Metode de Culegere a Biocurentilor

5/25/2018 Metode de Culegere a Biocurentilor

1/10

BIOINGINERIE

METODE DE CULEGERE A BIOCURENTILOR

AUNGURENCEI ALEXANDRU 333AB

1. Introducere

Bioelectricitate este fundamentala entru toate rocesele !ietii" intr#ade!ar$ lasarea electro%ilor e


2/10

Aun&urencei Ale'andru ( Metode de cule&ere a )iocurentilor

corul uman$ sau e orice or&anism !iu$ si conectarea acestora la un !oltmetru sensi)il !a arata un set de otentialeleelectrice atat constante cat si !ariante in tim *n functie de locul in care electro%ii sunt lasati" Aceste )iootentialere%ulta din rocese )ioc+imice comle'e$ iar studiul lor este cunoscut su) numele de electrofi%iolo&ie" ,utem o) ine mai multe informatii desre functia$ sanatatea$ i )unastarea or&anismelor !ii rin studiul acestor oten iale" ,entru a face acest lucru *n mod eficient$ tre)uie sa *n ele&em cum )ioelectricitate este &enerata$ cum se roa&a si cum oate fi masurata otim"

2. Bioelectricitatea

Din unct de !edere electric$ or&anismele !ii ot fi modelate ca fiind o masa de aa a!and diferite saruridi%ol!ate" Aceste saruri ioni%ea%a si crea%a un electrolit in care sarcinile o%iti!e si ne&ati!e sunt caa)ile sa transorteelectricitate" -arcinile o%iti!e sunt transortate reonderent de catre moleculele de sodiu .Na/$ iar cele ne&ati!e decatre moleculele de clor .Cl/ si +idro'il .O0/" La o scara mai mare$ numarul sarcinilor o%iti!e il e&alea%a aro'imati!

e cel al sarcinilor ne&ati!e" Astfel$ or&anismul isi mentine electroneutralitatea fata de mediu"

Cele mai fundamentale rocese )ioelectrice se roduc la ni!elul mem)ranei celulare" ,oma de ioni .Na#1/ esteformata din molecule mari ce se intind e toata &rosimea mem)ranei .2i&" 4"5/" ,omele entru Na si 1 sunt culate siactionea%a ca un turnic+et" ,rin constructia lor fi%ica transorta Na s 1 in sensuri ouse$ intr#un raort atomic de 3 6 5"

In fi&ura din stan&a se oate o)ser!a cum de%ec+ili)rul de sarcina acti!atransortata roduce o concentratie mai mica a Na in interiorul celulei si oconcentratie mai mare a ionilor de 1 fata de cea a mediului e'terior" Acestfenomen da nastere unui otential electric.TM,/ $ deci imlicit unui cam

electric" 7aloarea TM, este foarte mare entru lumea macro#fi%ica astefelincat $ de e'emlu$ un TM, de #48m7 roduce un cam electric de 8 479m dealun&ul mem)ranei"

,e lan&a omele de ioni$ in mem)rana se mai re&asesc canale de ioni"Acestea sunt alcatuite artial din roteine de forma elicoidala care se alinia%a !erti!al entru a crea tu)uri care tra!ersea%amem)rana celulara" ,roteinele sunt orientate astfel incat artile lor olari%ate sunt aliniate de#a lun&ul canalelor" Datoritaacestei disuneri si a diametrului secific al canalului astefel format$ aare seciali%area entru secii de ioni secifice .dee'emlu$ daca canalul este catusit de &ruari roteice car)o'il incarcate ne&ati! !a atra&e ioni incarcati o%iti! cu un anumitdiametru$ cum ar fi Na$ si !a resin&e ioni incarcati ne&ati!$ cum ar fi Cl/"

Anumite canale de ioni mem)ranare rasund la sc+im)ari in camul electric al mem)ranei alaturate rin modularea

selecti!itatea ionica si conducti)ilitaea rorie .canale de ioni deendente de tensiune/" Comortamentul lor este imortant incelulele e'cita)ile$ recum celulele ner!oase si musculare$ unde ermea)ilitatea mem)ranei si otentialul electric tran%itoriu sesc+im)a in functie de rasunsul la stimul" Aceste scim)ari sunt acomaniate de sc+im)ari fi%iolo&ice cum ar fi contractiamusculara si transmisia informatia rin celulele ner!oase"


3/10


2.1. Curentii Bioelectrici

Camul electric oate aarea de la o distri)utie statica de sarcini$ in tim ce curentul electric este sarcina inmiscare" Cum flu'ul de curent ce stra)ate un lic+id nu are o traiectorie liniara ca intr#un fir$ curentii ot sa cur&a in multe

directii" Cand descriem curentii )ioelectrici$ folosim o !ariatie Le&ii lui O+m6

J=E

unde : ; densitatea de curent$ amer9m5


4/10


C=(A) / d

unde > ; constanta dielectrica a mediului

A ; surafata comuna de intercetare

d ; distanta de searare

De e'emlu$ fie A e&ala cu surafata corului uman intercetata de o linie electrica de utere si d distanta maimica de metru dintre cor si linia electrica" In aceasta situatie$ cula=ul re%ultant are o !aloare mai mica de icofarad"Insa$ datorita distantei mici fata de odea .&round/$ o ersoana !a a!ea o culare la masa mai mare decat linia dealimentare$ ro)a)il de 88 de ori sau mai mult" Ca re%ultat$ se !a crea un di!i%or de tensiune$ iar corul do)andeste un

otential$ cunoscut su) numele de otential flotant 7float"

Ma&nitudinea sa$ masurata cu un !olmetru cu referinta la &round$ este determinata de raortul imedantelorcorului fata de linia de utere ?line .?line ; 5fCline/ si fata de masa ?&round . ?&round ; 5fC&round/" Acest fenomen este

re%entat in fi&ura de mai =os si i&nora orice reistenta la sol intrucat sunt ne&li=a)ile" Corul in sine este un !olumconductor cu o astfel de re%istenta relati!a atat de mica incat nu influentea%a anali%a"

In acest ca%$ otentialul flotant al su)iectului este dat de relatia6

,otentialul flotant oate fi un otential indus cu !alori relati! mari" Luati$ de e'emlu$ o ersoana care sta intr#unscaun de metal" Daca caacitatea de ro'imitae a ersoanei fata de linia de alimentare este de 2$ im)edanta ? &roundeste de 84 @ $ iar tensiunea de alimentare este de 58 7rms la 80% .in -UA/ atunci otentialulflotant este6

Acest 7floateste re%ent uniform e toata surafata corului si se !a aduna cu otentialul ielii 7)io" Tensiunea la iesireaamlificatorului este suma otentialeleor de la intrare$ re%ultand6

3


5/10


7out; 7float 7)io

In e'emlul recedent $ interferenta indusa de linia de utere este de este 8 888 de ori mai mare fata de !aloareama'ima tolerata intr#o inre&istrare" Este un %&omot cu o forma de unda sinusoidala caracteristica" 2i&ura 4"5 ilustrea%a une'emlu al acesstui ti de interferente e o inre&istrare ECG .electrocardio&rama/"

3.2. Amplificatoare de Biopotential

Un amlificator de )iootential monitori%ea%a o tensiunede intrare in raort cu referinta" Deoarece au o sin&ura iesire sisunt simle$ acest ti de amlificatoare este des folosit inmonitori%area )iootentialului" Au ne!oe de doar doi electro%i6un electrod de monitori%are unica si un electrod de referinta"Acest ti de amlificator nu ar tre)ui sa fie confundat cu unamlificator diferential$ unde intrarile se scad una din cealalta"

3.3. Biotelemetrie

I%olarea amlificator i un sistem de *nre&istrare de la sol oate reduce *n mod semnificati! ro)lemele de interferen e de linie" Aminti i#! $ oten ial flotant al unui su)iect aare cu referinta la un &round din moment ce ro!ine de la cula= caaciti! la liniile de *nalt tensiune " Liniile de alimentare de la

ser!iciu electric sunt raortate la *mmntare *n sistemul de distri)u ie electric " Astfel $ i%olareaamlificator )iootential i referin a la &round ar elimina aaritia oten ialelou flotante din intrrile amlificator " Un sistem i%olat$ insa$ *nc mai tre)uie s ai) un amlificator referin e corul su)iectului $ entru a inc+ide

circuitul electric "Biotelemetria este o modalitate de a oferi acest ti de i%olare " Fn com)ina ie cu amlificatoare alimentate cu

)aterie$ )iotelemetria oate fi o modalitate foarte eficienta de a reduce interferen ele electroma&netice *n )iootentialul*nre&istrri deoarece oate fi i%olat de &round" Acest lucru este re%entat *n 2i& " 4"38 "Aici $ referin a sistemului i%olateste rere%entata rin sim)olul triun&+i $ fata de clasicul sim)ol de imamantare"


6/10


3.4. AmplificatoareDiferentiale de Biopotential

Utili%area de amlificatoare diferen iale este frec!enta *n msurtorile )iootentialelor din cau%a coeficientului de re=ectie mai mare a interferen elor de mediu *n comara ie cu amlificatoare cu referinta la sol"Amlificatoare diferen iale scade oten ialul electric re%ent la un unct e corul din cel al altuia" Am)ele oten iale sunt msurate *n raort cu o a treia loca ie de e cor care ser!e te dret unct comun de referin "

Amlificatoare diferen iale sunt utile deoarece )iootentialele &enerate in interiorul corului !aria% de#a lun&ul surafa a corului $ dar %&omotul culat de liniile de tensiune nu" De e'emlu$ scderea oten ialului electric cardiac *n dou uncte de e surafa a ietului !a roduce un otential re%ultat intrucat amlitudinile )iootentiale i formele de

und de la fiecare electrod sunt diferite" Camurile electrice din linia de alimentare sunt mai *ndertate i culea%a astfel incat acestea sunt re%ente *n mod uniform e surafata corului" Acest lucru se datorea% *n arte naturiidistri)uite a cularii caaciti!e$ dar si frec!en elor de linie mici . H8 # 8 0%/ care au lun&imi de und ale camului electric atat de mari $ incat corul unei ersoane oate fi considerat $ *ntr#un fel $ o anten *n camul electric uniform"

,otentialul indus al corului$ 7float$ este re%ent la am)ele intrri ale amlificatorului de diferential $ i cum este utili%at aici $ este de asemenea cunoscut ca otential de mod comun 7CM" Deci6

7float; 7CM

Conform relatiilor unui amlificator diferential6

7out; A. 7( 75/

unde 7 i 75 sunt ni!elurile de semnal e fiecare dintre intrrile non in!ersoare i intrrile in!ersoare ale amlificator$ *n raort cu o referin "

Conectarea unui amlificator diferen ial necesit *ntotdeauna trei electro%i intrucat un unct de referin comun este necesar amlificatorului" Acest unct oate fi oriunde e cor$ dar rin con!en ie *n msurtorile ECG$ de e'emlu$ iciorul dret este utili%at ca aceast referin " 2i&ura 4$3 ilustrea% aceasta situa ie"

H


7/10


3.5. Caracteristicile Amplificatoarelor de Biopotential

Amlificatoarele moderne din circuitele inte&rate$ i c+iar i cele mai ieftine amlificatoare oerationale$ sunt caa)ile de *nre&istrri ale )iootentialelro de ordinul mili!oltilor de )un calitate$ cum ar fi de la inima si musc+ii"Amlificatoarele oerationale de calitate ridicata sunt mai otri!ite entru msurarea semnalelor de ordinulmicro!oltilor$ cum ar fi cele asociate cu electroneuro&rafie .ENG/$ EEG$ si e!enimente intracorticale"

Unele dintre caracteristicile dorite de amlificatoare )ioelectrice sunt Amlificare de 83#8 ori

?&omot entru amlificatorul cu sectru lar& mai mic de 58 n7 9 0%

Imedanta de intrare mai mare de 8 @

Coeficientul de re=ectie de mod comun mai mare de 88 dB


8/10


4. Interpretarea Biocurentilor (Biopotentialului)

Electrocardiorame!

4


9/10


Electromiorafii!


10/10


Electroencefalorafie!

Electroneurorafie!

J

Metode de Culegere a Biocurentilor

Documents

Transcript of Metode de Culegere a Biocurentilor