential ④Semipermeable Membrane(to ) ③ Permeable Membrane (to both and ) ① 소금물 ②Insulating Membrane V V 1% V V 0.1% 1% 0.1% - + + + - + - - - + - + - - + + V=0 V≠0 V=0 V=0 Net charge flow가 없다 (+ 이온과 –이온이 같이 가기 때문) 이온의 이동이 없다 • 전하 량을 가진 입자가 있고 이들이 이동해야 전류가 흐른다. • 전류가 흘러야 전압강하가 생긴다. • 그래서 세포막은 반투막이다!

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅱ. Resting Membrane Potential 세포막 Protein 수mm Phospholipid (인지질) Ion channel 세포막 : 전기적으로 절연체(insulating) (그래서 구멍을 뚫어 특정 ion만 통과)

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅱ. Resting Membrane Potential Coulomb Force : Electric Field 생성 + E - ④Semipermeable Membrane(to ) V + - + - 자세히 보면 - + - + + + - + - + - - - + - + - - + + Diffusion V≠0 Diffusion 힘이 더 세서 Diffusion이 더 많이 일어나면 Electric Field가더 커진다. + - • Electric Field에 의해 만들어진 Coulomb Force와 Diffusion의 크기가 같아지는 순간(Dynamic equilibrium동적 평형) 발생한 전위차 • 즉, Charge separation이 생긴 만큼 이 된다.

Ⅴ. Chap4_Biopotential ⅱ. Resting Membrane Potential 를 결정하는 요소 • 세포막의 안쪽과 바깥쪽의 농도 차 (확산을 얼마나 강하게 하느냐) • Membrane이 특정 이온을 얼마나 잘 투과시키는가 • 즉 Membrane이 이온에 대한 Permeability 정도

Ⅵ. 참고 사이트 • 네이버 백과사전 • http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=purify918&logNo=120130164926

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