의공기사 시험에 꼭 나오는 포인트 핵심 요점 정리 5. 의용계측센서

5. 의용계측센서

1절. 여러 가지 의용생체센서

 

1. 저항센서 – 생체현상을 저항의 변화로 바꾸어 이를 전기신호로 바꾸어 주는 센서

(1) 가변저항 센서 : 특정 부위의 변위나 압력의 변화를 접점의 위치 변화로 바꾸면 고정된 점과 이동하는 점 사이의 저항 변화, 직/교류 공통으로 사용, 선형성이 좋고 직선, 회전변위 측정가능, 측정범위가 넓다.

(2) 탄성게이지 : 저항체가 탄성 한계 내에서 변형될 때 직경, 길이, 고유저항이 변하면 저항값이 변한다. 미소한 변위와 압력을 측정, 혈압과 유체의 압력 측정

 

2. 유도성센서 – 인덕턴스 변화

(1) 상호인덕턴스를 이용한 센서 : 두 개의 코일을 같은 축 방향으로 배열하여 위치 변화를 시키면 상호 인덕턴스가 변한다. 변위측정 용이, 코일이 움직인 거리와 유도전압이 반드시 비례하지 않는다.

(2) 자기저항의 변화를 이용한 센서 : 한/두개의 코일은 고정시켜 놓고 코일 안에 자기저항이 큰 물질을 넣거나 빼면 그 움직임에 따라 자기저항이 변하게 된다. 변위측정 용이하나 정밀도가 낮다.

(3) 선형가변 차동변환기 : 한 개의 코일이 두 개의 코일과 대칭되도록 위치하며, 그 사이 철심을 위치시키고 한 방향으로 이동 시키면 전압의 변화, 유도되는 전압의 차이가 나타난다. 넓은 주파수 대역에서 선형성을 나타내며 위상변화를 갖는다. 민감도가 높다.

 

3. 용량성센서 – 변위에 의한 양의 변화를 측정, 커패시터의 정전용량을 측정(C= ), 정전용량을 변화시킬 수 있는 방법 3가지

 

4. 압전센서 – 압전 물질은 압력이 가해지면 전위발생, 전압을 가하면 변형이 생김, 초음파 영상장치에 사용

 

 

5. 온도센서

센서	작동온도 범위	안정성	민감도
금속저항 온도계 서미스터 열전쌍

 

(1) 금속저항 온도계 : 금속판/철사는 온도가 올라감에 따라 비저항이 증가하여 저항이 증가

(2) 서미스터 : 반도체물질은 온도와 저항의 반비례 관계(부특성 서미스터), 소형으로 만들 수 있어 생체 내의 온도나 국부 온도 측정가능

(3) 열전쌍 : 서로 다른 두 금속 접합부 양단의 온도를 다르게 하면 두 접합부 사이 기전력이 유도된다(제벡효과)는 원리를 이용

(4) 화학적 온도 측정

(5) 다이오드 센서 : 온도가 1도 상승할 때마다 2mV감소

(6) 심부체온계

 

6. 광센서 – 광원, 광학 요소들(렌즈, 거울, 빛 차단장치, 광 분배기), 광 검출기로 구성

장점	단점
크기가 작다 하나의 카테터에 여러개의 센서 장착 전기적 위험이 없다 외부 전기적 방해에 영향을 받지 않음 비교를 위한 기준 전극이 필요없다 유연성이 높다 열적으로 안전 저비용/일회용으로 제작가능	주변의 빛에 예민하여 잡음이 발생할 수 있다 계속 조정을 해야 한다 동적신호를 처리하는데 제한이 있다 안정화되는데 시간이 많이 걸린다 반응이 반응물의 양과 위상 그리고 광원의 강도에 비례

 

(1) 비어(Beer)의 법칙 : 물질의 빛의 흡수도는 두께에 비례한다.

 

흡수도 A =

 

(2) 광센서의 응용 (산소포화도 측정) : 한 파장은 Hb, HbO2에서 흡수도 차이가 나는 파장(660nm)이고 다른 한 파장은 Hb이 HbO2보다 흡수도가 조금 작은 자외선 영역(800nm>)의 빛을 이용.

 

7. 화학센서 – 생화학적 분석물질의 농도에 비례하는 전기신호를 제공하는 센서

 

8. 바이오센서 – 생체물질이 특정물질에만 강하게 반응하는 뛰어난 물질 선택성과 고감도의 특성을 갖는다는 것을 이용하여 활설물질을 주입/접촉시켜 알고자 하는 생리 물질을 감지

 

2절. 의용생체센서와 작용

1. 의용생체센서의 특성 – 주파수 특성, 선형성과 동작범위, 오차와 잡음