Электроды для съема медико-биологической информации
Во многих случаях первичным элементом структурной схемы съема медико-биологической информации являются электроды.
Электроды - проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой.
При диагностике электроды используются не только для электрического сигнала, но и для подведения внешнего электромагнитного воздействия. К электродам предъявляются определенные требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, иметь высокую
стабильность электрических параметров, быть прочными, не раздражать биологическую ткань и т.п.
Важная физическая проблема, относящаяся к электродам для снятия биоэлектрического сигнала, заключается в минимизации потерь полезной информации, особенно на переходном сопротивлении «электрод-кожа». Эквивалентная электрическая схема контура, включающего в себя биологическую систему и электроды, изображена на рис. 18.3.
Рис. 18.3. Эквивалентная схема снятия биопотенциалов. εбп - э.д.с. источника биопотенциалов; г - сопротивление внутренних органов; R - сопротивление кожи и электродов; Rвх - входное сопротивление усилителя
Падение напряжения на входе усилителя полезное, так как усилитель увеличивает именно эту часть э.д.с. источника. Падение напряжения I*r и I*R внутри биологической системы и на контакте кожи с электродом бесполезное. Поскольку εбп задана, а повлиять на уменьшение I*r невозможно, то увеличивать I*Rвх можно лишь уменьшением R, и прежде всего уменьшением сопротивления контакта «электрод-кожа».
|
|
|
Это можно сделать разными способами:
• используя салфетки, смоченные физраствором;
• увеличивая площадь электрода (истинная картина в этом случае может искажаться, так как электрод будет захватывать сразу несколько эквипотенциальных поверхностей).
При использовании электродов возникают две проблемы. Первая - возникновение гальванической э.д.с. в месте контакта электрода с биологической системой. Вторая – электролитическая поляризация электродов, приводящая к выделению на электродах продуктов реакции при прохождении тока. В результате возникает встречная (по отношению к основной) э.д.с.
В обоих случаях возникновение э.д.с. искажает снимаемый электродами полезный биоэлектрический сигнал. Существуют способы (которые здесь не рассматриваются), позволяющие снизить или устранить эти отрицательные явления.
Датчики медико-биологической информации
Многие медико-биологические характеристики являются неэлектрическими (давление крови, температура, пульс). Для того чтобы преобразовать их в электрические сигналы, используют специальные датчики. Такое преобразование целесообразно, так как электрические сигналы можно сравнительно легко усиливать, передавать и регистрировать.
|
|
|
Датчик - устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи и регистрации.
Преобразуемая величина X называется входной, а измеряемый сигнал α - выходной величиной.
Характеристика датчика - функциональная зависимость (функция преобразования) выходной величины α от входной X (описывается аналитически или графически).
Обычно стремятся иметь датчик с линейной характеристикой α = kX, где k - постоянный коэффициент.
Чувствительность датчика S - отношение изменения выходной величины к соответствующему изменению входной величины:
S = Δα/ΔΧ. (18.4)
Предел датчика - максимальное значение входной величины, которое может быть воспринято датчиком без искажения и без повреждения датчика.
Порог датчика - минимальное изменение входной величины, которое можно обнаружить датчиком.
Датчики делятся на два класса: генераторные и параметрические.
Генераторные датчики - такие датчики, которые под воздействием входного сигнала генерируют напряжение или ток (индукционные, пьезоэлектрические, фотоэлектрические и т.п.).
|
|
|
Параметрические датчики - такие датчики, в которых под воздействием входного сигнала изменяется какой-либо параметр (тензометрические, емкостные, индуктивные, реостатные и т.п.).
В зависимости от энергии, являющейся носителем информации, различают механические, акустические, температурные, оптические и другие датчики.
Основные понятия и формулы
Окончание таблицы
18.8. Задачи
1. При сухой коже сопротивление между ладонями рук может достигать значения R1 = 105 Ом, а при потных (влажных) ладонях сопротивление будет существенно меньше: R2 = 1500 Ом. Найти токи, которые возникнут при контакте с бытовой электросетью с напряжением 220 В.
Решение
I1 = 220 В/105Ом = 2,2 мА (сухая кожа),
I2 = 220 В/1500 Ом = 146 мА (влажная кожа).
Ответ: I1 = 2,2 мА (сухая кожа), I2 = 146 мА ( влажная кожа).
2. В одной группе, состоящей из 1000 медицинских аппаратов, за полгода отказало в работе 19. В другой группе, которая состоит из 300 таких же аппаратов, за то же время вышло из строя 13 штук. Оценить, в какой группе более высокая возможность сохранения работоспособности изделий.
Решение
В первой группе Р1 = (1000 - 19)/1000 = 0,981. Во второй группе Р2 = (300 - 13)/300 = 0,957. Ответ: р1 = 0,981; р2 = 0,957.
|
|
|
3. Интенсивность отказов на протяжении некоторого периода времени постоянна и равна λ = 3х10-9хс-1. Найти вероятность безотказной работы за любые шесть месяцев этого периода.
4. Индуктивный датчик представляет собой катушку индуктивности (1), внутри которой премещается стальной стержень (2). Индуктивность катушки, а следовательно, ее полное сопротивление являются функциями перемещения сердечника. Функция преобразования датчика изображена на рис. 18.4 б. Определить: а) чувствительность датчика; б) порог датчика; в) предел чувствительности.
Рис. 18.4.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 27; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!