Датчики параметров сердечно-сосудистой системы

Для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы используются такие характеристики: частота сокращений сердечной мышцы, давление, тоны, шумы сердца, импеданс тканей и др.

Для регистрации частоты периодического пульса получили распространение пьезоэлектрические преобразователи, использующие пьезоэффект.

Пьезоэффект состоит в возникновении электрических зарядов разных знаков на противоположных поверхностях некоторых кристаллических тел при их механических деформациях (растяжении, сжатии, изгибе) (кварц, турмалин, сегнетова соль).

Датчики, работающие на основе пьезоэлектрического эффекта, относятся к числу активных биоуправляемых датчиков.

Конструктивно они обычно выполняются в виде таблеток. Внутри корпуса расположен пьезоэлемент, работающий на сжатие или изгиб.

Для исследования токов и шумов сердца и записи фонокардиограмм применяют электродинамические и пьезоэлектрические микрофоны (активные генераторные датчики).

Принцип работы: акустические колебания воздействуют на эластичную мембрану, которая по своей окружности крепится к корпусу микрофона. На жестком основании цилиндра, закрепленном в центре мембраны, крепятся витки провода катушки. Под действием звуковых волн катушка движется в сильном магнитном поле, образованном кольцевым магнитным сердечником. В результате такого движения в катушке индуцируется ЭДС звуковой частоты.

Электродинамические микрофоны постепенно вытесняются пьезоэлектрическими.

К корпусу крепится упругая мембрана. Колебания мембраны через недеформирующуюся стойку передаются к пьезоэлементу.

В настоящее время для измерения абсолютного давления широко используются емкостные и индуктивные датчики.

Индуктивный датчик содержит:

1. Кольцо.

2. Внутри в эластичной основе расположена катушка индуктивности.

3. Одна поверхность кольца имеет отверстие, в котором помещается сердечник.

Если такой датчик прижать к стенке кровеносного сосуда или глаза так, чтобы стенка полости, соприкасающаяся с датчиком, стала плоской, и сердечник всей плоскостью прилегал к этой стенке, то датчик будет воспринимать давление внутри полости.

В основу работы емкостного датчика положено изменение его емкости при воздействии на него измеряемой величины давления.

Емкость плоского конденсатора ,

где s – площадь пластин конденсатора, d – толщина диэлектрика, e - относительна диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Для измерения давления чаще всего пользуются изменением ёмкости С при изменении расстояния между пластинами конденсатора.

Практически выполнить:

Описание установки

На столе собрана электрическая схема, позволяющая подключить с помощью ключа к входу универсального вольтметра В7-16, используемого в режиме измерения сопротивления, термистор или реостатный датчик. Термистор, расположенный в цилиндрическом металлическом корпусе, помещен вместе с ртутным термометром в калориметрический сосуд с водой. Вода в сосуде нагревается с помощью электрической плитки.