Esercitazioni del corso di Dispositivi impiantabili attivi

Ic differentivaloriavere 2può 3.2Vo 329.5µAIie Rettile 500 19219.9Vo 3.2Iz MA6.07500RizRe 27.141 2Aut 3642 Oreh 6329.5 101.2 197Auth Ore36 07 10IeRhe 9212.91D 329.5µAPlettri 1mWPB I'RB 54.3µWPe Pe VOIRtOPPURE 1.054mWPa 94.9µ PE 054IRl 27 6.07Ie MASL14Il RlPL 1mW 35IlPg MWRe 500 18.46.07 10PE VOI 19.4mWPgPitPc i 5 Iµ PE 19.4E 9212.91Ri Rt VVo OKvi94.9 3.04e Rgt RcRc 14127 RlULIVO 165mV KO5 iµ 1hLRGESERCIZIO 2Uno stimolatore cardiaco è alimentato da una batteria litio-iodio con capacità di 1.1 Ah.Supponendo che lo stimolatore funzioni in modalità asincrona con una frequenza di 75stimoli al minuto e che, indipendentemente dallo stimolo, assorba continuamente unacorrente di 10 μA, calcolare la massima autonomia dello stimolatore espressa in mesi(approssimati all’intero inferiore), commentando brevemente i calcoli e ettuati. Si sappiache ogni stimolo ha una durata di 0.5 ms e che la corrente di stimolazione ha

Una formarettangolare con intensità pari a 2.5 mA. Si considerino separatamente i casi di funzionamento mono e bicamerale.

Cap = 3600 E1

I consumi fondo di consumo Qst legato alla stimolazione consumo If in secondi f 1 30 iomese 60.60.24 io 25.92 E33

Ist 255 0.5 at Ss pic2 i10 iodisingolo minuto al stimolo in qbatiti 6

Estimo 75 24.30 io 4 05 Emensile consumo totale monocamerale Qst C 29.97 E 1

Toti bicamerale Qst Ft 34.02 E 2

TOT2 Cap Aut 3960 Mesi 1 132 zq.aztote Cap Aut mesi mesi 116.4 1162 tot 2

Se nell'es bic.am fare se è monocamerale specificato o non Farli entrambi

ESERCIZIO 3

Determinare la minima capacità della batteria necessaria per garantire una vita di almeno 108 mesi (30 giorni cadauno) ad uno stimolatore cardiaco funzionamento in modalità D00 con intervallo base di 800 ms, durata dello stimolo pari a 1 ms ed ampiezza dello stimolo pari a 3.5 V, sapendo che l'impedenza dei cateteri in loco è pari ad 1.2 kOhm e che il consumo di base del dispositivo

è pari a 10 μA.
Bicamerale DOOQtot Qft2QsHsee.infeIF 25.92 E1 mese 33.5atIst 10at 1Ss 32I 102.92 µL1Qst E 60.24Oss 30Ss 600.8E46944.84 Ctot 4842.72 E108ape tot4840.72 Ah1.345bat 36004

ESERCIZIO
Un pacemaker eroga uno stimolo a energia pari a 4 μJ della durata di 0.5 ms su
un’impedenza puramente resistiva da 850 Ohm. Sapendo che il condensatore di uscita del
pacemaker ha capacità pari a 15 μF, diagrammare la forma dell’impulso di tensione sul
carico (non vale l’approssimazione ad impulso rettangolare) tarando correttamente gli assi
del gra co e riportando i valori notevoli della tensione con accuratezza di 1 mV.

di succedeschiero cosaR VI VEC 1 iatè
Il tensioneinizialmente carico alla
condensatoreUI te 6SI E dovef RE 850.15 1012.75 ms
Sono diversipossibili approcci

Fisico
Approccio1 Ei EFcarico
Energia alerogata Via VEVI VIEi EEA J4 µ0.52.75
Of vi0.9615432
Vi e fvia_ viE 0.9615432CA 4µs Via 1 0.9
Il via 0.0754342.659VIVF 2.5570.962.659AI

piccolo l'esponenziale0.04 posso approssimarerettaunacon5VI 2.659W3 V2.557z Emsat01.25 o o2 Approccio matematico e.fifatati foatuieE ichat deEat Efffate via efai EyeEffe viralee eE2 103 6412.75Vi Vi 0,910e 7.511700 22 7.070106 Vi4 0.075434Vi 7.5 10 01Vi 2.659 AI V2.659 2.557Vf vi e eEtOtttEYosIosEGERE.ttESERCIZIO 1Un pacemaker utilizza, nello stadio di uscita, un condensatore di capacità pari a 25 microFed eroga energia su un catetere con resistenza serie pari a 1 kOhm. L'impulso di stimolazioneha durata pari ad 1 ms ed il condensatore, inizialmente, contiene energia pari a 50 microJ.Calcolare l'energia ceduta dal condensatore al catetere:
a) considerando l'approssimazione rettangolare dell'impulso di stimolazione
b) considerando la vera forma dell'impulso di stimolazione
c) ricavare l'errore percentuale commesso utilizzando l'approssimazione a rettangolare

Fetch via 2vzii jj ecostSiccome atE ioatIms 4µsIsÈ 2b ve e

0.96084922vi Ie I25Via VEF CEi Et 1.9229e 3.8446.16µF50µs µlineare0.04AIvi VF 3.844EC 4.2100843

ESERCIZIO 2

Sia dato un tessuto eccitabile descritto da una curva intensità-durata con cronassia pari a 0.5ms e reobase pari a 1.5 mA. Calcolare l’energia spesa per il singolo stimolo volendo stimolareil tessuto rispettivamente con durata dell’impulso pari alla cronassia o alla metà della cronassiastessa. Si consideri che la stimolazione sia ottenuta applicando energia minima in ognuno deidue casi è che l’impedenza vista dallo stimolatore sia pari a 1.2 kOhm.

I TIRFR AtI I1 at 3 3IrbIrb 0.5 0Ie 5iEr 10 0 75µLat CrIn 3mAIrbatII RateEn il valoreha minimol'energia5.4µs at ciperErat 2 mA012 Irb 4.5AtaII Rata 6.075E 2 µ3

ESERCIZIO

Uno stimolatore cardiaco è alimentato da una batteria litio-iodio con capacità di 1.3 Ah.Supponendo che lo stimolatore funzioni in modalità sincrona con una frequenza di 82

stimolial minuto e che, indipendentemente dallo stimolo, assorba continuamente una corrente di 16microA, calcolare la massima autonomia dello stimolatore espressa in mesi (approssimatiall'intero inferiore), commentando brevemente i calcoli e ettuati. Si sappia che ogni stimoloha una durata di 0.6 ms e che la corrente di stimolazione ha forma rettangolare monofasicacon intensità massima pari a 3 mA.

46801.3 3600eBAT 6 E41306016.10 2460 472E e3 3QS 3Is 1.8600at MEioe io6 E8 682 3860I 30stime Io 24monocamerale E47 8SlimTOT E 4680Aut 9797.9 mesi mesimesi 47.8bicameraleQF 54 ESlim1 2 23tot 4680Aut mesi86.3 86mesimesi 2354ESERCIZIO 4Sia dato un catetere da cardiostimolazione ventricolare il cui modello presenta unaresistenza serie pari a 820 Ohm, una capacità di elettrodo pari a 25 microF ed una resistenzadi elettrodo pari a 12 kOhm. Disegnare la forma d'onda della tensione sul generatore dicorrente che impone nel catetere un impulso rettangolare di corrente di

un impulso rettangolare di ampiezza pari a 2 V e durata pari a 2ms.

All'inizio cortocircuito Iiscarico è e RsÈVeceVela e Rcircuito Ea e VFregime aperto è RipsT si i generatorispengonoRsRC t tEE tict ce eRs Ripst'è.esÈ ee ÈFars D IIIC'Egrave;Ii IFEilo 4mARs MA2.6932msatI 76 AI usare4 ms non possol'appro simazione0.42 lineareE4 693 MA2A E condensatoreil cominpunto spengoquesto eRsRscaricarsi suCia a eveceict RsCat Rsvele RTie AtR G mVat 653E eeRips653 mVCat MAi 307i50014 2.693 MAi307

ESERCIZIO 2

Lo stadio di uscita di un pacemaker può essere approssimato come un condensatore da 25microF caricato alla tensione iniziale di 5 V messo in serie ad un interruttore ideale. Tale stadio di uscita è collegato ad un catetere che, impiantato, ha resistenza serie pari a 600Ohm e capacità di elettrodo pari a 25 microF. Si trascuri la resistenza di

La polarizzazione è un fenomeno che si verifica quando un impulso elettrico viene applicato a un dispositivo, come un pacemaker. Durante l'impulso, la tensione all'uscita del pacemaker può variare. Di seguito è riportato un diagramma che mostra l'andamento della tensione durante un impulso ottenuto chiudendo l'interruttore per un intervallo di tempo di: