Регистрация биоэлектрических сигналов

Биоэлектрические сигналы, характеризующие функциональную активность различных схем и органов человека, являются слаботочными и занимают область низких и инфранизких частот. Например: ЭКГ - 0,5-400 Гц, ЭЭГ - 1-1000 Гц. Амплитуды колебаний довольно малы: ЭКГ -0,1-5 мВ, ЭЭГ -0,01-0,5мВ. В связи с этим обстоятельством важнейшим требованием, предъявляемым к различным электродам является требование минимума потерь полезного сигнала, особенно на переходном сопротивлении электрод - кожа, которое следует уменьшать до минимума. Величина сопротивления при этом зависит от типа металла, из которого изготовлен электрод, свойств кожи, площади её сопротивления с электродом и проходящей среды в металле между ними. Переходное сопротивление между чистой и сухой кожей и электродом измеряется сотнями кОм. В последнее время применяют специальные проводящие электронные пасты, которые дают лучший результат, чем прокладка от марли. Переходное сопротивление уменьшается также с увеличением количества информации, которую несёт снимаемый сигнал. С увеличением площади электрода, падает помехозащитность электродов. При прохождении тока в цепи этот потенциал изменяется вследствие гальванической поляризации электродов. Она может быть уменьшена подбором материалов электродов и подбором соответствующих пластин. В качестве электродов, подвергающихся малой поляризации применяются электроды, изготовленные из золота, серебра, платины, палладия, нержавеющей стали, сплава с иридием, других металлов.

Биоуправляемые датчики

Биоуправляемые датчики изменяют свои характеристики непосредственно под влиянием медико- биологической информации, поступающей от объекта измерения. Этот вид датчиков подразделяется на активные (генераторные) и пассивные (параметрические).

В активных датчиках измеряемый параметр непосредственно преобразуется в электрический сигнал, т. е. под воздействием измеряемой величины активные датчики сами генерируют сигнал, соответствующей амплитуды и частоты. К таким датчикам относятся пьезоэлектрические, индуктивные преобразователи, термоэлементы.

В отличии от активных датчиков параметрические или пассивные датчики для получения соответствующего значения выходного напряжения или тока включаются в электрическую цепь с внешним источником питания.

К таким датчикам относятся: ёмкостные, резистивные, контактные.

Датчики температуры тела

Для измерения температуры человеческого тела в качестве датчиков используются проволочные и полупроводниковые терморезисторы и термоэлементы. В основу работы проволочных и полупроводниковых резисторных датчиков положено их свойство изменять сопротивление при изменении температуры.

Основным требованием к материалам, используемым при конструировании термодатчиков, является необходимость обеспечения наибольшего постоянного температурного коэффициента при возможном большем удельном сопротивлении. Сопротивление полупроводникового резистора от температуры определяется зависимостью

 

где, А и В коэффициенты, зависящие от размеров и материала сопротивления, вернее. термосопртивления; Т -температура термосопртивления по Кельвину.

Значение температурного коэффициента полупроводников сильно зависит от температуры Z= - B/T²

Допускаемая погрешность при измерении температуры человеческого тела + - О, 1 С.

Среди характеристик, определяющих качество датчиков температуры необходимо выделить:

а) линейность зависимости сопротивления от температуры. Датчик считается линейным, если любое изменение температуры на величину Т дает всегда строго пропорциональное изменение параметра датчика (для терморезистора - сопротивления).

б) время реакции. Время реакции характеризует свойства датчиков, оно равно промежутку времени необходимому для измерения сопротивления одного установившегося значения, соответствующего иной температуре если изменение температуры от Т^О₁ и до Т^О₂ происходило скачкообразно. Время реакции зависит от типа датчика, от его конструктивного выполнения, теплопроводимости его оболочек, массы, температурной разницы и т.д.

Минимальное время реакции имеют термисторы, на основе которых выполнены большинство датчиков для одномоментного измерения температуры.

в) стабильность параметров во времени, т.е. стабильность сопротивления датчика при термостатировании (при постойной температуре датчика).

Электротермометр

Электротермометр состоит из указателя, по шкале которого производится расчет измеряемой температуры и набор датчиков, формы и размеры которых соответствуют определенному функциональному назначению. Оправы всех датчиков, входящих в комплект прибора, сконструированы с учетом наилучшей теплоотдачи от контактирующей среды к терморезистору, применительно к каждому виду измерений. Датчики, входящие в комплект прибора, имеют следующие назначения:

- датчик кожный, для измерения температуры в различных точках кожного покрова;

- датчик подмышечный, для измерения температуры в подмышечной впадине;

- датчик желудочный, для измерения температуры в полости желудка;

- датчик стержневой, для кратковременного замера температуры в различных точках кожного покрова, и совместно с иглой внутримышечной для измерения температуры внутри тканей тела;

- датчик сердечный, для измерения температуры в венах, артериях и полостях сердца.

Зарядное устройство, входящее в комплект прибора, служит для зарядки аккумулятора батареи. Все датчики и зарядное устройство присоединяются к указателю с помощью штепсельного разъёма.