Луганське обласне медичне училище

 

ДИСЦИПЛІНА: ОСНОВИ БІОЛОГІЧНОЇ ФІЗИКИ ТА МЕДИЧНА АПАРАТУРА

САМОСТІЙНА ПОЗААУДИТОРНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

 

 

ЛЕКЦІЯ № 7

 

 

ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ СТУДЕНТАМИ

 

 

 

 

.

 

 

ТЕМА: Обладнання (електроди та датчики) для реєстрації медико-біологічної інформації – 2 години.

 

 

ПЛАН

 

1. Електроди для знімання біоелектричного сигналу

2. Датчики медико-біологічної інформації

 

1. Електроди для знімання біоелектричного сигналу

 

Електроди для знімання біоелектричного сигналу — це провідники спеціальної форми, що сполучають вимірювальний ланцюг з біологічною системою.

При діагностиці електроди використовуються не тільки|не лише| для знімання|наймання| електричного сигналу, але і для підведення зовнішньої електромагнітної дії, наприклад в реографії. У ме­дицині електроди використовуються також для надання| електромагнітної дії з метою лікування і при електростимуляції.

До електродів пред'являються певні вимоги: вони винні швидко фіксуватися| і зніматися, мати високу стабільність електричних параметрів, бути міцними, не створювати перешкод, не дратувати|роздратовувати| біологічну тканину і тому подібне

Важлива|поважна| фізична проблема, що відноситься до електродів для знімання|наймання| біоелектричного сигналу, полягає в мінімізації втрат корисної інформації, особливо на перехідному опору| електрод — шкіра.

Для зменшення перехідного опору електрод — шкіра прагнуть збільшити провідність середовища|середи| між електродом і шкірою|, використовують марлеві серветки, змочені фізіологічним розчином, або електропровідні пасти. Можна зменшити цей опір, збільшивши площу|майдан| контакту електрод — шкіра, тобто збільшивши розмір електроду, але|та| при цьому електрод захоплюватиме|захвачуватиме| декілька еквіпотенціальних поверхонь і дійсну картину електричного поля буде спотворена.

За призначенням електроди для знімання біоелектричного сигналу підрозділяють на наступні групи:

1) для короткочасного застосування|вживання| в кабінетах функціональної діагностики, наприклад, | для разового зняття електрокардіограми;

2) для длитель­ного| використання, наприклад при постійному спостереженні за тяжкохворими в умовах палат інтенсивної терапії;

3) для використання| на рухомих|жвавих| обстежувачах, наприклад в спортивній або космічній медицині;

4) для екстреного застосування|вживання|, на­приклад,| в умовах швидкої допомоги. Ясно, що у всіх випадках про­явится|| своя специфіка застосування|вживання| електродів: фізіологічний | розчин може висохнути і опір зміниться, якщо спостереження біоелектричних сигналів тривале, при бессоз­нательном| стані|достатку| пацієнта надійніше використовувати ігольча­ті| електроди і тому подібне

При користуванні електродами в електрофізіологічних дослідженнях| виникають дві специфічні проблеми.

Одна з них—| виникнення гальванічною ЕДС при контакті електро­дів| з|із| біологічною тканиною.

Інша — електролітична поля­ризація| електродів, що виявляється у виділенні на електродах продуктів реакцій при проходженні струму|току|. В результаті виникає| зустрічна по відношенню до основний ЕДС.

У обох випадках що виникають ЕДС спотворюють корисний біоелектричний сигнал, що знімається електродами. Існуюють способи, що дозволяють понизити|знизити| або усунути подібні впливи.

Розглянемо пристрій деяких електродів.

Для зняття електрокардіограм до кінцівок спеціальними гумовими стрічками прикріплюють електроди — металеві пластинки з клемами, в які вставляють і закріплюють штирі кабелів відведень. Кабелі сполучають електроди з електрокардіографом. На грудях пацієнта встановлюють грудний електрод. Він утримується гумовим присоском. Цей електрод також має клему для штиря кабелю відведень.

У мікроелектродній практиці використовують скляні мікроелектроди|. Кінчик такого електроду має діаметр 0,5 мкм|. Корпус електроду є|з'являється| ізолятором|, усередині|всередині| знаходиться|перебуває| провідник у вигляді електроліту.

 

2. Датчики медико-біологічної інформації

Багато медико-біологічних характеристик не можна безпосередньо «зняти» електродами, оскільки|тому що| ці характеристики не відбиваються біоелектричним сигналом: тиск|тиснення| крові, темпе­ратура|, звуки серця і багато інших. В деяких випадках меди­ко-біологічна інформація пов'язана з електричним сигна­лом|, проте|однак| до неї зручніше підійти як до неелектричної вели­чини| (наприклад, пульс). У цих випадках використовують датчики (вимірювальні перетворювачі).

Датчиком називають пристрій, що перетворює вимірювану або контрольовану величину в сигнал, зручний для передачі, подальшого перетворення або реєстрації. Датчик, до якого підведена вимірювана величина, тобто перший у вимірювальному ланцюзі, називається первинним.

В рамках|у рамках| медичної електроніки розглядаються|розглядують| тільки|лише| такі датчики, які перетворять вимірювану або контролююмую| неелектричну величину в електричний сигнал.

Використання електричних сигналів переважно, чим інших, оскільки електронні пристрої дозволяють порівняно нескладно підсилювати їх, передавати на відстань і реєструвати. Датчики підрозділяються на генераторних і параметричних.

Генераторні датчики під впливом вимірюваного сигналу безпосередньо генерують напругу або струм.

Вкажемо деякі типи цих датчиків і явища, на яких вони засновані: 1) п'єзоелектричні, п'єзоелектричний:

2) термоелектричні, термоелектрика — явище виникнення ЕДС в електричному ланцюзі, що складається з послідовно сполучених різнорідних провідників, що мають різну температуру спаїв;

3) індукційні, електромагнітна індукція;

4) фотоелектричні, фотоефект.

Параметричні датчики під впливом вимірюваного сигналу змінюють який-небудь свій параметр.

Вкажемо деякі типи|типів| цих датчиків і вимірюваний з|із| їх допомогою параметр:

1) ємкісні, ємкість;

2) реостатні, омічний опір;

3) індуктивні, індуктивність або взаємна індуктивність.

Залежно від виду енергії, інформації, що є носієм, розрізняють механічні, акустичні (звукові), температурні, електричні, оптичні і інші датчики.

В деяких випадках датчики називають по вимірюваній величи­ні|; так, наприклад, датчик тиску|тиснення|, тензометричний| датчик (тен-зодатчик|) — для вимірювання|виміру| переміщення або деформації і так далі

Приведемо можливі медико-біологічні застосування|вживання|вказаних вказаних типів датчиків.

Датчик характеризується функцією перетворення — функціональною залежністю вихідної величини у від вхідної х, яка описується аналітичним виразом у =f(х) або графіком.

Чутливість датчика показує, якою мірою вихідна величина реагує на зміну вхідної:

Вона залежно від виду датчика виражається, наприклад, в омах на міліметр (Ом/мм), в милливольтах на кельвин (мВ/К) і так далі

Істотні тимчасові характеристики датчиків. Річ у тому, що фізичні процеси в датчиках не відбуваються миттєво, це приводить до запізнювання зміни вихідної величини в порівнянні із зміною вхідної. Аналітично така особливість приводить до залежності чутливості датчика від швидкості зміни вхідної величини ах/ск або від частоти при зміні х по гармонійному закону.

При роботі з|із| датчиками слід враховувати можливі, специ­фічні | для них, погрішності. Причинами погрішностей можуть бути наступні|слідуючі| чинники|фактори|:

1) темпера­турна| залежність функції перетворення||;

2) гістерезис — запізнювання у від х навіть при повільній зміні вхідної величини, що відбувається в результаті необоротних процесів в датчику;

3) непостійність|незмінність| функції перетворення| в часі;

4) зворотна дія датчика на биоло­гичну| систему, що приводить|призводить| до зміни свідчень|показників|;

5) инерційність| датчика (зневага|нехтування| ого тимчасовими характеристика­ми|) і ін.

Конструкція датчиків, використовуваних в медицині, вельми|дуже| різноманітна|: від простих (типу|типа| термопари) до складних доплеровских| датчиків.

На закінчення відзначимо, що датчики є|з'являються| технічними аналогами рецепторів біологічних систем.

 

ЛУГАНСЬКА ОБЛАСНА РАДА