Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
1. Электробезопасность при работе с электромедицинской аппаратурой (электрические ожоги, электрометаллизация, электрические знаки тока, электрические удары). Методы обеспечения безопасности: защитное заземление и зануление. Эл. ожоги явл. следствием теплового действия тока, проходящего через тело чел. или следствием действия электрич. дуги, возник. при коротком замыкании в установках с напряжением свыше 1000вольт. Электрометаллизация происходит при внедрении в кожу мельчайших частичек расплавленного под действием тока Ме. Электрич. знаки тока-поражения кожи виде резк. очерченных округлых пятен,возникающ. в местах входа и выхода тока из тел при плотном контакте с находящ. под напряж. частями. Электрич. удары-возбуждение тканей орг. под действием тока,сопровождающ. судорожным сокращ. мышц. Электрич. удары могут вызвать тяж. поврежден. внутрен. органов. Может наступить расстройство сердеч. деяти, расстройство дых., шок, смерт. исход. |
1. ПРОДОЛЖЕНИЕ Защитное заземление - надежн. соед. прибора или его части с землей. Сопротивлен. защитн. заземл., применяемого при эксплуатации электромед. аппаратуры, не должно быть более 4 Ом. при налич. заземл. Ток на участке корпус-земля будет разветвл.,и т.к. сопротивл. заземл. 4 Ом, а чел около тыс. Ом, то ток, проход. через чел. при налич. защитн. заземл.,оказ. меньшим, чем при отсутсвии заземл. Зануление - соед. корпуса прибора с нулевым проводом сети перемен. тока.при наличии зануления. В случае соед. цепи с корпусом,в подводящ. проводах возник. оч. сильн. ток, приводящ. к перегоранию плавких предохранителей и выкл. прибора., но зануление аппарата не гарантир. полн. электробезоп. Если нулев. провод будет оборван,то соед. с фазой корпус будет наход. под фазн. напряжением по отнош. к земле и это прикосн. к прибору будет опасно для жизни.поэтому для обеспеч. лучшей степ. безоп. аппарат не только занул., но и заземл. |
2. Характеристика защиты электромедицинской аппаратуры (основные степени и классы зашиты от поражения электрическим током). Степени: Н-с норм. степ. защиты В-с повыш. степ. защиты BF-с повыш. степ. защиты и изолир. раб. частью CF- с наивысш. степ. защиты и изолир. раб. частью Классы: Класс 01- доп. изоляция раб. части. неавтоматич. заземл. Класс 1 –доп. изоляция раб. части и автоматич. заземл. Класс 2-изоляцция всех цепей питания и отсутсвие защитн. заземл. Класс 3 – пит. от изоляцион. источника с перемен. напряжен. не более 24 Вольт или постоян. напряж. не более 50 вольт при остуствии внешн. и внутрен. цепей с более высок. напряж. |
|
3.Надёжность медицинской аппаратуры. Основные категории надёжности. Классификация медицинской аппаратуры по надёжности Способность аппаратуры не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени характеризуется обобщающим термином «надёжность». Важным параметром надёжности является вероятность безотказной работы. Она оценивается экспериментально отношением числа N работающих (неиспортившихся) за время t изделий к общему числу К испытывавшихся приборов: P(t) = N/K . Другим количественным показателем надёжности является интенсивность отказов. Этот показатель можно выразить как отношение числа отказов dN к произведению времени dt на общее число N работающих приборов: L(t) = -dN/dt. Между вероятностью безотказной работы P(t) и интенсивностью отказов L(t) существует определённая связь: P(t) = exp (-L • t) . Классификация медицинской аппаратуры по надёжности А - изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента или персонала. Вероятность безотказной работы изделия этого класса должна быть не менее 0,99 в течение наработки между планово-предупредительными техническими обслуживаниями или в течение установленного для них срока службы. 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. Вероятность безотказной работы изделия этого класса должна быть не менее 0,8. К таким изделиям относятся системы, следящие за состоянием здоровья больных, 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. Наработка на отказ ремонтируемых изделий этого класса и средняя наработка до отказа не ремонтируемых изделий должна не менее, чем в два раза превышать наработку или календарный период между планово-предупредительными техническими обслуживаниями. Она должна превышать гарантийную наработку или гарантийный срок эксплуатации при средней интенсивности использования изделия. К этому классу относится большая часть диагностической и физиотерапевтической аппаратуры, инструментарий и др.; Г – изделия, не содержащие частей, которые могут отказать. Электромедицинская аппаратура к этому классу не относится. |
4. Электрический импульс и импульсный ток. Виды импульсов. Длительность импульса, крутизна фронта на примере колоколообразного импульса. Скважность и коэффициент заполнения импульсного тока. Дифференцирующие и интегрирующие цепи. Электрич. импульс-кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. Повторяющиеся импульсы назыв импульсным током. Виды: 1)видеоимпульсы-электрические импульсы тока или напряжения,кот имеют постоянную составляющую,отличную от 0 2)радиоимпульсы-модулированные электромагнитные колебания. Скважность-отношение периода следования импульсов к длительности импульса. Коэф.заполнения-величина,обратная скважности(K=1/Q=v*tи) Дифференцирующая цепь если на вход такой цепи поступают прямоугольные импульсы напряжения,то форма импульса на выходе зависит от соотношения вр,необходимого для зарядки конденсатора(l=R*C),и длительность импульса tи. При l<<tи конденсатор заряжается в начале импульса и разряжается в конце.При l>>tи конденсатор успевает зарядиться частично.Форма импульса не изменяется тока в начале и в конце. 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 |
5. Различные электромагнитные волны, в том числе и световые, имеют общую природу. В связи с этим составлена единая шкала электромагнитных волн. Шкала построена по принципу увеличения частоты (уменьшения длины волны). Так как электромагнитные волны разных частот оказывают различное действие на организм человека и животных и имеют различные свойства, то вся шкала условно подразделена на шесть диапазонов: радиоволны(длинные, средние и короткие), инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские волны и гамма-излучение. Радиоволны обусловлены переменными токами в проводниках и электронными потоками (макроизлучатели). Инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения исходят из атомов, молекул и быстрых заряженных частиц (микроизлучатели). Рентгеновское излучение возникает при внутриатомных процессах, гамма-излучение имеет ядерное происхождение. Классификации частотных интервалов, принятая в медицине В медицине принято следующее условное разделение электромагнитных колебаний на частотные интервалы: 1.Низкие (НЧ) до 20 Гц 2.Звуковые (34) 20 Гц - 20 КГц 3.Ультразвуковые (УЗЧ) 20 КГц - 200 КГц 4.Высокие (ВЧ)...._ 200 КГц - 30 МГц 5.Ультравысокие (УВЧ) 30 - 300 МГц 6.Сверхвысокие (СВЧ) свыше 300 МГц . |
|
Зависимость действия переменного тока от частоты При низких, звуковых и ультразвуковых частотах переменный ток, как и постоянный, оказывает раздражающее действие на биологические ткани. Это обусловлено смещением ионов растворов 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 от 0,1 до 3,0 КГц пороговое значение тока пропорционально корню квадратному от частоты тока, а в диапазоне от 5 до 100 КГц - пропорционально частоте. Приложением переменного тока частотой свыше 3 КГц практически не удаётся возбудить нервы и мышцы. При непосредственном действии на нервы и мышцы этот частотный предел отодвигается к 200 КГц, но ткани на этой частоте возбуждаются только сильным током. Возбуждение нервной и мышечной ткани под действием ЭМП (электромагнитных полей) служит биофизическим механизмом электротравмы. Её причиной может быть как постоянный, так и переменный (ниже 100 КГц) электрический ток. Вызванные несвоевременно и в ритме, не свойственном организму, процессы возбуждения нарушают нормальную жизнедеятельность. Особенно опасны такие нарушения в сердце, дыхательной мускулатуре, центральной нервной системе. 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 определённое время. Поэтому не должно удивлять поражение человека электрическим током, текущим под напряжением 12 В. Действие на организм низкочастотных ЭМП не вызывает заметного нагрева тканей, так как тепловая энергия, поглощаемая при этом тканями, меньше метаболической теплопродукции |
Механизм действия электрического и магнитного полей токов ВЧ на организм В отличие от реакций организма на ЭМП низкой частоты, высокочастотные биологические эффекты электромагнитных излучений обусловлены главным образом тепловой энергией, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях. В диапазоне от 1 до 300 МГц механизмы взаимодействия ЭМП с организмом определяется как током проводимости, так и током смещения, причём 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 электромагнитных колебаний. Подбирая частоту, можно осуществлять термоселективное воздействие. Кроме теплового эффекта возможно атермическое действие (особенно в СВЧ-диапазоне). Электромагнитные колебания и волны при совпадении их частоты с частотой собственных колебаний молекул приводят к разрыву химических связей и образованию свободных радикалов. |
Механизм действия импульсных токов на организм Живые организмы и все клетки обладают способностью отвечать на воздействие импульсными токами или нарушением своего состояния, или изменением своей структуры, или усилением или ослаблением своей активной деятельности и т.д. Так как специфическое физиологическое действие электрического тока зависит от формы импульсов, то в медицине для стимуляции центральной нервной системы (электросон, электронаркоз), нервно-мышечной системы (электрогимнастика, болеутоляющее действие), сердечно-сосудистой системы (кардиостимуляторы, дефибрилляторы) и т.д. используют токи с различной временной зависимостью. |
|
6. 6.Использование электромагнитных полей в физиотерапии (УВЧ - терапия, диатермия, дарсонвализация). Механизм действия на организм. Дарсонвализация - метод лечения с использованием переменного тока частотой 100 - 400 КГц. При этом используется напряжение 1000 - Постоянный ток I = ОД А и переменный ток низкой частоты уже смертельны для человека. Токи же высокой частоты до 2-3 А можно пропускать через человека. Они оказывают только тепловое действие. 10000 В и токи особой формы силой несколько миллиампер. При дарсонвализации производится воздействие через кожу и доступные слизистые оболочки слабым высокочастотным разрядом, который образуется между поверхностью тела и электродом в виде фигурного стеклянного баллона с разреженным 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 плохо 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 микроволновом терапии тепловой эффект создаётся только током смешения, который возникает в организме человека под действием СВЧ излучений. Для физиотерапевтических процедур обычно пользуются волнами длиной 12,7 см. Они действуют на человека в зоне сформировавшейся волны. Поэтому тепловой эффект определяется плотностью потока электромагнитной волны (П): Q = k • ε • ω • П2 |
6.При диатермии (рис. 5.4) применяют ЭМП частотой 0,5 - 2,0 МГц. Биологический эффект определяется электрической составляющей ЭМП, так как 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 • Р , где J - плотность электрического тока; р - удельное сопротивление ткани. Метод диатермии в настоящее время в чистом виде не применяется, так как при плохом контакте электродов с телом пациента есть возможность получения сильных ожогов. Поэтому в клинике распространены частные методики диатермии: диатермокоагуляция и диатермотомия. Диатермотомия - рассечение тканей с применением токов высокой частоты. При этом наступает полная анестезия, гемостаз, стерилизация и уничтожение опухолевых клеток. Диатермокоагуляция - прижигание током высокой частоты. Применяется при операциях для «прижигания» кровеносных сосудов. Принцип диатермии |
6.Метод индуктотермии основан на применении ЭМП частотой 10-15 МГц. Пациент при этом находится в зоне несформировавшейся волны, Под действием магнитного поля в тканях возникают вихревые токи, нагревающие объект облучения. Выделяющееся в нём тепло определяется по формуле: Q = k • ω2/ρ • В2 , где ω - циклическая частота, ρ - удельное сопротивление ткани, В - индукция магнитного поля, k - коэффициент пропорциональности. Принцип индуктотермии. Обычно при индуктотермии применяется местное воздействие на орган, например, конечность 1, переменным магнитным полем (силовые линии 3) с использованием катушки из толстого электрического провода 2 (индуктора). При этом возникают замкнутые вихревые токи 4. Индуктор выполняется в виде охватывающей конечность спирали (соленоида). Такой индуктор применяется для воздействия на суставы конечностей. Возможен индуктор в виде плоской спирали, налагаемой на поверхность тела, например, на грудь, индуктор в виде одного длинного витка, используемый при воздействии на область позвоночника и т.д. |
|
6.Для УВЧ-терапии \ применяют ЭМП частотой 40 - 50 МГц. Как и в предыдущих методах, пациент находится в зоне несформировавшейся волны. Поскольку электроды имеют форму пластин и изолированы от тела человека, биологическое действие обусловлено электрической составляющей ЭМП, причём тепло образуется под действием тока проводимости (Q = к • Е2 / ρ , где Е - напряжённость электрического поля), так и тока смещения (Q = ε • ε0 • ω • Е2 • tgδ , где δ - угол диэлектрических потерь). Тем не менее при УВЧ- терапии вклад тока смещения в тепловой эффект значительно преобладает над вкладом в него тока проводимости. В электрическом поле УВЧ диполи стремятся следовать за изменением направления электрического поля и совершают колебания с частотой колебаний поля. Между отдельными диполями диэлектрика действуют силы взаимного притяжения. Для преодоления этих сил внешнее поле совершает работу, следствием чего является нагревание диэлектрика. В отличие от диэлектриков, в растворах электролитов имеются свободные электрические заряды - ионы. В поле УВЧ ионы придут в колебание с частотой, равной частоте поля. За счёт энергии электрического поля произойдёт нагревание раствора. Поскольку в частотный диапазон СВЧ излучений попадает характеристическая частота релаксации воды, то именно водные среды организма поглощают энергию СВЧ полей в наибольшей степени. Наиболее характерной особенностью специфического действия ЭМП на организм состоит в том, что биологические системы реагируют на излучение крайне низкой интенсивности, недостаточной для нагревания и возбуждения, но такие реакции возникают не во всём диапазоне, а на отдельных частотах. Этот эффект, проявляющийся в восприятии биосистемами слабых электромагнитных излучений, исследован недостаточно. Его происхождение связано, видимо, с тем, что в процессе эволюции биологических систем ЭМП определённых частот выполняли по отношению к ним миссию носителя информации об окружающей среде. |
7. Термическое действие полей СВЧ на организм человека связано с релаксацией 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 (физико-химическое) действие поля СВЧ: при определённых частотах возникает явление резонанса, и рвутся водородные связи, изменяется ориентация ДНК и РНК. Это действие проявляется даже при интенсивностях ниже теплового порога. Тепловой эффект определяется плотностью потока электромагнитной волны (П): Q = k • ε • ω • П2 |
8. В основе биофизического механизма действия постоянного магнитного поля лежит его действие на воду, которая в большом количестве находится 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 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 квазикристаллической воды. Это уменьшает растворимость веществ, изменяет проницаемость клеточных мембран, конформацию белков. |
|
9. Масштаб реального времени - характеристика скорости обработки информации, протекающей в темпе, обеспечивающем обслуживание некоторого внешнего процесса, не зависящего от вычислительной машины. Применительно к медицине - выдача обработанной информации со скоростью, необходимой для обслуживания лечебно-диагностического процесса. Именно так работают вычислительные машины на летательных аппаратах, космических кораблях. Так может быть и должна быть построена работа медицинского диагностического прибора. Рассмотрим блок-схему и принцип работы такого диагностического прибора Б - больной; СМИ - средства съёма медицинской информации; УБП - усилитель биопотенциалов; УОР - устройство отображения и регистрации информации; СО - система обработки медицинской информации; УУ - управляющее устройство; СУ - сигнализирующее устройство; И У - исполнительное устройство. СО и У У входят в состав микропроцессора. Микропроцессор - это специализированное вычислительное устройство, которое запоминает информацию о больном, сравнивает её с эталоном н ставит вероятностный диагноз либо дает функциональную характеристику деятельности того или иного органа. Кроме того, микропроцессор может 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. |
10. Электроды - это средства съёма электрической информации. Рассмотрим основные требования, предъявляемые к электродам. 1. Низкое переходное сопротивление «электрод-кожа». Для сухой кожи это сопротивление составляет порядка 100 КОм. Покажем, что при уменьшении данного сопротивления увеличивается сигнал, который подаётся на усилитель биопотенциалов. С этой целью рассмотрим эквивалентную схему входной цепи диагностического прибора: Эквивалентная схема входной цепи диагностического прибора. Е - ЭДС источника биопотенциалов; Rэ-к - переходное сопротивление «электрод-кожа»; Rвх - входное сопротивление усилителя биопотенциалов; IВХ - величина входного тока, обусловленного напряжением входного сигнала E; Uвх - величина входного напряжения УБП. По закону Ома: IBX = Е / ( Rэ-к + Rвх) . Тогда: Uвх = Iвх • Rвх = E • Rвх / (Rэ-к + Rвх). Из последней формулы видно, что если Rэ-к → 0, то Uвх → Е. Для сухой кожи человека Rэ-к = 100 кОм. |
10.Существует несколько способов уменьшения сопротивления «электрод- кожа»:
Однако следует отметить, что увеличение площади электродов ведёт к ухудшению помехозащищенности электродов и к снижению их информативности, так как увеличивается площадь, с которой снимается электрический сигнал.
|
|
11. Низкое переходное сопротивление «электрод-кожа». Для сухой кожи это сопротивление составляет порядка 100 КОм. Покажем, что при уменьшении данного сопротивления увеличивается сигнал, который подаётся на усилитель биопотенциалов. С этой целью рассмотрим эквивалентную схему входной цепи диагностического прибора: Эквивалентная схема входной цепи диагностического прибора. Е - ЭДС источника биопотенциалов; Rэ-к - переходное сопротивление «электрод-кожа»; Rвх - входное сопротивление усилителя биопотенциалов; IВХ - величина входного тока, обусловленного напряжением входного сигнала E; Uвх - величина входного напряжения УБП. По закону Ома: IBX = Е / ( Rэ-к + Rвх) . Тогда: Uвх = Iвх • Rвх = E • Rвх / (Rэ-к + Rвх). Из последней формулы видно, что если Rэ-к → 0, то Uвх → Е. Для сухой кожи человека Rэ-к = 100 кОм. Существует несколько способов уменьшения сопротивления «электрод- кожа»:
Однако следует отметить, что увеличение площади электродов ведёт к ухудшению помехозащищенности электродов и к снижению их информативности, так как увеличивается площадь, с которой снимается электрический сигнал. |
12. |
13. метрологические характеристики |
|
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 характеризуется 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). Тогда по закону Ома: I = U/R. Из приведенных формул следует, что изменение температуры среды, в которую помещается датчик, приводит к изменению сопротивления датчика. Это изменение сопротивления, которое прямо пропорционально изменению температуры, с помощью внешнего источника питания с напряжением U преобразуется в соответствующее изменение величины электрического тока. Термоэлектрические датчики В основе работы лежит принцип возникновения термоэлектродвижущей силы между двумя спаями разнородных металлов, если они находятся при различных температурах. Такое соединение носит название термопара. Например, железо и константан. е, =а(Т2 - Т{) Таким образом, данный датчик сам генерирует электрический сигнал, который прямо пропорционален изменению температуры. Пьезоэлектрические датчики В основе принципа работы датчика лежит явление прямого пьезоэлектрического эффекта, состоящего в возникновении электрических зарядов разных знаков на поверхности кристалла при его механической деформации. Обратный пьезоэлектрический эффект - возникновение деформации тела при изменении разности потенциалов между его поверхностями. Таким свойством обладают кварц, турмалин (природные материалы) и синтетические - титанат бария, сег- нетова соль. |
14.Тензорезисторные датчики В основе их работы лежит свойство материалов изменять свое электрическое сопротивление вследствие их механической деформации. Датчики бывают проволочные, полупроводниковые. При изменении их размеров, например длины L, под действием внешней силы F меняется величина их сопротивления: R = f(L). Таким образом, при изменении величины силы, прямо пропорционально изменяется и сопротивление проводника. Емкостные датчики Принцип работы такого датчика заключается в изменении его емкости при воздействии внешней силы. Конструктивно их выполняют в виде конденсатора. При изменении расстояния между обкладками конденсатора меняется его емкость. Если включить такой датчик в цепь переменного тока, то изменение емкости приведет к изменению и емкостного сопротивления: Хс = 1/(соС) , где со - циклическая частота, С - электроемкость. По закону Ома для цепи переменного тока это изменение емкостного сопротивления может быть преобразовано в величину переменного тока: ~1 = ~U/XC. Индуктивные датчики Датчики индуктивного типа преобразовывают изменение перемещения или давления в изменение индуктивности. Изменение индуктивности приведет к изменению индуктивного сопротивления: Xl= gdL . По закону Ома для цепи переменного тока это изменение индуктивного сопротивления может быть преобразовано в величину переменного тока: ~I= ~U/XL Индукционные датчики Принцип действия таких датчиков основан на явлении электромагнитной индукции. Конструктивно такие датчики представляют катушку с намагниченным ферромагнитным сердечником. При перемещении сердечника внутри катушки (или катушки относительно сердечника) в ней генерируется ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитного потока: ЭДС = -АФ / At. |
Для регистрации температуры биологических объектов используются датчики термоэлектрических и термисторных систем. Существуют датчики температуры ядра (сердцевинные) и температуры кожи (поверхностные). У датчиков температуры ядра более достоверные показания, а показания датчиков температуры кожи зависят от многих условий окружающей среды (влажности, одежды, волосяного покрова, кровоснабжения кожи и т.д.). Для измерения температуры тела человека применяются пассивные датчики (терморезисторы) и активные датчики (термопары). Обычно, датчик на основе термосопротивления включается в цепь в соответствии с рисунком, приведенным ниже. Е - источник питания; R1, R2, R3, R4 - измерительный мост; G - гальванометр; R4 - резистор балансировки моста; R2- термосопротивление.
Схема термисторного датчика. Мост сбалансирован при условии равенства сопротивлений R1 и R3. R4 и R2 соответственно. В этом случае электрический ток через гальванометр не протекает. При изменении температуры нарушается балансировка моста и через гальванометр (G) протекает ток YG, пропорциональный величине температуры. Прибор можно проградуировать в градусах, и отсчет будет производиться непосредственно в градусах. 1 - железо, 2 – константан Схема термоэлектрического датчика. Величина ЭДС термопары (Е) может быть определена согласно выражению: E = λ(t2 – t1) где λ - удельная ЭДС, t1 и t2 - температуры сред, где находятся 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 - 50 с), но обладают значительной нелинейностью. Термоэлектрические датчики - дорогие, имеют малое время реакции и большой динамический диапазон, высокую линейность. |
|
16. Устройство и принцип действия датчиков параметров сердечнососудистой системы (пьезодатчик, микрофонный датчик, датчик для измерения давления в периферических артериях, датчик для прямого измерения давления крови). Для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы используются такие характеристики, как пульс, систолическое и диастолическое давление, тоны и шумы сердца, импеданс ткани, различные показатели циркуляции крови и другие. Для регистрации частоты периферического пульса получили распространение пьезоэлектрические и электродинамические датчики. а) 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. При деформации в элементе возникает прямой пьезоэлектрический эффект - на противоположных поверхностях кристалла из гита нага бария появляется разность потенциалов, причем частота изменения этой ЭДС совпадает с частотой пульса. б) Микрофонный датчик. Этот датчик является тоже генераторным и часто используется для определения частоты пульса, тонов и шумов сердца. Схема микрофонного датчика. Устройство и принцип действия датчиков - параметров сердечно-сосудистой системы (датчик для измерения давления в периферических артериях; датчик для прямого измерения давления крови) Различают датчики непосредственного и косвенного измерения артериального давления. Косвенный метод: метод измерения артериального давления в периферических артериях. Рассмотрим принцип этого метода 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. Мри 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 Pm (момент времени t1), 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 растёт и в момент времени t3 достигает своего максимального значения. Схема датчика для измерения давления крови в периферической артерии, питающей фалангу пальца. Величина давления в манжете в момент времени t3 характеризует диастолическое давление Pd. Датчик является энергетическим, так как световой поток, попадающий на фотоприёмник датчика, модулируется давлением крови в периферической артерии. Датчик для прямого измерения давления крови 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 отражённый свет попадает на фотоприёмник. При измерении давления, приложенного к мембране, величина отраженного светового потока меняется, что и фиксируется с помощью фотоприёмника, в качестве которого используются либо фотосопротивление, либо фотоэлемент. При этом датчик вводится непосредственно в кровеносный сосуд. Диапазон измерения давления: от - 50 до + 200 mm Hg. Датчик является энергетическим, так как величина отражённого светового потока модулируется приложенным к мембране давлением крови. |
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. 1, 2 – электрические контакты; 3 – резиновая лента. Схема контактного датчика 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. Данный датчик является пассивным, так как требует внешнего источника питания. Датчик из углеродистой резины Этот датчик относится к параметрическим. Активная часть датчика выполнена из резины на основе углерода. 1 – углеродистая резина Схема датчика из углеродистой резины При изменении длины датчика изменяется его сопротивление, так как сопротивление датчика определятся длиной датчика и площадью cix> поперечного сечения. При приложении к резине разности потенциалов по ней протекает ток, изменяющийся в такт изменения сопротивления, а, следовательно, с частотой вдоха и выдоха. |
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 фотоприёмником 2. Полученные импульсы фототока пропорциональны частоте вращения турбины. Зная частоту и количество импульсов можно определить объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Схема турбинного датчика Турбинный датчик является также энергетическим, так как отражённый световой поток модулируется объёмом вдыхаемого или выдыхаемого воздуха. Датчик оксигемографа Датчик позволяет регистрировать насыщенность крови оксигемоглобином. 1 - светофильтр для получения монохроматического света; 2 - ткань; 3 - фотосопротивление; 4 - источник света. Схема датчика оксигемографа. По ткани 2 протекает поток крови, и, в зависимости от се 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. Таким образом, данный датчик также является энергетическим. |
|
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 ве личина 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 обогащённости ионами можно определить концентрацию соответствующих ионов внутри клетки. Микроспектрофотометрическии датчик Данный датчик позволяет определить патологию на клеточном уровне. 1 - источник света, 2 - волоконно-оптический кабель, 3 - микропипетка; 4 - фотоприемник, 5 - поверхность клетки. Схема микроспектрофотометрического датчика При прохождении света через оптическую систему 2 фотоприемником 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 клетки. По интенсивности спектра судят о количестве вещества, содержащегося в данном месте клетки. Датчик является энергетическим. Достоинством метода является анализ биохимических процессов в тканях на клеточном уровне, что позволяет получать наиболее достоверную информацию о развитии той или иной патологии. |
19. Виды физиологических сигналов и их характеристики. Назначение усилителя биоэлектрических сигналов. Основные требования к усилителям. различные физиологические сигналы характеризуются тремя основными параметрами:амплитуда сигнала, динамический диапазон, полоса частот. Под динамическим диапазоном понимают отношение максимальной амплитуды сигнала к его минимальному значению. для обработки снятых с помощью датчиков или электродов физиологических сигналов и их анализа данные необходимо усилить до определенного уровня и не внести искажений. дл этого используют усилители биоэл. сигналов. Требования: небольшие размеры, вес, энергопотребление, повышение надежности и выбор параметров |
20. Основные метрологические характеристики усилителей. Искажения в усилителях: виды, их происхождение, способы устранения. Временные зависимости с искажениями и без искажений. К основным метрологическим характеристиекам усилителя относятся: 1)Динамический диапазон -диапазон изменения сигнала на входе усилителя, в котором он усиливается без амплитудных искажений. m=Uвх.макс/Uвх.мин. 2)Коэффицент усиления - Кус=Uвых/Uвх. Кном=6В/Uсигн мин 3) Коэффицент нелинейных искажений Кн.и.=(Uном-Uвых)/Uном 4)Рабочий диапазон воспроизводимых частот усилителя - диапазон частот, в котором допустимы 30% частотные искажения (8.25) 5) Входное и выходное сопротивление уcилителя Амплитудные искажения - амплитуда напряжения на входе выходит за пределы линейного участка амплитудной характеристики. борьба - Калибровка(на вход усилителя подается напряжение 1мВи добиваются определенной амплитуды записи) Нелинейные искажения всегда приводят к появлению в выходном сигнале дополнительных частотных составляющих, отсутствующих во входном сигнале. |
|
21. 21.Устройство и принцип действия биполярного транзистора. Обозначение транзисторов на схемах. Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» — «два»). |
22. 22.Устройство и принцип действия полевого транзистора. Его преимущество. Полевой транзистор — это транзистор, затвор которого изолирован от канала p-n переходом, смещённым в обратном направлении. Электропроводность канала может быть как n-, так и p-типа. Поэтому по электропроводности канала различают полевые транзисторы с n-каналом и р-каналом. Все полярности напряжений смещения, подаваемых на электроды транзисторов с n- и с p-каналом, противоположны. |
23. схема усилительного каскада на транзисторе. Назнач отдельных элементов усилительного каскада. Многокаскадное усиление. Здесь спротивление R1 и R2 являются делителем напряжения и счет только одного коллекторного источника питания создают необходимое напряжения между базой и эммитером. C1иC2 разделительные конденсаторы. Они не пропускают постоянную составляющую входного И выходного напряжения, так как данный усилитель служит для усиления только переменных токов. Rк сопротивление коллекторной нагрузки. Для увеличения коэффициента усиления и получения наилучших параметров используется последовательное включение одиночных каскадов. Такие усилители называются многокаскадными. Для многокаскадных усилителей Кус=Кус1*Кус2 |
|
24. соглосование входного и выходного сопротивлений усилительных каскадов Е-ЭДС источника биопотенциалов, Rэ-к переходное сопротивление электрод-кожа, Rвх входное сопротивление усилителя биопотенциалов, Iвх величина входного тока, обусловленного напряжением входного сигнала Е, Uвх величина входного напряжения убп. По Ому Iвх=Е/(Rэк+Rвх) знач Uвх=Iвх*Rвх=E*Rвх/(Rэк+Rвх) Для усилителей Rвх должно быть не менее 100Мом Сопротивление выхода должно быть примерно равно сопротивлению входа следующего блока диагностического прибора |
25. Требования к УОР. Метрологические х-ки аналоговых уор и методы их определения. Уор – у-во отображения и регистрации. Требования: высокая чувствительность, минимальная погрешность, максимальный частотный диапазон, минимальная потребляемая мощность, высокое быстродействие, сохранение информации при отключении питания, удобство считывания инфо, простота и надежность в эксплуатации, минималные габариты и вес, универсальность, минимальная стоимость носителя инфо. Аналоговые: стрелочные приборы, самописцы(перьевые, тепловые, струйные, электрохим), светочувствительные регистраторы(фоторегистраторы) Аналоговые применяются для предоставления инфо в непрерывном виде, когда небходим график изменения контролируемой величины во времени или зависимость одного параметра от другого. |
26. АНАЛОГОВЫЕ УОР : -светочувствительные регистраторы (фоторегистраторы) - стрелочные приборы - самописцы : — перьевые, тепловые , струйные, электрохимические Аналоговые УОР применяются для предоставления информации в прерывали виде, когда необходим график изменения контролируемой величины во времени или зависимость одного параметра от другого. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УОР : 1. Амплитудная х- 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 Амплитудной х- кой определяется динамический диапазон (m= U вх мах / U вх мин) и чувствительность УОР ( g = ^ L/ ^ U вх) 2. Частотная х- ка ( график зависимости амплитуды записи L от частоты отображаемого или регистрируемого сигнала v при постоянном напряжении на входе УОР : L =f(v) при U вх =соnst Частотной х- ком определяется частотный диапазон на уровне 3 дб
|
|
27ДИСКРЕТНЫЕ УОР : - цифровые индикаторы(уст-ва, имеющие фиксированный набор элементов отображения, расположенных как сгруппировано, так и произвольно), сигнализирующие уст-ва(применяются для сигнализации о выходе контролируемого параметра за установленные пределы или о наличии аварийной ситуации) , принтеры(печатающие уст-ва), плоттеры(уст-ва для автоматического вычерчивания смех, рисунков и т.д.), системы вывода речевой информации(уст-ва, в которых с помощью синтезаторов выдается речь). Дискретные УОР поставляют информацию периодически и выдают информацию в обработанном виде. |
28. 28.Комбинированные УОР. Классификация, устройство и принцип действия, метрологические характеристики различных УОР. |
29. 29Назначение и блок схема электронного осциллографа Осцилло́граф ) — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения,записи; измерения) амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, либо непосредственно на экране, либо записываемого на фотоленте. Принципиальное устройство (см. Рис.1):
Эл лучевая трубка электровакуумный прибор, преобразующий электрические сигналы в световые. В строгом смысле, электронно-лучевуми трубками называют[2] ряд электронно-лучевых приборов, одним из которых являются кинескоп. |
|
30. системы обработки медико – биологической информации. Основные требования, способы обработки. Классификация автоматических методов обработки. Основные требования: 1. Наглядность обработанной информации 2.оперативность обработки мед. информации 3.необходимо, чтобы информация была представлена в концентрированном виде 4.выбирать ведущие параметры 5.для прогнозирования состояния больного нужны функция. А не просто параметры. автоматическая обработка: 1 амплитудные 2 частотные 3. Специальные |
31. назначение, блок – схема, принципиальная схема и принцип действия аналогового интегратора.
|
32. Назначение, блок схема, принципиальная схема и принцип действия дискретного интегратора. Выходное напряжение через детектор попадает на накопитель,который накапливает велечину электрического заряда за определенный промежуток времени(период интегрирования), который задается схемой управления, и далее в виде выходного напряжения подается на устройство отображения или регистрации(УОР) Блок схема. Uвх—>ДетекторНакопитель<--Схема управления // Uвых Принцип действия такого интегратора заключается в следующем:входное напряжение от источника биопотенциалов через детектор подается на интегрирующую ячейку, состоящую из резистора R и конденсатора С,но при этом кондесатор заряжается только в течение времени,задаваемого схемой управления, которая и задает этот промежуток времени (период интегрирования). Схема управления управляет работой контактов реле (КР),которые обочно находятся в нормально замкнутом состоянии, при котором происходит заряд конденсатора. При сработывании реле контакты реле отключают конденсатор от входной цепи и подключается его к УОР,в результате чего конденсатор разряжается через Rвх уор, т.е. происходит считывание информации. 33)Частотные анализаторы (электрические фильтры). Метрологические характеристи-ки, классификация. Электрический фильтр-это четырех полюсник,который хорошо пропускает напряжение одних частот и плохо других частот. Четырехполюсник-это электрическое устройство,имеющее две входные и две выходные клеммы. Различают фильтры активные(содержат внутри источник энергии) и пассивные (не содержат внутри источника тока,работают на энергии сигнала) Действие электрических фильтров основано на том,что сопротивление его отдельных частей зависит от частоты проходящего по ним тока,причем для индуктивных частей- индуктивное сопротивление равно: R(L)=wL . для емкостных частей- емкостное сопротивление равно: Rc=1/wc Как видно это зависимость противоположная. Поэтому ток более низкой частоты,включая и постоянный,проходит преимущественно по индуктивным,а ток более высокой частоты-по емкостным частям фильтра. Метрологические характеристики. 1.полоса прозрачности-тот диапзон частот,которые пропускаются фильтром без ослабления или с незначительным ослаблением (ПП) 2.полоса непрозрачности-диапазон частот,которые значительно ослаблются фильтром. (ПН0 3.частоты среза фильтра-те частоты,которые разграничивают полосы прозрачности и непрозрачности. Классификация фильтров. Частотная характеристика фильтров-это график зависимости величины затухания,вносимого фильтром,от частоты пропускаемого сигнала.По расположению полосы прозрачности на частотной характеристике различают четыре группы фильтров: |
|
33. |
34. 34. Устройство и принцип действия пассивного электрического фильтра. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра. Методика отыскания полосы прозрачности фильтра. Основой пассивного полосового фильтра является колебательный контур: Период собственных колебаний контура определяется по формуле Томсона: Полоса прозрачности любого электрического фильтра на разных уровнях затухания определяется следующим образом: 2 уровень: 6дб - 0.5*Umax 3 уровень: 30дб - 0.03*Umax |
35. Специальные методы обработки информации. 1) Метод выделения сигнала из шума путём многократного наложения исследуемого сигнала на какой-то носитель(метод суперпозиции). Этим методом можно выявить ответную реакцию органа на раздражитель. 2) Статистические методы При этом чтобы получить достоверные выводы проводят статистическую обработку данных. 3) Метод измерения межимпульсных интервалов. Сущность метода заключается в следующем: записывается электрокардиограмма и определяется расстояние между соседними R-зубцами ЭКГ. Это расстояние характеризует время между соседними сердечными сокращениями (буква тауа). Если тауа1=тауа2=тауа3 и т.д. то сердце работает ритмично. Если же это не выполняется то аритмично. |