Medical Instrumentation 학습노트6

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1 Medical Instrumentation 학습노트6
생체의공학과 이규락

2 Electrode – Electrolyter Interface
+ V - >2V (학습노트5 참조- 반복이므로 간단하게) Pt와 C 전극 A 2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH- Cathode 2H2O → O2↑ + 4H++4e- Anode Na+ 양극의 carbon 전극은 부식된다. (Pt는 괜찮음) Cl- Capacitive하다. Anode Cathode + V - >0.1V Ag/AgCl 전극 A AgCl → Ag+ + Cl- : AgCl 소멸 Ag+ + e- → Ag : Ag 장착 Cathode AgCl층이 두꺼워짐 은색으로 변함 Ag → A+ + e- Ag++Cl → AgCl↓ Anode Na+ Cl- Resistive하다. 용액과 전극 사이의 charge double layer의 carrier가 직접 전극->용액->전극 이동 Anode Cathode

3 Electrode – Electrolyter Interface
신호측정 -전류가 매우 작음 -Ag/Agcl 사용 전기자극 -비교적 큰(mA) 전류 흐름 -Pt 또는 Carbon 전극사용 dc전류 -기포발생(pt와 c) -비가역적 Ac전류 -기포가 발생하지 않는다.(주파수 빠를 때) -가역적(전극의 변화가 거의 없다.)

4 전극의 등가회로 모델 및 전기적 특성 Equivelent Circuit Model Half cell potential
-Polarization effect -charge double layer Electrolyte Resistance at Interface Half cell potential 전극의 종류에 따라 전압이 변화 Half-cell potential의 절대치는 측정이 불가능하다 전기적 특성 스펀지 + NaCl용액 Ag/AgCl 전극 V

5 전극의 등가회로 모델 및 전기적 특성 등가회로 1) DC 전압 측정시의 등가회로(입력 저항이 매우 큰 voltmeter) V
용액의 전지저항 (작다) 스펀지 용액 측정대상 전극 Ag/AgCl 기준전극 1) DC 전압 측정시의 등가회로(입력 저항이 매우 큰 voltmeter) V= 𝐸 ℎ𝑐 − 𝐸 ℎ𝑐 ∗ V

6 전극의 등가회로 모델 및 전기적 특성 참고 - 저항측정 + R C - Amp 주파수 ↑지연 저항의 커패시터 성분이 나타남.
i(t) 주입 C Amp 측정 이상 주파수 ↑지연 저항의 커패시터 성분이 나타남. 실제

7 전극의 등가회로 모델 및 전기적 특성 𝒁= 𝑅 𝑆 + 𝑅 𝑑 × 1 𝑗𝜔 𝐶 𝑑 𝑅 𝑑 + 1 𝑗𝜔 𝐶 𝑑
𝒁= 𝑅 𝑆 + 𝑅 𝑑 × 1 𝑗𝜔 𝐶 𝑑 𝑅 𝑑 + 1 𝑗𝜔 𝐶 𝑑 𝒁= 𝑅 𝑆 + 𝑅 𝑑 1+𝑗𝜔 𝑅 𝑑 𝐶 𝑑 𝒁= 𝑅 𝑆 + 𝑅 𝑑 +𝑗𝜔 𝑅 𝑑 𝐶 𝑑 𝑅 𝑆 1+𝑗𝜔 𝑅 𝑑 𝐶 𝑑 2) AC에서 impedence 측정 𝐼=𝐼∠0 =Z 𝑉=𝑉∠𝜃 𝑖 𝑡 =𝐼𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡 주입 𝒁=𝑍∠𝜃 𝐕=𝑰𝒁∠𝜃 측정 𝑉=𝑍𝐼𝑐𝑜𝑠(𝑤𝑡+𝜃) 𝑅 𝑑 + 𝑅 𝑆 𝑅 𝑆 0.707( 𝑅 𝑑 + 𝑅 𝑆 ) 𝑓 𝑐 = 1 2𝜋 𝑅 𝑑 𝐶 𝑑 f Z 𝑉 𝑡 =𝑉𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡+𝜃) f ↑ =>C가 쇼트 DC일 땐 C가 Open //전극의 특성

8 전극을 이용한 생체전위의 측정 전극을 이용한 생체전위의 측정 Micro processor 𝑅 𝐴 ADC 𝐿 𝐴 +- Amp
LCD 출력 Micro processor HR계산 𝑅 𝐴 ADC 𝐿 𝐴 +- Amp VO 𝑅 𝐿

9 전극을 이용한 생체전위의 측정 Contact impedence Vecq + 𝑉 𝑖 𝐸 𝑑𝑐 + 𝑉 𝑒𝑐𝑔 = 𝑉 𝑖 - 전극
𝑉 𝐴 Loading effect를 없애기 위한 버퍼 Vecq + 𝑉 𝑖 - 𝐸 𝑑𝑐 + 𝑉 𝑒𝑐𝑔 = 𝑉 𝑖 𝑉 𝐵 전극 + 뒤쪽에 추가설계(Differential Amp +HPF)