Вопрос 1 

Электробезопасность при работе с электромедицинской аппаратурой (электрические ожоги, электрометаллизация, электрические знаки тока, электрические удары). Методы обеспечения безопасности: защитное заземление и зануление.

Поражение организма электрическим током может произойти в виде электрической травмы или электрического удара.

Электрические травмы- это результат внешнего местного действия тока на тело: электрические ожоги, электрометаллизация кожи, знаки тока.

Электрические ожоги являются следствием теплового действия тока, проходящего через тело человека или следствием действия электрической дуги, возникающей при коротком замыкании в установках с напряжением свыше 1000 вольт.

Электрометаллизация кожи происходит при внедрении в кожу мельчайших частиц расплавленного под действием тока металла.

Электрические знаки тока представляют собой поражение кожи в виде резко очерненных округлых пятен, возникающие в местах входа и выхода тока из тела при плотном контакте с находящимися под напряжением частями.

Электрические удары-это возбуждение тканей организма под действием тока, сопровождающееся судорожным сокращением мышц. Электрические удары могут вызвать тяжелые повреждения внутренних органов: сердца, легких, центральной нервной системы и др. В результате электрического удара может наступить расстройство сердечной деятельности(нарушение ритма, фибрилляции желудочков сердца), расстройство дыхания, шок, в особо тяжелых случаях приводящие к смертельному исходу.

Методы обеспечения безопасности:

Электросеть может быть построена по различным схемам:А)с изолированной нейтралью  Б)с глухозаземленной нейтралью

Защитное заземление-это надежное соединение прибора или его части с землей. Сопротивление защитного заземления, применяемого при эксплуатации электромедицинской аппаратуры не должно быть более 4 Ом. При наличии заземления ток на участке корпус-земля бедет разветвляться, и поскольку сопротивление заземления 4 Ом, а человека-около 1000 Ом, то ток, проходящий через человека при наличии защитного заземления, оказывается значительно меньше, чем при отсутствии заземления.

В цепях с глухозаземленной нейтралью защитное заземление менее эффективно. Для обеспечения сохранности аппаратуры и электробезопасности в таких цепях применяют зануление.

Зануление-это соединение корпуса прибора с заземленной нейтралью( иными словами, с нулевым проводо). При наличии зануления в случае соединения цепи с корпусом в подводящих проводах возникает сильных ток, приводящий к перегоранию плавких предохранителей и выключению апперета.

Вопрос 2

Хар-ка защиты электромедицинской аппаратуры:

Назначение и условия применения электромедицинской аппаратуры определяют ту или иную степень защиты пациентов и обслуживающего персонала от поражений электрическим током. Установлены следующие четыре степени защиты:

Н-с нормальной степень защиты(лабораторные приборы, стерилизаторы и др.;

В-с повышенной степенью защиты( электрокардиографы, ультразвуковые аппараты и др.);

ВГ- отличается от степени защиты В наличием изолированной рабочей части(низкочастотная электролечебная аппаратура, стимуляторы и др.);

СГ-с наивысшей степенью защиты при изолированной рабочей частью(внешние электрокардиостимуляторы, измерители давления в полости сердца и др.).

Рабочая часть прибора- совокупность его частей, предназначенных для рабочего контакта( электрического и механического) с телом пациента.

По способу защиты пациентов и обслуживающего персонала от поражения током аппаратура с питанием от внешних источников делятся на 4 класса:

Класс 01-дополнительная изоляция рабочей части, неавтоматическое заземление;

Класс I-дополнительная изоляция рабочей части и автоматическое заземление;

Класс II-дополнительная изоляция всех цепей питания и отсутствие защитного заземления;

Класс III-питание от изолированного источника тока с переменным напряжением не более 24 вольт или постоянным напряжением не более 50 вольт при отсутствии внешних и внутренних цепей с более высоким напряжением.

Вопрос 3

Надежность- способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени.

Основные категории надежности:

1)безотказность работы

Она оценивается экспериментально отношением числа N работающих (не испортившихся) за время t изделий к общему числу No испытывавшихся изделий:  P(t)=N(t)/No

2)интенсивность отказов лямда(t)

Этот показатель можно выразить как отношение числа отказов dN к произведению времени dt на общее число N работающих элементов:     Лямда = -dN/N* dt

Таким образом, при постоянной интенсивности отказа получаем экспоненциальный закон изменения со временем вероятности безотказной работы. Этот закон можно использовать для оценки надежности аппаратуры.

В зависимости от возможных последствий отказа в процессе эксплуатации медицинские изделия подразделяются на 4 класса:

А- изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента или персонала. К изделиям этого класса относятся приборы для наблюдения за жизненно важными функциями больного, аппараты искусственного дыхания и кровообращения и др.

Б- изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма или окружающей среды, не приводящее к непосредственной опасности для жизни пациента или персонала, либо вызывает необходимость немедленного использования аналогичного по функциональному назначению изделия, находящегося в режиме ожидания. К таким изделиям относятся системы, следящие за больными, аппараты для стимуляции сердечной деятельности и др.

В- изделия, отказ которых снижает эффективность или задерживает лечебно-диагностический процесс в некритических ситуациях, либо повышает нагрузку на медицинский или обслуживающий персонал, либо приводит только к материальному ущербу. К этому классу относится большая часть диагностической и физиотерапевтической аппаратуры, инструментарий и др.

Г- изделия, не содержащие отказоспособных частей. Электромедицинская аппаратура к этому классу не относится.

Вопрос 4.

Электрическим импульсом называется кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. Повторяющиеся импульсы называют импульсным током.

Umax – макс.значение напряжения;t – время;tф – длит-ть фронта импульса;tcp – длит-ть среза импульса;tи – длит-ть импульса;tga – крутизна фронта импульса.

Виды импульсов:

- видеоимпульсы - это электрические импульсы тока или напряжения, которые имеют постоянную составляющую, отличную от нуля;

- радиоимпульсы - это модулированные электромагнитные колебания;

Длительность импульса – интервал времени,в течение которого сила излучения полупроводникового излучателя больше или равна половине ее макс.значения.

Крутизна фронта импульса тока опред-ся скоростью вступления в процесс общего перемещения все новых и новых ионов.Крутизна напряженности поля определяет скорость сообщения этим ионам дополнит.энергии,определяет изменение скорости их взаимного перемещения.

Скважность – отношение периода следования(повторения) электрических импульсов к их длительности.Определяет соотношение между пиковой и средней мощностью импульсов напряжения или тока,что необходимо учитывать при выборе режима эксплуатации радиоэлектронных устройств.

Коэффициент заполнения импульсов – это отношение кол-ва импульсов высокой частоты в единицу времени к кол-ву импульсов низкой частоты в эту же единицу времени.Высокочастотные импульсы заполняют низкочастотные,как несущая заполняет модулирующий сигнал при амплитудной модуляции.

S=T/t=1/D,где S – скважность,D – коэфициент заполнения,T – период импульсов,t – длительность импульса.Прохождение прямоугольного импульса через различные цепи:

а) дифференцирующая цепь

Если на вход такой цепи поступают прямоугольные импульсы напряжения, то форма импульса на выходе зависит от соотношения времени, необходимого для зарядки конденсатора = R  С и длительности импульса tи.

При << tи конденсатор заряжается в начале импульса и разряжается в конце. При этом получаются два кратковременных импульса разного знака.

При >> tи конденсатор успевает зарядиться частично. Форма импульса изменяется только в начале и конце.

б) интегрирующая цепь

Поступившие на вход прямоугольные импульсы напряжения вследствие заряда конденсатора в начальной части импульса и разряда его в конце, создают на выходе постоянно нарастающую и постоянно спадающую формы.

Вопрос  5.

ЭЛЕКТРОМАГНИ́ТНЫХ ВОЛН ШКАЛА́, шкала физических величин, представляющих собой непрерывную последовательность частот и длин волн электромагнитных излучений, характеризующих распространяющееся в пространстве электромагнитное поле

Т.к. электромагнитные волны разных частот оказывают различное действие на организм человека и животных и имеют различные св-ва,то вся шкала условно подразделяется на 6 диапазонов:радиоволны(длинные,средние и короткие),инфракрасные,видимые,УФ, рентгеновские волны и гамма-излучение.

Клас-я частотных интервалов,применятая в медицине.

1.Низкие(НЧ) – до 20  Гц

2.Звуковые(ЗЧ) – 20 Гц-20КГц

3.Ультразвуковые(УЗЧ) – 20 КГц – 200 КГц

4.высокие(ВЧ) – 200 КГц-30 МГц

5.Ультразвуковые(УВЧ) – 30-00 МГц

6.Сверхвысокие(СВЧ) – свыше 300 МГц.

Зависимость действия на организм переменного тока от частоты.

При НЧ,ЗЧ и УЗЧ переменный ток,как и постоянный,оказывает раздражающее действие на биол.ткани.Это обусловлено смешением ионов р-ров электролитов.их разделением.изменением их концентрации в разных частях клетки и межклеточного пространства.Пороговое значение тока проводимости.вызывающего возбуждение ,зависит от частоты тока,а в диапазоне 0,1-3,0 КГц пороговое значение тока пропорционально корню квадратному от частоты тока.а в диапазоне 5-100 КГц – пропорционально частоте.

Приложением переменного тока частотой свыше 3 КГц практически не удается возбудить нервы и мышцы.При непостредственном действии на нервы и мышцы этот частотный предел отодвигается к 200 КГц,но ткани на этой частоте возбуждаются только сильным током.

Возбуждение нервов и мышц под действием электромагнитных полей служит биофиз.механизмом электротравмы.Ее причиной может быть как постоянный.так и переменный ток.Вызванные несвоевременно и в ритме.не свойственном организму.процессы возбуждения нарушают норм-ю жизнедеятельность.Особенно опасны такие на рушения в сердце,дых.мускулатуре.ЦНС.Наибольшую опасность при этом представляет область между 30 и 300 Гц.

Поражающий эффект определяется не напряжением,приложенным к телу человека.а током,протекающим через него за определенное время.Поэтому не долждно удивлять поражение человека электрическим током,текущим под напряжением 12 В.

Действие на организм электромагнитных полей не вызывает заметного нагрева тканей,т.к.тепловая энергия,поглощаемая при этом тканями,меньше метаболической теплопродукции.

Механизм действия эл. и магнит. полей токов ВЧ на орг-м.

В отличие от р-ции орг-ма на электромагнитные поля низкой частоты,высокочастотные биол.эффекты электромагнитных излучений обусловлены тепловой энергией,выделяющейся в подвергшихся облучения тканях.

В диапазоне 1-300 Мгц мех-мы взаимодействия электромагнитных полей с организмом определяется как током проводимости,так и током смещения,причем на частоте порядка 1 МГц ведущая роль принадлежит току проводимости, а на частотах более 20 МГц – току смещения.Выделяемая теплота при этом зависит от диэлектрической проницаемости тканей,их удельного сопротивления,частоты электромагнит.колебаний.Подбирая частоту,можно осуществлять термоселективное воздействие.

Кроме теплового эффекта возможно атермическое действие.Электромагнитные колебания и волны при совпадении их частоты с частотой собственных колебаний молекул приводят к разрыву хим.связей и образованию свободных радикалов.

В основе биофиз.мех-ма  действия постоянного магнитного поля лежит его действие на воду,которая в большом кол-ве нах-ся в тканях.Вода диамагнитная.она не имеет собственного магнитного момента и приобретает его под действием магнитного поля.В жидкой воде есть структуры,сходные со структурой льда – кластеры.Время жизни кластера 10-11-10-12 секунд.Они то возникают,то исчезают.

В обычной жидкой воде одновременно существуют плотно упакованная и квазикристаллическая вода.При помещении воды в постоянное магнитное поле происходит сдвиг в сторону образования квазикристаллической воды.Это уменьшает растворимость в-в,изменяет проницаемость клет.мембран,конформацию белков.

Мех-м действия импульсных токов на орг-м.

Живые орг-мы и все клетки обладают способностью отвечать на воздействие импульсными токами или нарушением своего состояния,или изменением своей структуры,или усилением или ослаблением своей актив.деят-ти и т.д.

Т.к.специфическое физиологическое действие электрического тока зависит от формы импульсов,то в медицине для стимуляции ЦНС,мыш.-нерв. Системы,сердечно-сосудистой системы и т.д. используют токи с различной временной зависимостью.

Вопрос 6 

Постоянный ток I=0.1 А и переменный ток низкой частоты уже смертельны для человека. Токи же высокой частоты до 2-3А можно пропускать через человека. Они оказывают только тепловое действие.

Дарсовализация- метод лечения с использованием переменного тока частотой 100-400 КГц. При этом используется напряжение 1000-10000В и токи особой фотрмы силой несколько миллиампер. При дарсонвализации производится воздействие через кожуи доступные слизистые оболочки слабым высокочастотным разрядом, который образуется между поверхностью тела и электродом в виде фигурного стеклянного баллна с разряженным воздухом.

Действующим фактором при этом являются импульсный высокочастотный ток и электрический разряд. Такие токи вызывают функциональные  изменения в центральной нервной системе. Они благоприятно влияют на плохр заживающие раны и язвы,устраняют боли в сердце, головные боли. При этом наблюдается понижение кровяного давления.

Тепловой эффект высокочастотных полей используется в качестве лечебного средства. Среди методов высокочастотной электротерапии различают диатермию, УВЧ-терапию и микроволновую терапию.

При диатермии применяют ЭМП частотой 0,5-2,0 МГц. Биологический эффект определяется электриеской составляющей ЭМП, т.к. электроды имеют пластинчатую форму и накладываются через прокладки, смоченные физиологическим раствором, непосредственно на кожу человека. Количество теплоты, выделяющееся при этом в облучаемой ткани, можно вычислить по формуле: Q=J2*p(po)

где J - плотность электр. тока; ро- удельное сопротивление ткани.

Метод диаметрии в настоящее время в чистомвиде не применяется, т. к. при плохом контакте электродов с телом пациента есть возможность получения сильныхожогов. Поэтому в клинике распространены частные методики диатермии: диатермокоагуляция и диатермотомияя.

Вопрос 6 

Метод индуктотермии основан на применении ЭМП частотой 10-15 МГц. Пациент при этом находится в зоне несформировавшейся волны, ноэлектрод при индуктометии имеет форму катушки. В связи с этим биологический эффект (гипертермия) определяется магнитной составляющей ЭМП.

По д действием магнитного поля в тканях возникаю вихревые токи, нагревающие объект облучения. Выделяющееся в нем теплоорпеделяется по формуле Q=k*омега в квадрате /ро *В в квадрате,где омега-циклическая частота,ро-удельное сопротивление ткани,В-индукция магнитного поля,к-коэф=т пропорциональности

Обычно при индуктотермии применяется местное воздействие на орган переменным магнитным полем с использованием катушки из толстого электр. провода(индуктора).

При этом вознивают замкнутые вихревые токи. Индуктор выполняется в виде охватывающей конечность спирали (соленоида). Таокй индуктор применяется для воздействия на суставы конечностей. Возможен индуктор в виде плоской спирали, налагаемой на поверхность тела.

Для УВЧ-терапии применяют ЭМП частотой 40-50 МГЦ. Как и в предыдущих методах, пациент находится в зоне несфоормировавшейся волны. Поскольку электроды имеют форму пластин и изолированы от тела человека, биол. действие обусловлено электр. составляющей ЭМП, причем тепло образуется под действием тока проводимости (Q=k*E2/ po E-напряженность электр. тока), так и  тока смещения (Q....) Тем не менее при УВЧ- терапии вклад тока смещения в тепловой эффект значительно преобладает анд вкладом в него тока проводимости.

В электр. поле УВЧ диполи стремятся следовать за изменением направления электр. поля и совершают колебания с частотой колебаний поля. Между отдельными диполями диэлектрика действуют силы взаимого притяжения. Для преодаления этих сил внешнее поле совершает работу, следствием чего является нагревания  диэлектрика.

В отличие от диэлектриков, в растворах электролитов имеются свободные электр. заряды - ионы. В пле УВЧ ионы придут в колебание с частотой, равной частоте поля. За счет энергии электр. поля произойдет нагревание раствора.

Вопрос 7

Термическое действие полейСВЧ на организмчеловека связано с релакчацией молекул и током проводимости.

Ощущение тепла  (тепловой порог) возникает при интенсивности поля СВЧ порядка 10 мВт/см2. Болевой порог возникает при интенсивности 0,6-0,8 Вт/см2

Атермическое действие поля СВЧ: при определенных частотах возникает явление резонанся и рвутся водородные связи,измен-ся ориентация ДНК и РНК. Это действие проявляется даже при интесивностях ниже теплового порога

Вопрос 8 .

 В основе биофиз механизма действия постоянного магнитного поля лежит его действие на воду, которая в большом кол-ве находится в тканях. Вода диамагнитная. Она не имеет собствееного магнитного момента и приобретает его под действием магнитного поля.  В жидкой воде есть структуры, сходные со структурой льда - кластеры. Время жизни кластера 10-11-10-12 сек. Они то возникают, то исчезают.

В обычной жидкой воде одновременно существует плотно упакованная и квазикристаллическая вода. При помещении воды в постоянное магнитное поле происходит сдвиг в сторону образования квазикрасталлической воды. Это уменьшает растворимость веществ, изменяет проницаемость клеточных ембран, конформацию белков.

Вопрос 9 

Масштаб реального времени - характеристика скорости обработки информации, протекающий в темпе, обеспечивающем обслуживание некоторого внешнего процесса, не зависящего от вычислительной машины. Приминительно к медицине - выдача обработанной информации со скоростью, необходимой для обслуживания лечебно-диагностического процесса.

Блок-схема  и принцип работы диагностического прибора:

Б - больной; СМИ- средства съема медицинской информации; УБП- усилитель биопотенциалов; УОР - устройство отображения и регистрации информации; СО- система обработки мед.информации; УУ- управляющее устройство; СУ - сигнализирующее устройство; ИУ- исполнительное уствойство.

СО и УУ входят в состав микропроцессора. Микропроцессор - это специализированное вычислительное устройство, которое запоминает информацию о больном, сравнивает ее с эталоом и ставит вероятностный диагноз либо дает функциональную характеристику деятельности того или иного органа. Кроме того, микропроцессорможет управлять работой сигнализирующего устройства, выдающего световой или звуковой сигнал при выходе регистрируемого параметра за угрожающие пределы, или работой исполнительного устройства, например, автоматического инъектора, который в автоматическом режиме может вводить тот или иной лекарственный препарат.

Вопрос 10

Электроды - средства съема электр.информации

Основные требования:

1- Низкое переходное сопротивление электрод-кожа. Для сухой кожи это сопротивление состовляет порядка 100 КОМ.

2-  Электроды должны иметь минимальные размеры, так как в противном случае они будут ухудшать информативность сигнала и его помехозащищённость

3) Отсутствие поляризации электродов. Поляризация в этом случае -  возникновениеразности потенциалов между электродом и электролитом. Лучшими в этом случае являются неполяризуюшиеся электроды

4) Низкая стоимость электродов

5) Возможность быстрой фиксации и съема

Классификация

1 электроды для кратковременного применения

а) плоский э б) электрод- присоска в) пищеводный электрод  г) инъекционный э

2 э. для длительного применения а)чашеобразный

б) игольчатый  в) винтовой  г) э. из стелкообразного углерода  д)э. из токопроводящей эмульсии

3 э. для экстренного применения  а) многоточечный э

б) э-присоска

4 э. для динамического наблюдения

Вопрос 11 

При уменьшении переходного сопротивления увеличивается сигнал,к-рый подается на усилитель биопотенциалов

Существует несколько способов уменьшения переходного сопротивления «электрод кожа»

- подбор материала электрода. При этом используют благородные металлы:золото,платину,серебро ит.д.,которые плохо окисляются. Окислители металлов явл диэлектриками. Поэтому электроды их хорошо окисляющихся металлов стараются не использовать.

- использование специальных прокладок между электродами и кожей,смоченных токопроводящими пастами или шампунями

- увеличение поверхности электродов. При этом если  R=ро*l/s, где ро-удельное сопротивление,l- длина электрода, эс-площадь соприкосновения с кожей,то при увеличении площали соприкосновения R будет уменьшаться.

Переходное сопротивление зависит от типа металла электрода p, площади

соприкосновения электрода с кожей S, свойств кожи.

Для чистой сухой кожи R =1·106 Ом =1 МОм. Марлевая прокладка, смоченная физраствором снижает сопротивление до 10 кОм. Электропроводящие пасты снижают еще больше.  Увеличение площади контакта электрода с кожей тоже снижает Ri, но при этом ухудшается локализация источника биопотенциала и возрастают помехи в регистрации.

Вопрос 12

Многие мед параметры явл неэлектрическими,поэтому их нельзя снять с помощью электродов. Для таких регитсраций служат датчики. Датчики- это специальные устройства,преобразующие неэлектрические сигналы в электрические на уровне,необходимом  для регистрации.

Классификация датчиков:

1- Техническая класс-ция(по техн принципу преобразования параметра в электр сигнал)

А) генераторные(активные) Изменение регистрируемого сигнала приводит к возникновению или изменению ЭДС(не требуют внешнего источника питания)

Б) параметрические(пассивные) Изм-е рег-мого сигнала приводит к изм-ю параметров(требуют внешнего источ питания)

В) энергетические(активные и пассивные) Они сами активно воздействуют на органы  и ткани.эти датчики создают немодулированный энергетический поток в организме,к-рый модулируется измеряемым параметром.

2-Физическая класс-ция (какой физ з-н лежит в основе преобразования)

А) генераторные(активные) 1-термоэлектрический,2-пьезоэлектрический,3-индукционный

Б)параметрические(пассивные) 1-термисторный2-емкостной,3-тензорезистрорный,4-индуктивный

В) энергетические(акт и пас)1-фотоэлектрический,2-ультразвуковой

3 Мед класс-ция( по применению датчиков)

Датчики температуры тела,2-д-ки параметров с-мы дыхания,3-д-ки параметров с-мы кровообращения,4-д-ки пар-ов с-мы тканевого обмена

Вопрос 13

1-чувствительность датчика-отношение изменения выходного электрического сигнала к вызвавщему его изм-е входного параметра,измеряемого датчиком. G=дельта y/дельта x,где дельта у-соответсвующее изм-е вых электрич сигнала, дельта х –изме входн неэлектрич сигнала.

Чувствительность датчика определяется по амплитудной хар-ке датчика(зависимость величины выходного сигнала(электрического) от величины входного(неэлектрического)сигнала. Чувст-сть,как метрлогическая хар-ка датчика,опре=ся на линейном участке амплит хар-ки.

АВ-линейный участок хар-ки

2-динамический диапазон-диапазон изм-я входной величины,в к-ром она воспроизводится в электрческий сигнал бес искажения. M=x max/x min,   m > или =10  - наиболее распространнеый динамический диапазон для датчика.

Вопрос 13

3-Линейность датчика. Чем длиннее прямолинейный участок хар-ки,тем больше линейность датчика.

4- время реакции датчика(тау)-минимальный промежуток времени, втечение к=рого происходит установление выходной величины,при скачкообразном изм-и входной величины. Т.к. в мед приборах допустимы 30 процентные искажения,то на практике под временем реакции датчика понимается промежуток времени,в течение к-рого выходной сигнал достигает 0,67 У уст при скачкообразном изм-и входного сигнала тау=Т( при У=0,67Ууст)-время реакции датчика

Зная время реакции датчика,можно определить его частотный дипазон. fнижн=0, fверхн=1/тау

5-коэффициент нелинейных искажений. Определяется по амплитудной харке датчика. Кн.и.=(Уном-Уреал)/Уном*100 процентов

6-Стабильность датчика(дельта)- неизменность выходной величины при неизменности входной величины. Х-конст отсюда У-конст

7-погрешность датчика(дельта) Датчик искажает информацию. Величина погрешности датчика зависит от: старения датчика(сигма1); влияния окр среды(сигма 2;погрешности имерительного прибора(сигма3);нестабильности источника питания  (сигма 4) и т.д. дельта-сигма1+сигма2+сигма3+…сигма н

Вопрос 14  

Термисторные датчики. Применяются для измерения температуры человеческого тела. В качестве датчиков применяются проволочные и полупроводниковые терморезисторы. В основу работы терморезисторов положена зависимость их сопротивления от температуры. Эта зависимость хар-ся величиной температурного коэффициента сопротивления(ТКС)При положительном ТКС с возрастанием температуры возрастает сопротивление,при отрицательном ТКС зависимость обратная.

Для полупроводникового резистора(термистора) R=R0(1-at0) Изменение температуры среды,приводит к имз-ю сопротивлению датчика. Это изм-е сопротивления с помощью внешнего источника питания с напряжением U преобразуется в соответствующее изм-е величины электрического тока.Данный датчик явл-ся параметрическим(пассивным)

Индуктивные датчики. Преобразуют изм-е перемещения или авления в имз-е индуктивности. Изм-е индуктивности прведет к изм-ю индуктивного сопроивленияю ХL=омегаL.  По з-ну Ома для цепи переменного  тока это изм-е индуктивного сопротивления может быть преобразовано в величину переменного тока  ~I=~U/Xc  Пассивный датчик

Индукционные датчики. Принцип д-я таких датчиков основан на явлении электромагнитной индкции.Конструктивно такие датчики представляют катушку с намагниченным ферромагнитным сердечником. При перемещении сердечника внутри катушки(или катушки относительно сердечнка) в ней генерируется ЭДС,пропорциональня скорости изм-я магнитного потока. ЭДС=-дельта Ф/дельта t. Датчик активный,генераторный.

Вопрос 14 

Термоэлектрические датчики. В основе работы лежит принцип возникновения термоэлектродвижущей силы между двумя спаями разнородных металлов,если они находятся при различных температурах. Такое соединение осит название термопара(железо и константан)

Е1=а(Т2-Т1) Данный датчик сам генерирует электрический  сингнал,к-рый прямо пропорционален изм-ю температуры. Он генераторный(активный)

Пьезоэлектрический датчик. В основе принципа работы лежит явл-е прямого пьезоэлектрического эффекта,состоящего в возникновении электрических зарядов разных знаков на поверхности кристалла при его механической деформации. Обратный пьезоэлектричский эффект-возникновение деформации тела при имз-и разности потенциалов между его поврехностями. Таким свойством обладает кварц,турмалин(природные материлы) и синтетические-титанат бария,сегнетова соль. Ер=фи(сигма), где сигма-механическое напряжение. Датчик генераторный(активный)

Тензорезисторные датчики. В основе их работы лежит св-во материалов изменять свое электрическое сопротивление вследствие их механической деформации. Бывают проволочные,полупроводниковые. При изменении их размеров,допустим,длины L,под дейсвтием внешней силы F меняется величина их сопроивления  R=f(L)  Т.об,при изм-и величины силы,прямо пропорциональна изменяется и сопротивление проводника. По з-ну Ома это изменение сопротивленияможет быть преобразовано в соответствующий электрический сигнал(величину электрического тока) Датчик параметрический(пассивный), т.к. требует внешнего источника питания.

Емкостные датчики. Принцип работы такого датчика заключается в изменении его емкости при воздействии внешней силы. Конструктивно их выполняет в виде конденсатора. При изменении расстояния между обкладками конденсатора меняется его емкость. Если включить такойдатчик в цепь переменного тока,то изм-е емкости приведет к изм-ю и емкостного сопротивления.

Хс-1/(омегаС), где омега-циклическая частота,С-электроемкость . По з-ну Ома для цепи переменного тока это изм-е емкостного сопротивления может быть преобразовано в величину переменного тока  ~I=~U/Xc    Пассивный датчик.

Вопрос 15. 

Для регитсрации тепмературы биологических объектов используются датчики термоэлектрических и термисторных систем. Существуют датчики температуры ядра(сердцевинные) и температуры кожи(поверхностные).У датчиков температруы ядра более достоверные показания,а показания датчиков температуры кожи зависят от многих условий окр среды(влажности,одежды,волосяного покрова,кровоснабженя кожи и т.д.)

Для измерения температуры тела человека применяются пассивные датчики(терморезисторы) и активные датчики(термопары)

Е-источник питания,  R1,R2,R3,R4-измерительный мост, G-гальванометр, R4-резистор балансировки моста, R2-термосопротивление

Мост сбалансирован при условии равенства сопротивления R1 и R3 ,R4 и  R2 соответсвенно. В этом случае электрический ток через галванометр не протекает. При изм-и температуры наруается балансировка моста и через гальванометр(G) протекает ток Ig,пропорциональный величине температуры.

Величина ЭДС термопары( Е) может быть определена согласно выражению Е=лямда(t1-t2),где лямда-удельная ЭДС, t1, t2- азности температуры сред,где нах-ся термопары. Если собрать  электрическую цепь согласно рисунку,то в цепи потечет электрический ток,прямо пропорциональный разности температур.

Термисторные датчики-дешевые,имеют малое время реакции(5-10.),но обладают значительной нелинейностью

Термоэлектрические-дорогие,имеют малое время реакции и большой динамический диапазон,высокую линейность

Вопрос 16 

Для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы используют такие характеристики, как пульс, систолическое и диастолическое пение, тоны и шумы сердца, импеданс тканей, различные показатели циркуляции крови и другие.

Для регистрации частоты периферического пульса получили распространение пьезоэлектрические и электродинамические датчики.

Пьезоэлектрический датчик артериального пульса. Прямой пьезоэлектрический эффект состоит в возникновении электрических зарядов разных знаков на противоположных поверхностях некоторых кристаллических тел (пьезоэлектриков) при их механических деформациях (растяжении, сжатии, изгибе и т.д.).

Схема пьезоэлектрического датчика:

Пелот накладывается на артерию. При деформации в элементе возникает прямой пьезоэлектрический эффект - на противоположных поверхностях кристалла из титаната бария появляется разность потенциалов, причем частота изменения этой ЭДС совпадает с частотой пульса

Вопрос 16

Микрофонный датчик. Этот датчик является тоже генераторным и часто используется для определения частоты пульса, тонов и шумов сердца. Схема микрофонного датчика:

При колебании мембраны под действием измеряемого параметра происходит колебание катушки, расположенной между полюсами постоянного магнита. По закону электромагнитной индукции в ней возникнет  ЭДС, пропорциональная частоте колебаний мембраны.

Различают датчики непосредственного и косвенного измерения артериального давления.

Косвенный метод. Рассмотрим этот метод на примере измерения давления на пальце руки с применением фотодатчика кровенаполнения. Манжета для пережима сосудов пальца располагается в области проксимальной фаланги пальца, а фотодатчик - на ногтевой фаланге. При отсутствии давления в сдавливающей манжете автоматически регистрируется амплитуда пульсового сигнала, снимаемого с фотодатчика, и величина его запоминается. В процессе измерения давление в манжете повышается до какой-то величины Рm, (момент времени t1), которое заведомо больше, чем систолическое давление крови. Затем давление в манжете начинает линейно уменьшаться. Величина давления, при которой появляется первый импульс с фотодатчика (момент времени t2), соответствует систолическому давлению Рс. По мере дальнейшего снижения давления в манжете амплитуда импульсов с фотодатчика растет и в момент времени t3 достигает своего максимального значения.

Вопрос 16 Схема датчика для измерения давления крови в периферической артерии, питающей фалангу пальца:

Величина давления в манжете в момент времени t3 характеризует диастолическое давление Рд.

Метод непосредственного измерения артериального давления. Датчик имеет форму катетера с чувствительной мембраной на конце. Внутри катетера расположены два световода. По одному из них свет от лампочки попадает на мембрану, а по другому световоду отраженный свет попадает на фотоприемник. При измерении давления, приложенному к мембране, величина отраженного светового потока меняется, что и фиксируется с помощью фотоприемника, в качестве которого используются либо фотосопротивление, либо фотоэлемент. При этом датчик вводится непосредственно в кровеносный сосуд.

Схема датчика для прямого измерения давления крови

Вопрос 17 

Существует целая группа датчиков, предназначенных для анализа параметров системы дыхания. Они отличаются как конструктивно, так и по форме преобразования регистрируемого параметра в электрический сигнал. Такими измерительными системами оцениваются:

частота дыхания, величина дыхательного объема, минутный объем дыхания (МОД), оксигенация крови и т.д. Контактный датчик. Данный датчик применяется для фиксации моментов периодически повторяющихся движений грудной клетки.

Схема контактного датчика:.

1,2 – электрические контакты, 3 - резиновая лента.

Конструктивно датчик выполнен из резиновой ленты (3) с двумя контактами (1 и 2), которые замыкаются при вдохе и размыкаются при выдохе. Недостатком измерительной системы с таким датчиком является невозможность записи дыхательной кривой.

Датчик из углеродистой резины. Этот датчик относится к параметрическим. Активная часть датчика выполнена из резины на основе углерода (1).

При изменении длины датчика изменяется его сопротивление. При приложении к резине разности потенциалов по ней протекает ток, изменяющийся в такт изменения сопротивления, а, следовательно, с частотой вдоха и выдоха.

Вопрос 17 

Турбинный датчик. Датчик применяется для определения объема вдыхаемого или выдыхаемого воздуха. Датчик состоит из дыхательной маски (3), в которой расположена турбина (4) с зеркальными накладками на лопастях. Свет от источника (1) попадает на зеркала и, отражаясь, регистрируется фотоприемником (2). Полученные импульсы фототока пропорциональны частоте вращения турбины. Зная частоту и количество импульсов можно определить объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Датчик оксигемографа. Датчик позволяет регистрировать насыщенность крови оксигемоглобином.

1 - светофильтр для получения монохроматического света, 2 - ткань, 3 - фотосопротивление, 4 - источник света.

По ткани (2) протекает поток крови и, в зависимости от ее насыщенности оксигемоглобином, изменяется ослабление величины светового потока, а это определяет величину сопротивления фоторезистора (3). Чем больше в крови оксигемоглобина, тем меньше поглощение света кровью и больше величина фототока в цепи фоторезистора, т.к. меньше величина сопротивления.

Вопрос 18 

Датчики тканевого обмена веществ (катионочувствительный и микроспектро-фотометрический датчики).

Катионочувствительный датчик. Для анализа процессов в тканях его вводят внутриклеточно. Оценка процессов в тканях производится путем анализа концентраций ионов Na+, К+, Mg+ и т.д. на клеточном уровне. Микропипетка из стекла вводится в ткань. Диаметр ее около 1 мкм. Она обогащена каким-то щелочным металлом. Измеряется величина разности потенциалов между микропипеткой и обычным микроэлектродом. При этом величина регистрируемой разности потенциалов пропорциональна концентрации ионов в клетке. При равенстве концентраций ионов в клетке и микропипетке выходное напряжение равно нулю. Путем подбора микропипеток с различной степенью обогащенности ионами, можно определить концентрацию соответствующих ионов внутри клетки.

Спектрофотометрический датчик.

1 - источник света, 2 - волоконнооптический кабель, 3 - микропипетка, 4 - фотоприемник, 5 - поверхность клетки.

При прохождении света через оптическую систему (2) фотоприемииком (4) регистрируется спектр люминесценции (спектр поглощения). Спектр люминесценции (поглощения) определяется химическим составом вещества, на которое падает при этом световой поток. По виду спектра судят о качественном составе клети. По интенсивности спектра судят о количестве вещества, содержащемуся в данном месте клетки. Достоинством метода является анализ биохимических процессов в тканях на клеточном уровне, что позволяет получать наиболее достоверную информацию о развитии той или иной патологии.

Вопрсс 19 Виды физиологических сигналов и их характеристики. Назначение усилителя биоэлектрических сигналов. Основные требования к усилителям.

Различные физиологические сигналы хар-тся 3-мя основными параметрами: амплитудой сигнала, динамическим диапазоном, полосой частот. Под динамическим диапазоном сигнала понимается отн-ние  максимальной амплитуды сигнала к его миним-му значению.

Вопрос 20

К основным метрологическим характеристика усилителя относятся: динамический диапазон, коэффициент усиления, рабочий диапазон воспроизводимых частот, входное и выходное сопротивление.
Большинство этих характеристик усилителя определяется по его амплитудной характеристике - графику зависимости напряжения  на выходе усилителя от напряжения  на входе при постоянной частоте усиливаемого сигнала.

1.Динамический диапазон - диапазон изменения сигнала на входе усилителя , в котором он усиливается без амплитудных ( неленейных искажений). Под искажениями понимается несоответствие формы входного сигнала формме выходного(усиленного) сигнала.

m = Uвх max / U вх min

Когда амплитуда напряжения на входе усилителя выходит за пределы линейного участка амплитудной характеристики возникают амплитудные ( нелинейные) искажения.

2. Коэффициент усиления усилителя.

К ус = дельта Uвых / дельта Uвх

Коэффициент усиления усилителя, как его параметр, определяется на середине линейного участка амплитудной характеристики.

Для каждого вида физиологического сигнала коэфф усиления должен иметь номинальную величину, которая рассчитывается исходя из того, что минимальная величина данного сигнала должна быть усилена до 6 вольт. Можно вычислить номинальный коэфф усиления.

К ном = 6В / U сигн. min 

3. Коэфф нелинейных искажений.

При выходе усиливаемого сигнала за пределы линейного участка характеристики (за пределы динамического диапазона) возникают нелинейные (амплитудные) искажения. Для характеристики этих искажений вводится понятие коэффициента нелинейных искажений, который вычисл по формуле:  Кн.и. = ( Uном - Uвых) / Uном

4. Рабочий диапазон воспроизводимых частот усилителя - диапазон частот, в котором допустимы 30% частотные искажения.

5. Входное и выходное сопротивление усилителя(см.вопрос 24)

Вопрос 21 

Биполярный транзистор представляет собой трехслойную полупроводниковую структуру с чередующимися типом электропроводности слоев и содержит два p-n перехода. В зависимости от чередования слоев существуют транзисторы типов p-n-p и n-p-n (рисунок ниже).В качестве исходного материала для получения трехслойной структуры используют германий и кремний.

Трехслойная транзисторная структура создается по сплавной или диффузионной технологии, по которой выполняется и двухслойная структура проводниковых диодов. Трехслойная транзисторная структура типа p-n-p, выполненная по сплавной технологии Пластина полупроводника n-типа является основанием, базой конструкции. Два наружных p-слоя создаются в результате диффузии в них акцепторной примеси при сплавлении с соответствующим материалом. Один из слоев называется эмитерным, а другой- коллекторным . Так же называются и p-n-переходы создаваемые этими слоями со слоем базы, а также внешние выводы от этих слоев.

Принцип действия транзистора заключается в том, что 2 р-п перехода расположены настолько близко друг к другу, что происходит взаимное их влияние, вследствие чего они усиливают электрические сигналы.

Вопрос 22 

Полевой транзистор – это электропреобразовательный прибор, в котором ток, протекающий через канал, управляется электрическим полем, возникающим при приложении напряжения  между затвором и истоком, и который предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний.

К классу полевых относят транзисторы, принцип действия которых основан на использовании носителей заряда только одного знака (электронов или дырок). Управление током в полевых транзисторах осуществляется изменением проводимости канала, через который протекает ток транзистора под воздействием электрического поля. Вследствие этого транзисторы называют полевыми.

Первое преимущество полевого транзистора очевидно: поскольку он управляется не током, а напряжением (электрическим полем), это значительно упрощает схему и снижает затрачиваемую на управление мощность.

Второе преимущество. В полевых транзисторах нет неосновных носителей, поэтому они могут переключаться с гораздо более высокой скоростью.

Третье преимущество обусловлено повышенной теплоустойчивостью.

Вопрос 23 

Если транзистор включать по определенной схеме вместе с сопротивлениями и емкостями, то получится усилительный каскад. Существуют 3 схемы включения: с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором.

Для увеличения коэфф усиления и получения наилучших параметров используется последовательное включение одиночных каскадов. Такие усилители называются многокаскадными. Для многокаскадного усилителя коэфф усиления равен произведению коэфф усиления каждого отдельного каскада. К ус = К ус1 * К ус2

 Вопрос 24 

Входное и выходное сопротивления – важнейшие параметры усилительных устройств. Их значения должны учитываться при согласовании усилительного устройства как с источником входного сигнала (датчиком), так и с нагрузкой. В общем виде значения входного и выходного сопротивлений носят комплексный характер и являются функцией частоты. Эти зависимости необходимо учитывать при анализе воздействия на вход усилительного устройства непериодического сигнала, который характеризуется широким спектром гармонических составляющих. На практике обычно для большинства случаев ограничиваются рассмотрением только активных составляющих входного и выходного сопротивлений. Для них справедливы следующие выражения:

Rвх = R1 = (U1 / I1) при Rн – const,

Rвых = U2X / I2K

Вопрос 25

Основные требовании к УОР:

-Минимальная погрешность;

-Минимальная потребляемая мощность;

-Высокая чувствительность;

-Большой динамический диапазон;

- Максимальный частотный диапазон;

-Сохранение информации после регистрации;

-Удобство считывания информации;

-Минимальные габариты и масса;

-Простота и надёжность.

Метрологические характеристики аналоговых УОР и методы их определения:

.Амплитудная хар-ка-график зависимости амплитуды записи L от напряжения на входе регистратора Uвх при постоянной частоте отображаемого или регистрируемого сигнала L=f(Uвх) при V=const. На амплитудной хар-ке буквами отмечен линейный участок(АВ)

1)Динамический диапазон- есть отношение Uвх max/Uвх min

Для определения общего значения  диапазону нужно спроецировать на ось Х все прямолинейные участки, то из них который самый меньший, тот и будет  динамическим диапазоном для всего прибора.

2)чувствительность-это отношение длины высоты записи

 g=дельта L / дельта Uвх (мм/Вт)

Определяется на линейном участке АВ

Частотная хар-ка-график зависимости амплитуды записи Lот частоты отображаемого или регистрируемого сигнала V при постоянном напряжении на входе УОР, т.е. зависимость L=f(v) при Uвх=cons. По частотной харке можно определить частотный диапазон УОРна общепринятом уровне затухания 3 дб

Т.к. частоты изменяются в больших пределах, сначала находим логарифмы. Находим L max, затем L max*0,67 и опускаем перпендикуляр, затем производим обратное логарифмирование.

Вопрос 26 

Аналоговые

-Стрелочные приборы

-Самописцы (Перьевые,Тепловые,Струйные,Электрохимические )

-Светочувствительные регистраторы (фоторегистраторы).

Аналоговые УОР - регистрирующие и отображающие устройства применяются для представления информации в непрерывном виде(например,в случае получения ЭКГ),когда необходим график изменения контролируемой величины во времени или зависимость одного параметра от другого.

Показывающим прибором является любой стрелочный прибор известной электромагнитной,магнитоэлектрической или электродинамической системы.

В медицинских приборах шкалы показывающих приборов градуируются сразу в единицах измерения контролируемого параметра.

Их преимущества:простота получения информации.

Недостатки:не хранят информацию,обладают недостаточной точностью и большой инертностью.

Самописцы – основаны на преобразовании электрической энергии в механическую.

Чернильно-пишущий гальванометр.

В зазоре магнита – стержень,сердечник.На катушки подмагничивания подается сигнал от УБП.Результатом взаимодействия магнитных полей постоянного магнита и электромагнита является поворот сердечника на определенный угол,пропорциональный величине регистрируемого электрического сигнала.На другом конце стержня находится перо,которое соприкасается с движущейся бумажной лентой.

Частотный диапазон: 0 - 150 Гц.

Амплитуда записи: 30 - 40 мм (при длине пера 100 - 120 мм).

Преимущества: простота, наглядность записи, возможность многоканальной записи (несколько параметров), дешевизна.

Недостатки: большая инертность (малая скорость записи), разбрызгивание чернил, криволинейность записи.

Струйный регистратор.

Запись производится струей чернил,выбрасываемых в сторону движущейся бумаги с большой скоростью.Капилляр связан с постоянным магнитом цилиндрической формы,помещаемым в зазоре электромагнита.Если через электромагнит пропустить электрический ток,то созданное им поле заставит повернуться постоянный магнит с капилляром на некоторый угол,пропорциональный величине тока.Малая масса подвижной системы струйного гальванометра и высокая плотность разбрызгиваемых чернил позволяет вести регистрацию процессов с частотой до 1000 Гц и более.Амплитуда записи – до 100 мм.

Преимущества:малая инертность,почти отсутствуют криволинейные искажения.

Недостатки:сложность,дорог,чернила должны быть чистыми,необходимая регулировка.

Вопрос 27

Дискретные:

-Цифровые индикаторы

-сигнализирующие устройства

-принтеры

-плоттеры

-системы вывода речевой информации

Цифровые индикаторы:

-оптические – проецируют знаки по волоконной оптике на матовый экран.

-газоразрядные – газонаполненный стеклянный баллон,имеющий один анод и множество катодов в виде цифр.При подаче напряжения между катодом и анодом в баллоне возникает газовый разряд,имеющий форму катода.Управляются специальными электронным схемами.

-электролюминесцентные – цифры(знаки) образуются за счет высвечивания отдельных полосок или точечных знаков,набранных в виде матриц.Под действием приложенного напряжения происходит свечение люминофора.Цвет зависит от природы люминофора.

-жидкокристаллические – под действием электрического поля происходит переориентация кристаллов,и они становятся видимыми.

Сигнализирующие устройства.

Различают звуковые и световые устройства.Они применяются для сигнализации о выходе контролируемого параметра за установленные пределы или о наличии аварийной ситуации.

Принтеры:

Последовательные:

1.Ударные

-Литерные(10 зн/с) – эл.пишущие машинки,управляемые ЦВМ.

-Матричные(до 150 зн/с) – мозачные;в них изображение формируется из множества точек,осталяемых ударами тупых иголочек по красящей ленте.Таких иголочек до 48 штук.Выводят алфавитно-цифровую и графическую инф-цию.

2.Безударные

-Струйные (непрерывного действия)- до 100 зн/с – жидкая краска тонкой непрерывной струей,фактически мелкими каплями,выдавливается из емкости в сторону бумаги.Летящие капельки отклоняются электрическим полем,которое управляется с помощью ЦВМ.Скорость записи до 100 зн/с.

-Пьезоэлектрические (дискретные) – переменное напряжение вызывает периодическое сжатие – расслабление пьезокристалла,что вызывает разрежение-сжатие в камере,и

чернила при этом то  засасываются,то выбрасывается на бумагу.Пишущий узел управляется ЦВМ.Скорость записи – до 100 зн/с.

Нелостатки:необходимо время для высыхания краски после завершения печати

Строчные:

-Барабанные

-Ленточные – представляют собой быстро движущуюся ленту с литерными знаками.В устройстве имеются электромагнитные молоточки,при срабатывании которых через красящую ленту на бумаги набирается строка.Далее бумага продергивается и набирается новая строка.Управляется с помощью ЦВМ.Скорость записи 20-25 строк/сек.

Страничные:

-Лазерные (20-25 строк/мин)

-Феррографические(до 600 строк/мин)

Плоттеры(графопостроители):

-двухкоординатные(планшетные) – предусмотрено движение пишущего узла в двух координатах.

-однокоординатные(барабанные) – предусмотрено движение пишущего узла в одном направлении.Вторую координату задает бумага на барабане с возможностью возвратно-поступательного движения.

Системы вывода речевой инф-ции.

В компьютере имеется словарь.Из него выбираются слова,и с помощью синтезаторов выдается речь

Вопрос 28

Комбинированные:

1.ЭЛТ(электроно-лучевые трубки) общее название ряда электронно-лучевых приборов для преобразования электрических сигналов, например в видимые изображения (осциллографические, индикаторные электронно-лучевые трубки, кинескопы и др.), оптических изображений в электрические сигналы (телевизионные передающие трубки):

Общие принципы устройства.

В баллоне ЭЛТ создан глубокий вакуум. Для создания электронного луча применяется устройство, именуемое электронной пушкой. Катод, нагреваемый нитью накала, испускает электроны. Изменением напряжения на управляющем электроде (модуляторе) можно изменять интенсивность электронного луча и, соответственно, яркость изображения. Покинув пушку, электроны ускоряются анодом.

Далее луч проходит через отклоняющую систему, которая может менять направление луча. В телевизионных ЭЛТ применяется магнитная отклоняющая система как обеспечивающая большие углы отклонения. В осциллографических ЭЛТ применяется электростатическая отклоняющая система как обеспечивающая большее быстродействие. Электронный луч попадает в экран, покрытый люминофором. От бомбардировки электронами люминофор светится и быстро перемещающееся пятно переменной яркости создаёт на экране изображение.

1)осциллографические

2)запоминающие

3)дисплейные:

-графические

-растровые(двухградационные,тоновые,цветные)

-символьные

Дисплей- устройство отображения информации

Дисплей работатет, как кинескоп у телевизора.На горизонтально отклоняющие пластины "х" и вертикально отклоняющие "у" подается пилообразное напряжение разных частот. При этом электронный пучок пробегает по всему люминесцирующему экрану и, благодаря послесвечению люминофора, экран весь светится. Получается растр

2.Магнитные регистраторы

-С последовательным доступом информации

НМЛ(накопитель на магнитной ленте)

-С прямым доступом к информации

НГМД (накопитель на гибком диске. На диске 40-80 магнитных дорожек. Для записи и считывания информации с гибкого диска применяются дисководы.)

НЖМД( накопитель на жестком магнитном диске (винчестер). Состоит из пакета алюминиевых пластин с ферромагнитным покрытием. Данный диск является несъемным и потоянно находится в компьютере)

 Типы магнитных регистраторов :

1)НГМД:а)8 дюйм-256кбайт; б)5 дюйм-1,2мбайт;в)3,5дюйм-1,44мбайт   

2)НЖМД:а)до сотен гбайт;б)масса=1 кг

Вопрос 29 

Блок-схема простейшего осциллографа состоит из следующих элементов:

1. Пластины “Х” и пластины “Y” расположены перпендикулярно друг другу

2. Генератор горизонтальной развертки-это генератор пилообразного напряжения, которое подается на горизонтально отклоняющие пластины “Х” и может меняться по амплитуде и частоте.

3.Усилитель вертикального отклонения- для увеличения сигнала

4.Усилитель горизонтальной развертки- для обеспечения необходимой ширины изображения

5.Блок синхронизации- заставляет работать генератор горизонтальной развертки синхронно с изменениями исследуемого сигнала.

6. Исследуемый сигнал можно подавать либо непосредственно на пластины “Х” или “У”, либо через вертикальный и горизонтальный усилители

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) – общее название ряда электронно-лучевых приборов для преобразования электрических сигналов, например в видимые изображения (осциллографические, индикаторные электронно-лучевые трубки, кинескопы и др.), оптических изображений в электрические сигналы (телевизионные передающие трубки).

Общие принципы устройства. ЭЛТ

В баллоне ЭЛТ создан глубокий вакуум. Для создания электронного луча применяется устройство, именуемое электронной пушкой. Катод, нагреваемый нитью накала, испускает электроны. Изменением напряжения на управляющем электроде (модуляторе) можно изменять интенсивность электронного луча и, соответственно, яркость изображения. Покинув пушку, электроны ускоряются анодом. Далее луч проходит через отклоняющую систему, которая может менять направление луча. В телевизионных ЭЛТ применяется магнитная отклоняющая система как обеспечивающая большие углы отклонения. В осциллографических ЭЛТ применяется электростатическая отклоняющая система как обеспечивающая большее быстродействие. Электронный луч попадает в экран, покрытый люминофором. От бомбардировки электронами люминофор светится и быстро перемещающееся пятно переменной яркости создаёт на экране изображение

Вопрос 30.

Обработка мед.инф-ции – выделение некоторых важных интересующих исследователя или потребителя параметров(элементов),в результате чего инф-ция предстает в концентрированном и наглядном виде.

Основные Требования:

-наглядность обработанной инф-ции.

-оперативность обработки мед.инф-ции

-необходимо,чтобы инф-ция была представлена в концентрированном виде.

-выбирать ведущие параметры

-для прогнозирования состояния больного нужна ф-ция,а не просто набор параметров.

Подходы к обработке:

1.Одновременно записывать и обрабатывать.

2.Вначале записать инф-цию,потом обработать.

3.Прибор должен давать инф-цию в уже обработанном виде.

Способы:

1.Визуальный – когда инф-цию рассматривают на экране дисплея(осциллографа).Недостатком такого способа является то.что при этом можно увидеть только грубую патологию,т.е.при этом достигается только качественная обработка инф-ции.

2.Ручной(безмашинный) – диагностич.прибор при этом не работает в масштабе реального времени,т.к.инф-ция сначала записывается,а потом вручную обрабатывается,но врач при этом может выбрать любой интересующий его параметр.Параметр причем с любой  точностью.Эта работа трудоемка и продолжительна,индивидуальна и объективна.

3.Автоматический – прибор работает в масштабе реального времени,т.к.врач получает сразу же обработанную инф-цию.

Выделяют:

-амплитудные

-частотные

-специальные.

Вопрос  31.аналоговый интегратор.

Амплитудным способом обрабатывают инф-цию интеграторы.Данный случай применяется в тех случаях,когда необходимо составить общее впечатление об исследунемом объекте по его частям.

Органы и ткани создают биопотенциалы.Суммарная электрическая активность органа или ткани – это кол-во электричества(Q),проходящего через отводящие электроды при регистрации данного вида биоэлектрического сигнала.Пусть Z – импеданс ткани(полное сопротивление ткани по переменному току).Между электродами,приложенными к исследуемому органу,создается напряжение,которое явл-ся ф-цией времени:U=f(t).

В этом случае dQ=I*dt.По закону Ома I=U/Z=f(t)/Z

Тогда Q=f(t)/Z*dt; Q=0ʃ1f(t)/z*dt=1/Z0ʃ1f(t)dt,где t-период интегрирования(промежуток времени,в течение которого накапливается инф-ция  об электрической активности исследуемого органа).

Основная часть интегратора – накопитель.В электр.схемах в кач-ве накопителя электр.заряда обычно используется конденсатор.

Входное напряжение подается на детектор,который обладает односторонней проводимостью и поэтому отрезает отрицательные полуволны входного напряжения.Накопитель накапливает электр.заряд и в виде выходного напряжения подает инф-цию о величине зарядана следующий блок диагностического прибора,обычно УОР.

(Принципиальная схема)

Если применять данный интегратор для обработки электр.активности нейрона,то

(Временная диаграмма работы аналогового интегратора.)

Принцип действия:конденсатор С постоянно заряжается через резистор R и постогянно разряжается через сопротивление входа регистрирующего прибора(R вх.УОР).При определенном подборе С и R Uвых. оказывается прямо пропорциональным частоте входного сигнала,поэтому регистрирующий прибор можно проградуировать  в единицах числа импульсов в секунду,т.е.в Гц.

Устройство очень простое,однако,инф-ция выдается в аналоговом виде,ее трудно считывать,если частота импульсов непостоянна.

Вопрос 32.

Блок-схема дискретного интегратора:

Принципиальная схема:

Входное напряжение через детектор попадает на накопитель,который накапливает величину электр.заряда за определенный промежуток времени.который задается схемой управления,и далее в виде выходного напряжения  подается на УОР.

Принцип действия:входное напряжение от источника биопотенциалов через детектор подается на интегрирующую ячейку.состоящую из резистора R и конденсатора С,но при этом конденсатор заряжается только в течение времени,задаваемой схемой управления.которая и задает этот промежуток времени(период интегрирования).Схема управления управляет работой контактов реле КР,которые обычно нах-ся в нормально замкнутом состоянии,при котором происходит заряд конденасатора.При срабатывании реле контакты реле отключают конденсатор от входной цепи и подключают его к УОР,в результате чего конденсатор разряжается через Rвх.УОР,т.е.происходит считывание инф-ции.

Если применить данный интегратор для обработки электр.активности нейрона,то:

(временная диаграмма работы дискретного интегратора).

Достоинством такого интегратора явл-ся то,что инф-ция считывается  за строго определенное время(период интегрирования),задаваемое схемой управления,и выдается дискретно,в виде ступеньки,амплитуда которой определяет электрическую активность органа за период интегрирования.Обработанная таким образом инф-ция может вводиться в ЭВМ.

Вопрос 33.

Электрический фильтр – четырехполюсник,который хорошо пропускает напряжение одних частот и плохо других.

Четыпехполюсник – электр.устройство,имеющее 2 входные и 2 выходные клеммы.

Различают фильтры активные(содержат внутри источник энергии) и пассивные(не содержат источника тока,работают на энергию сигнала).

Действие электр.фильтров основано на том,что сопротивление его отдельных частей зависит от частоты проходящего по ним тока,при чем  для индуктивных частей – индуктивное сопротивление равно RL=ωLдля емкостных частей – емкостное сопротивление Rc=1/ωс.Как видно,эта зависимость противоположна.Поэтому ток более низкой частоты,включая и постоянный,проходит преимущественно по индуктивным,а ток более высокой частоты – по емкостным частям фильтра.

Метрологический характеристики.

1.Полоса прозрачности – тот диапазон частот,которые пропускаются фильтром безослабления или с незначительным ослаблением(ПП).

2.Полоса непрозрачности – диапазон частот,которые значительно  ослабляются фильтром(ПН).

3.Частоты среза фильтра – те частоты,которые разграничивают полосы прозрачности и непрозрачности.

Класс-я фильтров:

Частотная хар-ка фильтров – график зависимости величины затухания(ослабления),вносимого фильтром.от частоты пропускаемого сигнала.По расположению ПП на частотной хар-ке различают 4 группы фильтров:

1.фильтр нижних частот – ПП-[0,ѵB].

2.фильтр верхних частот – ПП-[ѵH,+∞]

3.полосовой фильтр – ПП-[ѵB,ѵH]

4.режекторный фильтр(заградительный) – ПН-[ѵB,ѵH]

Вопрос 34.

Основой пассивного полосового фильтра является колебательный контур.

принципиальная схема)Ст – диод-стабилитрон.

Период собственных колебаний контура определяется по формуле Томсона: T=2π √L*C.Если на вход такого фильтра подавать постоянное по амплитуде напряжение разных частот.то амплитуда выходного напряжения будет зависеть от соотношения частоты входного напряжения и собственной частоты контура,определяемой по формуле Томсона.

При совпадении этих частот в данной электр.цепи будет наблюдаться явление электр.резонанса.при этом амплитуда таких колебаний резко возрастает.

Работа фильтра оценивается амплитудно-частотной хар-кой,т.е.зависимостью амплитуды выходного сигнала от частоты входного сигнала при постоянной амплитуде входного сигнала.

Полоса прозрачности любого электр.фильтра на разных уровнях затухания определяется следующим образом:

I уровень затухания:3 дб-0,7*Umax 

II уровень затухания:6 дб-0,5*Umax 

III уровень затухания:30 дб-0,03*Umax.

Вопрос 35.

Специальные методы обработки инф-ции:

1.Метод выделения сигнала из шума путем многократного наложения исследуемого сигнала на какой-то носитель(метод суперпозиции).Методом суперпозиции можно выявить ответную р-цию органа на раздражитель.Например.в ответ на фотостимул выявляется вызванный потенциал,который по формк напоминает обычные волны электроэнцефалограммы.Однако при многократном наложении кривых,выявляется ответная р-ция.

2.Статистические методы.При этом.чтобы получить достоверные выводы.проводят статистическую обработку данных.

3.Метод измерения межимпульсных интервалов.

Сущность метода:записывается электрокардиограмма и определяется расстояние между соседними R-зубцами ЭКГ.Это расстояние характеризует время между соседними сердечными сокращениями(t).Если t1=t2=t3 и т.д.,то сердце работает ритмично.Если же это не выполняется – сердце работает аритмично.