25
FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

FYS 4250

Page 2: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Medical instrumentation, intensive care unit

Page 3: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Operating room

Page 4: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Approaches

• Physicians• Physicists, engineers• Researcher• Patients• Functions: diagnostic, therapeutic, support• Invasive / non-invasive• Technology: electromagnetic, optical,

mecanical

Page 5: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Page 6: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Unit of measurement, SI system

U = 5 volt

U is the quantity

5 is the dimension figure

[volt] is the unit

Examples of non SI-units: bar, psi, inch, yard, degrees Fahrenheit, miles, gallon

Page 7: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Interfering modifying desired

Page 8: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Example: modifying,

interfering input

Page 9: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Regulation systems of the body

Page 10: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Servo loop

Page 11: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Servo (negative feedback)

ddf

d xGH

Gy

+=

1Eq.1.3

y = output xd = desired input Gd = gain Hf = part of y back to input

d

dd H

xyG →∞→ ,

Page 12: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Biostatistics

• Sensitivity high → high true positive

• Specificity high → high true negative

Page 13: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Output

Input

Output

Input

(a) (b)

(a) Linear system fits the equation y = mx + b. (b) Nonlinear system does not fit the straight line.

Page 14: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Output

Input

Output

Input

(a) (b)

(a)The one-point calibration may miss nonlinearity. (b)The two-point calibration may also miss nonlinearity.

Page 15: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Sensorsignal

Measurand

A hysteresis loop The output curve obtained when increasing the measurand is different

from the output obtained when decreasing the measurand.

Page 16: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

(a) (b)

Precision, (a) low, (b) high

Page 17: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Accuracy: (a) low, (b) high

(a) (b)

Page 18: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Sensitivity

Drifting

Page 19: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Linearity

Page 20: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Dynamic systems

The medical variable to be measured will normally vary as a function of time

The statical and dynamical properties of a measurement instrument can be described with a differeintial equation, usually limited to a 2. order like:

a2d2y/dt2 + a1dy/dt + a0y(t) = b2d2x/dt2 +b1dx/dt + b0x(t)

input x(t), output y(t)

Page 21: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

0. order system, static, no energy

storing

Page 22: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

1.order system, one energy

storing element, relaxation

Page 23: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

2.order system,two energy

storing elements, swinging system

Page 24: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

2.order system, blood pressure monitoring

Page 25: FYS4250Fysisk institutt - Rikshospitalet FYS 4250

FYS4250 Fysisk institutt - Rikshospitalet

Teknology:How to Design, constructProduce, marketMedical equipment