Snímání, přenos a zpracování biosignálů Obsah přednášky • Měření elektrických veličin • Obecné vlastnosti signálů • Biosignály I. Elektrická měření El. proud = usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem způsobený elektrickým polem Základní měření: • napětí a proud Další měření: • odpor • kmitočet a perioda, kapacita, útlum kabelu II. Signály Signálem s(t) rozumíme závislost nějaké veličiny s na čase t. • ve většině případů elektrické napětí • zvuk, EM vlnění, číslice • fyzikální podstata není důležitá Dělení signálů Příklad zobrazení spektra frekvence III. Biosignály • Typy biosignálů • Přehled podle typů biosignálů • Vznik aktivních elektrických biosignálů • Snímání aktivních elektrických biosignálů • Přenos signálů • Zobrazení signálů • Typy biosignálů (podle aktivity biologického systému) • vlastní • zprostředkované • Typy biosignálů (podle fyzikálního charakteru) • elektrické • neelektrické Přehled vlastních biosignálů Druh projevu Způsob snímání Diagnostická metoda Mechanické • pohyb • rychlost • tlak • mech. výkon mechanoelektrické měniče spirometrie fonokardiografie tonometrie Tepelné • teplota těl. jádra • povrchové rozložení • vyzařování IR záření teploměry kapalné krystaly detektor IR záření termometrie kontaktní termografie termovize Aktivní elektrické elektrody EKG, EMG, EEG, ERG Magnetické kvantový magnetometr MKG, MMG, MEG Vnitřní prostředí • pH elektrody monitorování vnitřního prostředí Přehled zprostředkovaných biosignálů Modulovaná veličina Způsob modulace Snímací zařízení Diagnostická metoda Rentgenové záření útlum fotomateriál luminis. stínítko skiagrafie skiaskopie Jaderné záření rozložení aktivity zářiče emise fotonů emise pozitronů scitnilační detektory pohybová scintigrafie gama kamera SPECT PET Viditelné záření odraz, lom oko fotografická kamera videokamera endoskopie videoendoskopie Ultrazvuk odraz změněná frekvence piezoelektrický měnič ultrasonografie dopplerovské metody Elektrický proud elektrická vodivost stimulace elektrody reoplethysmografie chronaximetrie Elektromagnetické pole rezonanční radiofrekvenční puls měřící cívky magnetická rezonanční tomografie Snímání elektrických biosignálů snímače = elektrody měniče: • mechanoelektrické • termoelektrické • fotoelektrické • radioelektrické Druhy elektrod: podle reakce s vodivým prostředím • polarizované = elektrodový potenciál se při průchodu proudu mění v důsledku koncentrační nebo chemické polarizace • nepolarizované = elektrodový potenciál je stálý podle velikosti • mikroelektrody • makroelektrody podle umístění • povrchové • hloubkové Zpracování signálů • zesílení • digitalizace • filtrace Zesilovače signálu • požadavky na zesilovače biologických signálů • velká vstupní impedance • velký zisk • zesílení signálu je dosaženo pomocí tzv. tranzistorového jevu