 |
Параметрические преобразователи
|
|
|
|
 |
Датчики сопротивления выполняются или в виде тонкой проволоки из специального сплава, или в виде столбика из вещества, сопротивление которого сильно изменяется при растяжении или сжатии, например из кремнийорганической резины (силикон), прессованной металлизированной смолы и т. п. Концы проволоки или столбика скрепляются с основой и подвижным элементом датчика. На рис. 4 показана схема резистивного датчика для измерения давления. Жидкость под давлением р, заполняющая камеру К, прогибает мембрану М, Мембрана в центре соединена с движком Д, растягивающим при этом петлю R из тонкой проволоки, концы которой закреплены в стойках С. При растяжении проволоки изменяется ее сопротивление. Концы проволоки с помощью проводов П подключаются к измерительному (или регистрирующему) прибору, в котором изменение сопротивления проволоки вызывает отклонение стрелки, соответствующее давлению на мембрану.
 |  | ||
Индуктивный датчик состоит из электромагнита с незамкнутым сердечником и замыкающим его подвижным якорем. В зависимости от положения якоря изменяется индуктивное сопротивление катушки электромагнита, которая подключается к измерительному или регистрирующему устройству. К индуктивным датчикам относится трансформаторный датчик. Например, датчик давления (рис. 5), состоящий из двух катушек К (I и II), связанных общим сердечником С, соединенным с мембраной М. На первичную катушку подается переменное напряжение (4—5 кГц). Измеряется напряжение, индуктируемое во вторичной катушке, величина которого зависит от положения сердечника (П — провод).
Емкостные датчики представляют конденсатор из двух параллельных пластин, одна из которых скрепляется с подвижным элементом датчика. Изменение емкостного сопротивления конденсатора измеряется или регистрируется с помощью соответствующего устройства.
|
|
|
Дальнейшее развитие методов электрического измерения неэлектрических величин связано с миниатюризацией электронной аппаратуры. Использование элементов микроэлектроники позволяет не только уменьшить размеры и массу применяемых в медицине приборов и аппаратов, но и создать принципиально новые приборы и датчики настолько малых размеров, что они могут безопасно вводиться внутрь полостей различных органов и даже вживляться в ткани организма. Таким образом, появились новые диагностические приемы, называемые эндорадиометрией.
Например, описанный выше датчик давления в миниатюрном исполнении имеет диаметр 2—3 мм (рис. 5) и, будучи помещен на конце полиэтиленового катетера, может быть введен в полость сердца через впадающие в него вены, Такой прибор называется электроманометром. В качестве другого примера укажем метод исследования температуры, давления и кислотности (рН) среды в желудочно-кишечном тракте с помощью эндорадиозондов, имеющих форму пилюли (рис. 6, а), которую исследуемый проглатывает. В пилюле (рис. 6, б) находится микрорадиогенератор, содержащий источник питания П с включателем В, транзистор Т, детали контуров К и на открытом конце — датчик Д, воздействующий на частоту генерируемых колебаний. Датчиком температуры служит термистор, давления — катушка индуктивности колебательного контура генератора, связанная с мембраной М, датчиком для определения кислотности (рН) среды — два платиновых электрода. Источником питания генератора является щелочной микроаккумулятор. Сигналы от эндорадиозонда Р принимаются с помощью расположенной снаружи антенны и после усиления передается к регистрирующему устройству.
|
|
|
 |
С помощью радиоволн может быть передана на расстояние любая информация, касающаяся физиологического состояния человека, например электрокардиограмма. Биопотенциалы сердца после усиления подаются в радиопередатчик и соответствующим образом модулируют излучаемые волны. Таким образом, например, получается информация о состоянии сердечной деятельности, дыхания и т. п. у космонавтов во время их полета в космос.
Этот принцип стал применяться для получения физиологической информации в условиях, не допускающих использования обычных методов непосредственного наблюдения, например у спортсменов во время упражнений, у рабочих, находящихся у станка, и т. п. Метод называется радиотелеметрией. При этом исследуемый снабжается радиопередатчиком, излучающим короткие радиоволны, модулируемые соответствующими сигналами.
Иллюстративный материал: к лекции прилагаются слайды в виде презентации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Физика и биофизика: руководство к практ. занятиям: учеб. пособие / В. Ф. Антонов [и др.]. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. - 336 с.
2. Самойлов В.О. Медицинская биофизика. СПб.: СпецЛит, 2004. –496 с.
3. Рубин А.Е. Биофизика. Т1, Т2 М.: Университет «Книжный дом», 2004.
4. Физика и биофизика: Учебник / В. Ф. Антонов, Е. К. Козлова, А. М. Черныш. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. - 472 с.: ил.
5. Физика и биофизика. Краткий курс: Учебное пособие для вузов / В. Ф. Антонов, А. В. Коржуев. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. - 256 с.: ил.
6. Физика и биофизика: Курс лекций для медвузов / Антонов, Валерий Федорович, Коржуев А.В. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. - 236 с.
7. Медицинская и биологическая физика: Учеб.для вузов / Ремизов, А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. - 7-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2007. - 558 с.: ил. - (Высшее образование).
8. Медицинская и биологическая физика: учеб. для вузов / А. Н. Ремизов, А. Г. Максина, А. Я. Потапенко. - 10-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 558 с.: ил.
9. Учебник по медицинской и биологической физике / Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. - Изд.5-е, стереотип.6-е изд., стер. - М.: Дрофа, 2004, 2005. - 560 с.: ил.
10. Медицинская и биологическая физика: Курс лекций с задачами: Учеб. пособие / В. Н. Федоров, Е. В. Фаустов. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010, 2008. - 592 с.
11. Физика и биофизика: учебник для вузов / В.Ф Антонов [и др.]. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 480 с.: ил.
|
|
|
Контрольные вопросы (обратная связь):
1. Классификация медицинских приборов
2. Схема проведения медико-биологического исследования
3. Требования к измерительному преобразователю
4. Особенности проведения медико-биологического исследования
5. Физические основы построения измерительных преобразователей
|
|
|
12 |
