FUNDAMENTAL CONCEPT OF MEDICAL INSTRUMENT & OPERATING MODES

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1 FUNDAMENTAL CONCEPT OF MEDICAL INSTRUMENT & OPERATING MODES
<MEDICAL INSTRUMENTATION> FUNDAMENTAL CONCEPT OF MEDICAL INSTRUMENT & OPERATING MODES ( 마진영(1등), 류문영, 박주원) 4 TEAM

2 1) DYNAMIC CHARACTERISTICS
Case 1 System 입력 X 출력Y 출력(경우에 따라 다름) 입력은 t>0에서 static( DC입력) t Transient (과도기) Steady state RLC회로에서는 시정수에 따라 다름 (2차 회로의 시스템에서만 나타남) 과도기가 짧을수록 좋음

3 1) DYNAMIC CHARACTERISTICS
1차 시스템 – time constant, exponential,… 2차 시스템 – natural frequency, damping ratio, … Under damping : 복소수 Over damping : 서로 다른 실근 Critical damping : 중근 exponential 시정수 2차 Under 1차 Critical Over t <RLC회로> <RC회로>

4 1) DYNAMIC CHARACTERISTICS
* 3차의 경우 3차 System 입력 X 출력 Y 1차 System 2차 System 입력 X 출력 Y 다항식은 인수분해의 특성이 적용되므로 낮은 차수로 분리해서 계산가능 동적 특성이 정도에 따라 정적 특성에 영향을 미칠 수 있다

5 1) DYNAMIC CHARACTERISTICS
Case 2 Sinusoidal steady state response = Frequency response System 입력 X 출력Y 모든 x(t)의 집합을 X라고 하면 Basis of X의 Linear Combination ∴x(t)라는 입력신호가 들어갔을때의 특성을 알려면 각각의 파가 들어갔을 때의 출력관찰을 통해 선형시스템 특성을 적용할 수 있다.

6 1) DYNAMIC CHARACTERISTICS
Linear System x(t) y(t) x, y 가 모두 선형의 특성이 있으므로 A와 의 값을 알면 출력 분석이 가능하다 중첩을 수식으로 표현한 것(convolution)

7 EX) R x(t) y(t) C 원래 여러 개의 sin의 합 ∴출력도 형태의 여러 개의 합으로 도출해낼 수 있음.

8 복습) 오일러 공식 허수 실수 위상각 오일러 공식

9 2) Distortionless Measurand
x(t) H(t) y(t) 출력이 입력에 대하여 선형적으로 나오기 위해서는? 1. 출력 주파수의 |H|가 Flat 해야한다 2. 출력 주파수의 H가 일정 해야한다

10 2) Distortionless Measurand
x(t) H(t) y(t) 이때 , 출력값 y(t) = Ax( ) Time delay 모든 일은 시간이 걸리기 때문

11 2) Distortionless Measurand
Fourier Transform

12 2) Distortionless Measurand
|H| Flat response A H

13 2) Distortionless Measurand
|H| x(t) y(t) A “Phase = freq X Time” H

14 Amplitude Distortion 1 2 3 1 -1 -3 5 2 -1

15 Phase distortion 1 2 1 2 -2 -1 2 4 2 -2

16 2) Distortionless Measurand
입력의 주파수 범위(대역폭)가 에서 일때 무 왜곡 측정이기 위한 의 값은? |H| 불필요한 신호(noise)를 없애기 위해 ~ 에서 A값이 일정해야 한다. ~ 에서 기울기( )가 일정해야한다. A ~ 이외의 값이 0인 이유? H 여기 사이에서만 직선이면 됨.

17 Ch.4 Biopotential V = 0 V Case 1 Ag 1% 소금물 용액에 전선을 연결한 경우 Na+ Na+
Cl Cl- 흐르는 전류가 없으므로 V = 0 1% 용액

18 Ch.4 Biopotential V = 0 V Case 2 Na+ Na+ Cl- Cl- 1% 용액 10% 용액
절연체 절연체를 사이에 두고 양쪽에 농도가 다른 용액을 넣었을 때 Na Na+ Cl Cl- 양쪽의 농도가 다르지만 절연체에 의해 전하의 흐름이 없으므로 V = 0 1% 용액 10% 용액

19 Ch.4 Biopotential V = 0 V Case 3 Na+ Na+ Cl- Cl- 확산 1% 용액 10% 용액
구멍뚫린 막을 사이에 두고 양쪽에 농도가 다른 용액을 넣었을 때 구멍뚫린 막 (Persmeable Membrane) Na Na+ Cl Cl- 농도 차에 의해 확산현상이 생기지만 Na+와 Cl-가 함께 이동하므로 전기적으로 중성이므로 확산 V = 0 1% 용액 10% 용액

20 Ch.4 Biopotential V ≠ 0 V Case 4 Na+ Na+ Cl- Cl- 확산 1% 용액 10% 용액
반투막을 사이에 두고 양쪽에 농도가 다른 용액을 넣었을 때 반투막 (Semi-pers meable Membrane) Na Na+ Cl Cl- 농도 차에 의해 확산현상이 생기고 Na+만 선택적으로 투과현상이 일어나므로 전위차 발생 확산 V ≠ 0 1% 용액 10% 용액

21 Ch.4 Biopotential V 전압이 생기는 조건 Concentrasion gradient
Semi-persmeable membrane 반투막 (Semi-pers meable Membrane) Na Na+ Cl Cl- 전기력 확산 1% 용액 10% 용액 Diffusion 하려는 힘과 Diffusion을 막는 Electric field에 의한 힘이 균형을 이룰 때 Dynamic Eguilibrium (동적 평형 상태) 라고 한다.

22 THANK YOU !