MEDICAL INSTRUMENTATION 1

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1 MEDICAL INSTRUMENTATION 1
Nerve Cell & Membrane

2 세포 조직 장기 Sub 시스템 전체 시스템 Introduction 심혈관계 호흡계 신경계 내분비계 생식계 근골격계 소화계

3 Nerve Cell 25um Up to 1 meter 1um Axon Dendrite Axon Termination

4 인지 : 수많은 신경세포들 사이의 전기신호 교류
Nerve Cell Sensary Nerve 인지 : 수많은 신경세포들 사이의 전기신호 교류 외부 자극 잘랐을 경우 DVD 제작 HD저장 Motor Nerve player D/A

5 Membrane Na+ Cl- Cl- K+ Extracellular Fluid Intracellular Fluid
Protein 절연체 6~8nm Na+ Intracellular Fluid Na+ Cl- Cl- K+ K+ K+ Na+ Membrane 근처를 제외하고 전기적으로 중성 이것이 유지되면 Alive 외부 자극에 의해 전기신호를 만들거나 받을 수 있어야 한다. 즉, 이온의 불균형을 유지해야 해! Diffusion 을 거스를 Energy 필요. Na+ , K+ pump ; 화학반응을 일으키는 Energy(ATP) Glucose + O2 ; Energy원. ; 세포 하나하나에 각각 공급 위해 먹고(Glucose) , 숨(O2)쉬세요

6 Insulating Membrane Na+ Cl- V = 0 Insulating membrane 도체-전해질 경계면 에서
발생하는 ‘특이현상’은 무시 Insulating membrane 전류가 흘러야지만 전압이 생기는 것은 아냐, Na+ Na+ Cl- Cl- V = 0 중성 중성

7 농도가 같아질 때까지 Diffusion만 발생,
Permeable Membrane Membrane is permeable to both Na+ & Cl- 항상 전기적으로 중성, 농도가 같아질 때까지 Diffusion만 발생, Na+ Na+ Cl- Cl- V = 0 중성 중성

8 Semi-permeable Membrane
Semi-persmeable Membrane (Only to Na+) Na+ Na+ Cl- Cl- Dynamic Equilibrium 중성 중성

9 Analysis 반투막 ( Electric Field 발생 ) 농도 차 V t IF) Scale Down ,
전압의 발생 조건은 ? 반투막 ( Electric Field 발생 ) 농도 차 IF) Scale Down , Random Noise 발생 V t

10 Pn-junction에서 전자는 이동할 수 있지만 양이온은 못 움직인다.
Si N B ; P형 ; N형 현상은 굉장히 유사하다. Na+, Cl- 둘 다 이동할 수 있다. Pn-junction에서 전자는 이동할 수 있지만 양이온은 못 움직인다.

11 Nernst Equation Diffusion에 의한 전하의 이동량 ; 전계에 의한 전하의 이동량 ;
X [s] ; 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 움직인다 전계에 의한 전하의 이동량 ; v x ; 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 움직인다

12 Nernst Equation 전체 양전하의 이동량 ;

13 Nernst Equation

14 Z와 n은 표기의 차이일 뿐 같은 원자가를 의미한다.
123p 식4.1과의 비교 수업 시 유도된 공식: Z와 n은 표기의 차이일 뿐 같은 원자가를 의미한다. 123p 식4.1의 공식: 세포 안 전압에서 세포 밖 전압의 차이를 구함.

15 123p 식4.2와의 비교 막 내부와 외부에 존재하는 여러 종류의 이온들에 의한 영향:
E : 막을 통해 흐르는 순전류가 0일때 안정막의 평형전위 P : 막의 투과도

16 The Active State Vo1 t=t1 t t=t2 Vo2 t1 t2 t tD Repolarization
Depolarization Hyperpolarization t=t2 Vo2 t1 t2 t -60mV Resting Membrane Potential (RMP) tD

17 참고) Micropipet Microelectrode Puller

18 The Active Potential Vo 20 Membrane conductance (membrane
permeability) -20 -40 VTH ; Threshold Voltage 약간 VTH이상으로 올려주면 Na, K의 conductance가 커져서 Depol. Repol. 됨 -60 Abstract Refractory Period Relative Refractory Period 자극이 새로 들어와도 무시 전의 크기보다 더 큰 자극이 와야 반응. 같은 신호가 짧은 시간에 오면 Saturation

19 Nerve Conduction Velocity
= Nerve Conductance Velocity(NCV) ; 수십 m/s ( 40m/s, 90m/s ) t=? 2m t=0, tickling

20 Nerve Conduction Velocity
Resting Na+ - K+ pump Na+ K+ K+ Depol. Na+ Repol. Na+

21 Nerve Conduction Velocity
Refractory Period NCV ↓ NCV ↑

22 Thank you