[natuurkunde] inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Moderators: ArcherBarry, Drieske, Fuzzwood

Berichten: 19

inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Hallo, ik ben me aan het voorbereiden voor mijn toelatingsexamen geneeskunde. Ik kom nu de volgende oefenopgave tegen waar ik niet uitkom. Er is een plaatje getekend van een Spanningsmeter (met een plus en een min kant) dat aangesloten is op een mens via 2 elektrodes. Dit moet eigenlijk een ECG apparaat voorstellen.  De weerstand tussen die twee elektrodes bedraagt 1kilo ohm.  De vraag is nu: "hoe groot moet de inwendige weerstand van de spanningsmeter zijn om een goede ecg te kunnen maken?". Antwoordmogelijkheden: 1) veel kleiner dan 1 k-ohm 2)ongeveer gelijk aan 1 k-ohm, of 3) Veel groter dan 1k-ohm. Het antwoord staat erbij, maar kan het niet goed beredeneren waarom dat zo is. 

Wie kan mij uitleg geven / op weg helpen?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.
Gebruikersavatar
Berichten: 482

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Ik zou stellen: je wilt het signaal versterken, dus veel groter.
 
U=I*R
Van het hart: 0,001 Volt = I * 1000 Ohm  -->  I = 0,000001 A
Op de meter: 10 Volt = 0,000001 A * 10000000 Ohm

Berichten: 19

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Dank voor het antwoord. Waarom zou je het signaal willen versterken? Als het signaal gelijk blijft, werkt het dan ook? Overigens is het antwoord inderdaad 'veel groter'.

Gebruikersavatar
Berichten: 482

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Een grafiek plotten van een schommeling tussen 0,001 en 0,005 Volt is nou eenmaal lastiger dan tussen de 10 en 50 Volt, of hoeveel het dan ook is.
 
Het zou in principe wel kunnen, maar kennelijk is het makkelijker om een signaal te versterken en de vorm/verloop hiervan te behouden, dan dusdanige nauwkeurige meetapparatuur te maken.

Berichten: 19

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

ok, bedankt. ik weet niet of al die kennis nodig is om de vraag te beantwoorden. Normaal zou het kennen van de formule  U=I*R en het kennen van de verschillen tussen serie- en parallelschakelingen, voldoende moeten zijn om deze vraag te beantwoorden. Hier lijkt me een serieschakeling aan de orde. Ik zal kijken of ik het plaatje even kan tonen, dat maak het wellicht wat duidelijker.

Berichten: 19

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Bijgaand het plaatje met de opdracht
Bijlagen
IMG_0319.JPG
IMG_0319.JPG (84.84 KiB) 21 keer bekeken

Gebruikersavatar
Berichten: 1.710

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

bij Ri=100k wijst de voltmeter 1V aan als tussen de elektrodes een spanningsverschil van 10mV staat.
(versterkingsfactor =Ri/R)
Moeders tred is uit alle andere te herkennen

Gebruikersavatar
Berichten: 4.122

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Door het parallel schakelen van een spanningsmeter aan de inwendige weerstand van het lichaam zal de spanning tussen de twee elektrodes op het lichaam uiteraard afnemen. Maar omdat je de processen in het lichaam bij een meting zo min mogelijk wilt verstoren zal de inwendige weerstand van je spanningsmeter dus veel groter moeten zijn dan de inwendige weerstand van het lichaam zoals gemeten tussen de twee elektrodes.


Berichten: 19

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Professor Puntje schreef: Door het parallel schakelen van een spanningsmeter aan de inwendige weerstand van het lichaam zal de spanning tussen de twee elektrodes op het lichaam uiteraard afnemen. Maar omdat je de processen in het lichaam bij een meting zo min mogelijk wilt verstoren zal de inwendige weerstand van je spanningsmeter dus veel groter moeten zijn dan de inwendige weerstand van het lichaam zoals gemeten tussen de twee elektrodes.
Dat is een duidelijk verhaal. Maar is dit geen serieschakeling? Er gaat na aanbrengen van de 2 electroden, toch een signaal vanuit het hart 1 kant op door de ECG, en vervolgens weer verder naar het hart?

Gebruikersavatar
Berichten: 4.122

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Ik zou als elektrotechnicus van het onderstaande vervangschema uitgaan:
hart.png
hart.png (7.56 KiB) 27 keer bekeken
De spanningsmeter moet dan nog aan de elektroden worden verbonden.
 
Maar ik ben geen medicus...

Berichten: 19

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Professor Puntje schreef: Ik zou als elektrotechnicus van het onderstaande vervangschema uitgaan:
Afbeelding hart.png
De spanningsmeter moet dan nog aan de elektroden worden verbonden.
 
Maar ik ben geen medicus...
Maar je gaat dan uit R1+R2+R3 is gelijk aan de R van de spanningsmeter? Anders ben ik bang dat ik het nog steeds niet begrijp... 

Gebruikersavatar
Berichten: 4.122

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Ik zie nu dat er niet genoeg bekend is om mijn vervangingsschema te kunnen gebruiken. Op grond van de <b>stelling van Thévenin</b> mogen we dat verder vereenvoudigen tot:
hart2.png
hart2.png (6.07 KiB) 21 keer bekeken
Hierin is Uh' een fractie van de hartspanning, en is R' de weerstand zoals gemeten tussen de elektroden.

Gebruikersavatar
Berichten: 1.710

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Voor medische toepassingen gebruikt men vaak de instrumentatieversterker.
Instrumentatieversterker.jpg
Instrumentatieversterker.jpg (37.82 KiB) 21 keer bekeken
Deze heeft een aantal voordelen:
  1. Een praktisch oneindig hoge ingangsweerstand ,dus de versterker vormt geen belasting voor het te meten circuit.
  2. Instelbare (hoge) spanningsversterking, zodat ook zeer kleine spanningsniveaus zichtbaar gemaakt kunnen worden.
  3. Omgevingsstoringen (bijvoorbeeld 50Hz brom) worden onderdrukt, dus een goede signaal/ruis verhouding!
Moeders tred is uit alle andere te herkennen

Gebruikersavatar
Berichten: 4.122

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

@ ukster
 
Is dat hartje een stroombron? Anders klopt de (totale) weerstand tussen de elektroden niet...

Gebruikersavatar
Berichten: 1.710

Re: inwendige weerstand electrocardiogram berekenen

Zoals het is getekend is het een  stroombron!
Maar als je het wil zien als een spanningsbron,dan is de vervangingsweerstand 1k
Maar voor de meting zal het weinig uitmaken. je wilt tenslotte het spanningsverschil tussen de elektrodes meten
Moeders tred is uit alle andere te herkennen

Reageer