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Biomedical Instrumentation 6 주차. 제출일 : 2014.04.20 2011103751 김소연. Index. Ⅰ. Electrode ⅰ. Pt 와 Carbon 전극 ⅱ. Ag/ AgCl 전극 Ⅱ. 전극의 Equivalent Circuit Model Ⅲ. 전극의 전기적 특성 측정 ⅰ. DC 전압에서 측정 ⅱ. AC 전압에서 측정 Ⅳ . 전극을 이용한 생체전위의 측정. Ⅰ. Electrode ⅰ. Pt 와 Carbon 전극. > 2[V]. V.
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Biomedical Instrumentation6주차 제출일 : 2014.04.20 2011103751 김소연
Index Ⅰ. Electrode ⅰ. Pt 와 Carbon 전극 ⅱ. Ag/AgCl전극 Ⅱ. 전극의 Equivalent Circuit Model Ⅲ. 전극의 전기적 특성 측정 ⅰ. DC전압에서 측정 ⅱ. AC전압에서 측정 Ⅳ. 전극을 이용한 생체전위의 측정
Ⅰ. Electrode ⅰ. Pt 와 Carbon 전극 > 2[V] V + - , 는산화-환원 반응에 개입하지 않는다. Cathode(음극) Anode(양극) Charge carrier의 역할이 바뀐다! • Carbon 전극은 부식되고 Pt 전극은 그대로이다. • 만약DC 전압을 AC 전압으로 바꾸면 나타나는 현상이 번갈아 바뀌며 반복된다. • Pt 전극과 Carbon 전극은 좀 더 Capacitive 하다. • ⇒Charge double layer를 직접 지나가는 Charge carrier가 없기 때문 (물이 분해 될 뿐)
Ⅰ. Electrode ⅱ. Ag/AgCl전극 > 0.1[V] V + - : Current Flow에 의해 (Electric Field 결려서) Cathode(음극) Anode(양극) 은이 늘어남 (표면이 점점 은색으로 변화) 표면 흡착 • Anode 쪽의 암갈색 층이 점점 두꺼워 진다. • Ag/AgCl전극은 좀 더 Resistive 하다. • ⇒Charge double layer를 직접 지나가는 Charge carrier가 있기 때문() • (전극에서 가 다시 전극으로 직접 가기 때문에 전류가 흐른다.) 마치 도체에서 전류가 흐를 때 전자가 직접 이동하듯이
Ⅰ. Electrode *비가역적 현상 다시본디의상태로돌아갈수없는성격을띤것. • 신호 측정(Biopotential전압측정) • ① 전류가 매우 작음 • ② Ag/AgCl을 사용 (다른 것을 사용하면 안 좋다) • 전기 자극 • ① 비교적 큰(mA) 전류가 흐름 • ② Pt 또는 Carbon 전극 사용 (전극의 재질이 변하지 않는 것) • DC 전류 • ① 기포가 발생(Pt와 Carbon의 경우) • ② 비가역적인 현상 • AC 전류 • ① 기포가 거의 발생하지 않음 (주파수에 따라. 빠를수록 발생하지 않음) • ② 가역적인 현상 (전극에 변화가 거의 없음)
Ⅱ. 전극의 Equivalent Circuit Model 전극-전해질이 만났을 때 • Electrolyte resistance at interface + - • Half-Cell Potential • 절대치를 측정할 수 없다 • (항상 두 개로 측정 해야 함) • Polarization effect • Charge double layer(Polarization이 클수록 더 크다) • Pt는 2V 이상의 전압이 흘러야 전류가 흐른다. • Ag/AgCl은 0.1V 이상의 전압이 흘러야 전류가 흐른다. • 측정하는 것은 전압이 작을 수록 좋다. • Carbon은가크다. • Ag/AgCl은 가 작다.(도체같이 직접 가 이동하므로) • 는 용액 농도가 진하면 작아진다.
Ⅲ. 전극의 전기적 특성 측정 Ag/AgCl 전극 측정대상 전극 스폰지 NaCl 용액 등가 회로 V Ag/AgCl기준전극 측정대상 전극 측정 * + - * * 스폰지 용액 *
Ⅲ. 전극의 전기적 특성 측정 참고 ) 저항 측정 + Amp - 측정 C 생성 주입 모든 주파수에서 이상적일 때 하지만 실제 실험하면 주파수가 커질 수록 커패시터가 생긴다 C 생성 0
Ⅲ. 전극의 전기적 특성 측정ⅰ. DC전압에서 측정 DC 전압 측정 시의 등가회로 ⇒내부의 소자 무시 * V *
Ⅲ. 전극의 전기적 특성 측정ⅱ. AC전압에서 측정 AC 전압에서Impedance 측정 ⇒동일주파수의 교류 전압만 측정 (dc는 다루지 않는다!) • 음 (NaCl이 진한 용액) • *, *작음 (Ag/AgCl큰 것 이용) V
Ⅲ. 전극의 전기적 특성 측정ⅱ. AC전압에서 측정 AC 전압에서Impedance 측정 ⇒여러주파수에서 계산 0.707 0 V
Ⅳ. 전극을 이용한 생체전위의 측정 RR interval = 1s RA LA R R + Amp - RC HR = 60 bpm HR = Heart Rate bpm = beat per minute
Ⅳ. 전극을 이용한 생체전위의 측정 Amplifier 이전 단계의 등가회로 Contact Impedance Buffer 중요! + - Contact Z와 테브닌 등가저항에 의해 생긴 Loading Effect 제거 신호원에 대한 테브닌 등가저항 Contact Impedance 를측정 뒤 단에 설계 증폭기 + HPF Common mode 전압이 걸림 Buffer 중요! (dc제거용) (두 개 contact Z 의 전압의 차에 의해 생김) 오른다리 전극