Аппараты для электростимуляции

Аппараты электростимуляции - генераторы кратковременных импульсов. Импульсные генераторы это радиотехнические устройства, создающие электрические импульсы (напряжения или тока). Медицинские аппараты - генераторы непрерывных и импульсных низкочастотных электромагнитных колебаний - объединяют две большие группы устройств, которые трудно четко различить, - стимуляторы и аппараты физиотерапии.

Импульсные генераторы классифицируются по способу их возбуждения. Генератор с самовозбуждением (автоколебательный генератор импульсов) содержит элементы положительной обратной связи, Вторым типом генераторов импульсов являются ждущие генераторы. Они создают только один импульс в ответ на запускающий (входной) импульс. Если входной импульс не поступает, режим ожидания может продолжаться сколь угодно долго.

Мультивибраторы используются для генерации импульсов прямоугольной формы с частотой повторения от доли герца до 1-2 мГц. Схема мультивибратора (рис.) представляет собой соединение двух усилителей постоянного тока. Выход одного усилителя (выполненного на лампе или транзисторе) через конденсатор С₂ соединён со входом усилителя, выполненного на транзисторе (лампе) Т₂ и, наоборот, выход второго усилителя через конденсатор С₁ соединён со входом первого. Мультивибратор, потребляет энергию от источника питания во время как генерации импульса, так и паузы.

блокинг-генератор (ламповый и транзисторный). Основными элементами схемы являются импульсный трансформатор и триод (транзистор). Форма генерируемого импульса близка к прямоугольной. Длительность генерируемого импульса зависит от параметров транзистора и от величины емкости “С”. Частота следования импульсов определяется величинами конденсатора “С” и резистора “R”.

Электростимуляция сердца и ее виды

Блокинг-генератор и мультивибратор применяются в качестве генераторов импульсов в кардиостимуляторах. Кардиостимулятором называют прибор, позволяющий генерировать искусственные стимулирующие импульсы и подавать их на сердце. Он состоит из импульсного генератора и соответствующих электродов. Существуют имплантируемые и внешние кардиостимуляторы. Существуют электростимуляторы, импульсы которых подаются на орган независимо от естественной электрической активности, другие же синхронизируют импульсы с биопотенциалами биологической системы (биоэлектрическая стимуляция).

В настоящее время большинство внешних генераторов получает питание от батарей.

Для имплантируемых источников питания созданы генераторы с атомным источником питания. В этих устройствах тепло, выделяемые при распаде радиоактивного плутония, преобразуется в постоянный ток, который используется для питания

Дефибрилляторы.

наиболее успешным и эффективным методом является подача электрического разряда в область сердца. Если на короткое время подать (и затем снять) ток, достаточный для одновременной стимуляции всей мускулатуры сердца, то все волокна сердечных мышц вступят в рефрактерные периоды одновременно, после этого может возобновиться нормальная деятельность сердца. Дефибрилляция проводится разрядным током конденсатора. Конденсатор заряжается до высокого постоянного напряжения и затем быстро разряжается через электроды, наложенные на грудь пациента (t»5 мc; 10 мс). Типичный дефибриллятор постоянного тока содержит дефибриллятор, электрокардиоскоп и кардиостимулятор.

E.Воздействие переменными токами

Первичное действие переменного тока и электромагнитного поля на биологические объекты в основном заключается в периодическом смещении ионов растворов электролитов и изменении поляризации диэлектриков. При частотах приблизительно более 200-500 кГц ток или электромагнитная волна не будет вызывать раздражающего действия. Основным первичным эффектом в этом случае является тепловое воздействие, вследствие трения между заряженными частицами при колебательном движении.

В физиотерапии имеется большая группа методов, в основе которых лежат электромагнитные колебания и волны.

Электромагнитные колебания и волны, применяемые в медицинской практике, условно подразделяются на несколько диапазонов:

низкочастотные (НЧ) до 20 гц

звуковой частоты (ЗЧ) 20 ¸ 20 кгц

ультразвукочастотные (УЗЧ) 20 ¸ 200 кгц

высокочастотные (ВЧ) 0,2 ¸30 мгц

ультравысокочастотные (УВЧ) 30 ¸ 300 мгц

сверхвысокочастотные (СВЧ) 300мГц ¸ 300 Ггц

крайневысокочастотные (КВЧ) > 300 Ггц.

Так как специфическое действие тока, особенно при небольших частотах, определяется формой импульсов.

Действие переменного тока на организм существенно зависит от его частоты. При низких, звуковых и ультразвуковых частотах переменный ток, как и постоянный, вызывает раздражающее действие на биологические ткани. Действие переменного тока на организм при низких, звуковых и ультразвуковых частотах оценивается следующими пороговыми значениями: порогом ощутимого тока и порогом неотпускающего тока.

Порог ощутимого тока:. Эта величина зависит от места и площади контакта тела с подведенным напряжением, частоты тока, индивидуальных особенностей человека (пол, возраст, специфика организма). средним значением явл. около 1 мА на частоте 50 Гц у мужчин для участка предплечье — кисть. Воздействуя на сердце, ток может вызвать фибрилляцию желу­дочков, которая приводит к гибели человека. Пороговая сила тока, вызывающего фибрилляцию, зависит от плотности тока, протекающего через сердце, частоты и длительности его действия.

При частотах приблизительно более 500 кГц Основным первичным эффектом является тепловое воздействие. Лечебное прогревание высокочастотн. электромагнитными колебаниями обладает рядом преимуществ перед таким традиционным и простым способом, который реализуется грелкой.

Высокочастотное прогревание происходит за счет образования теплоты во внутренних частях организма, т. е. его можно создать там, где оно нужно. Выделяемая теплота зависит от диэлектрической проницаемости тканей, их удельного сопротивления и частоты электромагнитных колебаний. Кроме теплового эффекта электромагнитные колебания и волны при большой частоте вызывают и внутримолекулярные процессы, которые приводят к некоторым специфическим воздействиям.

Мощность тока, расходуемая на нагревание тканей, вычисляем по формуле Р = I²R.

где V = SI — объем ткани, r— ее удельное сопротивление.

Пропускание тока высокой частоты через ткань используют в физиотерапевтических процедурах, называемых диатермией и местной дарсонвализацией.

При диатермии применяют ток частотой около 1 МГц со слабозатухающими колебаниями, напряжение 100—150 В; сила тока несколько ампер. Так как наибольшим удельным сопротивлением обладают кожа, жир, кости, мышцы, то они и нагреваются сильнее. Наименьшее нагревание у органов, богатых кровью или лимфой, Для местной дарсонвализации применяют ток частотой 100— 400 кГц, напряжение его — десятки киловольт, а сила тока небольшая — 10—15 мА.

Второго электрода нет, так как участок между точкой А цепи и пациентом обладает электроемкостью.

EВысокочастотная электромедицинская аппаратура. Аппаратура электрохирургии

Имеются генераторы трех видов: ламповые, полупроводниковые и искровые. Форма сигнала:

 

 

Применяются частоты от 300 - 400 кГц до 5 мГц (будут до 40 мГц).

Мощности: в офтальмологии, например, несколько ватт до 1 кВт (рекомендуется МЭК не более 400 Вт).

Виды электрохирургии: моно- и биполярная. Монопол – с пассив. и актив. электродами.

Аппарат электрохирургии высокочастотный. Принцип действия аппарата основан на воздействии токов высокой частоты на мягкие биологические ткани. При протекании тока через мягкие ткани осуществляется их резание и коагуляция кровеносных сосудов. Резание тканей производится синусоидальным немодулированным током частотой 1,76 мГц. При касании электродом мягкой ткани, вследствие высокой плотности входного тока, происходит мгновенный нагрев клеток и испарение внутриклеточной жидкости, что приводит к разрыву клеток в зоне касания, таким образом, осуществляется разрез ткани.

Терапевтический контур

Терапевтический контур в целях безопасности больного индуктивно связан с контуром генератора, так как индуктивная связь исключает возможность случайного попадания больного под высокое постоянное напряжение, которое практически всегда имеется в генераторах колебаний.

Они позволяют прижигать, «сваривать» ткани (диатермокоагуляция) или рассекать их (диатермотомия).

При диатермокоагуляции применяют ток плотностью 6— 10 мА/мм², в результате чего температура ткани повышается и ткань коагулирует. При диатермотомии плотность тока доводят до 40 мА/мм², в результате чего острым электродом (электроножом) удается рассечь ткань. Электрохирургическое воздействие имеет определенные преимущества перед обычным хирургическим вмешательством. При диатермии применяют ток частотой около 1 МГц со слабозатухающими колебаниями, напряжение 100—150 В; сила тока несколько ампер. Так как наибольшим удельным сопротивлением обладают кожа, жир, кости, мышцы, то они и нагреваются сильнее. Наименьшее нагревание у органов, богатых кровью или лимфой, Для местной дарсонвализации применяют ток частотой 100— 400 кГц, напряжение его — десятки киловольт, а сила тока небольшая — 10—15 мА. Применение электромагнитных волн СВЧ-диапазона, в зависимости от длины волны получили два названия: микроволновая терапия (частота 2375 МГц, длина волны 12,6 см) и ДЦВ-терапия, т. е. терапия дециметровых волн (частота 460 МГц, длина волны 65,2 см). УВЧ используют частоту 40,58 МГц, в случае токов такой частоты диэлектрические ткани организма нагреваются интенсивнее проводящих.

E Общие характеристики датчиков температуры: Датчик - (преобразователь медицинской информации) - устройство съема информации, реагирующий своим чувствительным элементом на воздействие измеряемой величины, а также осуществляющий преобразование этого воздействия в форму, удобную для последующего усиления, регистрации, обработки и т.д.

Входными неэлектрическими величинами датчиков могут быть механические величины (линейные и угловые перемещения, скорость, ускорение, давление, частота колебаний), физические (температура, освещенность, влажность), химические (концентрация, вещества, состав), непосредственно физиологические (наполнение ткани кровью).

Выходными электрическими величинами обычно служат ток, напряжение, ионное сопротивление (импеданс), частота (или фаза) переменного тока или импульсных сигналов.

Датчики медико-биологической информации можно разделить на

две группы: биоуправляемые и энергетические.

Биоуправляемые датчики изменяют свои характеристики непосредственно под влиянием медико-биологической информации, поступающей от объекта измерения. В свою очередь биоуправляемые датчики подразделяются на активные (генераторные) и пассивные (параметрические).

В активных датчиках измеряемый параметр непосредственно преобразуется в электрический сигнал,. К таким датчикам относятся пьезоэлектрические, индукционные преобразователи, термоэлементы.

Пассивные датчики под воздействием входной величины изменяют свои электрические параметры: сопротивление, емкость или индуктивность. В отличие от активных (генераторных) датчиков, пассивные (параметрические) датчики для получения соответствующего значения выходного напряжения или тока включаются в электрическую цепь с внешним источником питания. К таким датчикам можно отнести емкостные, индуктивные, резистивные, контактные датчики.

Энергетические датчики в отличие от биоуправляемых активно воздействуют на органы и ткани. Они создают в исследуемом органе так называемый немодулированный энергетический поток со строго определенными, постоянными во времени характеристиками.

Каждый датчик характеризуется определенными метрологическими показателями. Важнейшими из них являются:

1) чувствительность - минимальное изменение снимаемого параметра, которое можно устойчиво обнаружить с помощью данного преобразователя;

2) динамический диапазон - диапазон входных величин, измерение которых производится без заметных искажений от максимальной предельной величины до минимальной, ограниченной порогом чувствительности или уровнем помех;

3 ) погрешность - максимальная разность между получаемой и номинальной выходными величинами;

4) время реакции - минимальный промежуток времени, в течение которого происходит установка выходной величины на уровень, соответствующий измененному уровню входной величины.

Погрешности устройств съема медико-биологической информации - одно из звеньев в общей цепи ошибок измерений, зависящих от ряда технических и специфических причин. Это обстоятельство затрудняет сопоставление результатов в процессе диагностики и лечения.

Причинами погрешностей могут быть:

1 ) температурная зависимость функции преобразования;

2) гистерезис - запаздывание y от x даже при медленном изменении входной величины, происходящее в результате необратимых процессов в датчике;

3) непостоянство функции преобразования во времени;

4) обратное воздействие датчика на биологическую систему, приводящее к изменению показаний;

5) инерционность датчика (пренебрежение его временными характеристиками) и другие.

С точки зрения способности проводить электрический ток все вещества делятся на три класса: проводники, полупро-водники и диэлектрики (изоляторы). Электрическое сопро-тивление полупроводников занимает промежуточное значе-ние между сопротивлением металлов и диэлектриков. Удель-ная электропроводность (или просто проводимость) метал-лов () имеет порядок (10⁸…10⁶) Ом^-1×м^-1, диэлектриков (10¹⁵÷…10^-18) Ом^-1×м^-1 полупроводников (10²…10^-11) Ом^-1×м^-1. Удельное сопротивление проводников зависит от проводи-мости:. Для металлов удельные сопротивления имеют значения порядка 10⁷…10⁸ Ом×м. Физической причиной возникновения сопротивления электрическому току является взаимодействие электронов с реальной кристаллической средой, в которой движутся электроны. При этом согласно квантовой теории проводи-мости столкновения электронов (рассеяние электронных волн) происходят с какими-либо нарушениями периоди-ческой структуры кристалла: тепловыми колебаниями, примесными атомами, дислокациями, границами зёрен и другими дефектами. Таким образом, сопротивление металлического провод-ника прямо пропорционально температуре: где R₀ — сопротивление металлического проводника при 20° С; t — температура, °С; a — температурный коэффициент сопротивления металла.В полупроводниках, как и в металлах, подвижность но-сителей тока зависит от температуры, но характер темпе-ратурной зависимости проводимости определяется более сильной зависимостью концентрации носителей тока от температуры, в то время как у металлов концентрация сво-бодных электронов от температуры не зависит. В полупроводниках имеются носители тока двух видов: электроны и дырки — поэтому для полупроводников фор-мула примет вид:

E ВНУТРЕННЯЯ КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ. Рассмотрим контакт двух металлов 1 и 2 с различной концентрацией свободных электронов: n ₁ > n ₂ (рис. 15.3, а) После создания контакта начнется диффузия электронов из одного металла в другой. Так как концентрации электронов различны, то диффундирующие потоки из разных металлов будут неодинаковыми. Это приведет к заряжению металлов противоположными зарядами и возникновению между ними внутренней контактной разности потенциалов U_i. При этом первый металл имеет больший потенциал относительно второго (рис 15.3, а). Изменение энергии Е_э свободных электронов в приконтактной области при установившемся значении контактной разности потенциалов соответствует динамическому равновесию.При динамическом равновесии потоки электронов в одном и другом направлениях одинаковы. Так как концентрация свободных электронов в металлах очень большая, то переход электронов из одного металла в другой практически не изменит их концентраций, которые и в условиях динамического равновесия останутся прежними (n ₁ и n ₂). Внутренняя контактная разность потенциалов может быть найдена исходя из общего условия равновесия - равенства электрохимических потенциалов соприка­сающихся металлов или В цепи, состоящей из разных металлов, возникает термоэлектродвижущая сила, e _т. Это явление, справедливое и для полупроводников, называют термоэлектричеством. Так как э.д.с. равна сумме скачков потенциала цепи, обусловленных сторонними силами, то

Устройство, называют термоэлементом или термопарой.

Из видно, что b соответствует термо-э.д.с., возникающей в цепи при разности температур контактов, равной 1 К, и является характеристикой термопары.

Приведем значение b при температурах в окрестности 100° С для некоторых пар металлов.

Градуир. термопары: Устройство, состоящее из двух спаев металлов и дающее при наличии разности температур спаев ЭДС, а при замкнутой цепи — ток, называется термоэлементом или термопарой.. Если нужно отградуировать термопару (то есть установить зависимость величины термоэлектродвижущей силы от разницы температур спаев термопары) то это можно сделать, например, следующим образом.

Простая экспериментальная установка, из которой понятна сущность методики градуировки, изображена на рис. 1. Один спай термопары (например, медь (м) - константан (к)) погружен в сосуд с маслом (температура Т), другой в сосуд со льдом То =0 °С. Так как градуировочные таблицы в литературе приводятся относительно 0 °С, то лучше всего придерживаться этого условия, потому что в дальнейшем можно будет легко сравнить полученные экспериментальные результаты с табличными.

Градуировка термисторов может осуществляться в жидкостных термостатах. Необходимо герметизировать термисторы, погрузив их в стеклянные пробирки. Обычно для градуировки и вычисления констант проводится сличение термистора с образцовым платиновым термометром. В диапазоне от 0 до 100 °С сличение проводится в точках с интервалом 20 °С. Погрешность интерполяции обычно не превышает 1 –5 мК при использовании модифицированного уравнения Стейнхарта и Харта. Терморезисторы – полупровод. резисторы с нелинейной Вольт Амперной Хаар-кой, которые имеют явную зав-ть электро сопротивл. от темпер-ры.

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: