 |
Модель эквивалентного токового генератора.
|
|
|
|
Медицинская электроника.
Медицинская электроника – разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных систем для решения медико-биологических задач, а также устройство соответствующей аппаратуры.
Все медицинские приборы можно разделить на 2 группы:
1. Приборы для диагностики.
2. Приборы для терапии.
○ Хирургическая аппаратура.
Цель приборов для диагностики: измерить какую-либо физико-биологическую величину и выдать её в удобной форме. Эти приборы контактируют непосредственно с телом человека.
Особенности организма как источника сигнала:
1. Все сигналы малой мощности, с малой амплитудой и слабым сигналом. Они требуют усиления, т.е. будут подвергнуты искажению.
2. Сопротивление тела человека имеет большое значение – около 106 Ом.
3. Высокий уровень помехи. Плотность информации очень велика.
4. Частотный спектр выходных сигналов лежит в инфра-низкой области частот.
5. Наличие постоянного гальванического контакта с электрической схемой прибора.
Особенности изделий медицинской техники:
1. Тщательно выбираются входные цепи приборов (ограничивается область положения датчиков).
2. Схемы приборов усложняются за счёт цепей помехоподавления.
3. К изделиям медицинской техники предъявляются повышенные требования по электробезопасности.
| Электродиагностическая аппаратура | ||||
| Измерители электрических параметров | Измерители неэлектрических величин | Эндоскопы | Вспомогательные приборы | |
| Измерители биопотенциалов | Реографы | Пульсометры Эл. манометры Эл. тонометры Рефлексометры Радиология | УЗИ Рент. томографы Магн. тонометры Биорезонансная диагностика | Электростимуляторы Дифференциаторы Интеграторы |
| ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ, ЭГГ, ЭОГ |
|
|
|
Измерители биопотенциалов. В начале XX века Эйнтховен изобрёл первый аппарат ЭКГ.
Рассмотрим амплитудный и частотный спектр сигналов, характеризующих электрическую активность различных органов человека.
| Параметр | ЭКГ электрокардиография | ЭЭГ электроэнцефалография | ЭМГ электромиография | ЭГГ электрогастрография |
| Амплитуда, мВ | 0,1 – 5 | 0,01 – 0,5 | 0,01 – 50 | 0,1 – 1 |
| Частота, Гц | 0,5 – 400 | 1 – 1000 | 1 – 10 тыс. | 0,01 – 10 |
Электрический диполь – система, состоящая из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя l). Основная характеристика диполя – дипольный момент – вектор, равный произведению заряда на плечо диполя, направленный от отрицательного заряда к положительному. Обозначается 
. Измеряется в Кулон-метрах.
- потенциал в точке А
По Эйнтховену:
 |
 |
Кардиограмма представляет собой проекцию вектора дипольного момента сердца на направление соответствующего отведения, развёрнутую во времени.
Теория ЭКГ предполагает электрический диполь рассматривать в среде безграничного однородного диэлектрика. А это не человек. Теория ЭКГ на сегодняшний день не завершена. Блочная схема ЭКГ:
Модель эквивалентного токового генератора.
Эквивалентная схема возникновения биотока:
r – сопротивление источника
R – внешняя нагрузка
Сильный источник, слабая внешняя нагрузка => система работает в состоянии короткого замыкания:
но 
, тогда 
Токовый диполь:
- дипольный момент токового диполя.
- потенциал в точке униполя, 
- удельное сопротивление среды.
Потенциал токового диполя: 
G можно пренебречь.
Таких диполей на поверхности органа множество. Но можно выделить суммарный потенциал D0.
|
|
|
- потенциал электрического мультитокового генератора.
Минусы: модель не учитывает конфигурацию тела и неоднородность среды.
Плюсы: модель учитывает сопротивление.
Измерители неэлектрических величин. Пример: термометр. Способы перевода неэлектрической величины в электрическую. Обобщённая схема измерителя неэлектрической величины электрическим методом.
Измерительная схема прибора представляет собой канал съёма информации, её преобразования и регистрации, образованный последовательной цепью измерительных преобразований, осуществляющих однозначную зависимость выходящего сигнала от входящего.
Датчики медико-биологической информации – фиксируют неэлектрические показания и переводят их в электрические.
Датчики:
1. Генераторные – генерируют энергию, не требуют источника питания (сопротивления, ёмкости, индуктивности).
2. Параметрические (пассивные) – необходимо дополнительное питание.
Характеристики датчика:
1. Функция преобразования
х – входная величина; у – выходная величина
2. Порог чувствительности – минимальная входная величина.
3. Динамический диапазон – диапазон измерения.
4. Время реакции – скачкообразно изменяют входную величину и оценивают время.
5. Числовые характеристики.
Датчики температуры.
Термопара.
Минусы: очень низкая чувствительность, неудобный диапазон
Плюсы: очень малые размеры и быстрая реакция.
Термометры сопротивления:
1. Проволочные
2. Полупроводниковые
Для 1 – высокая чувствительность и стабильность, большой диапазон.
Для 2 – малый размер, высокая чувствительность и быстродействие. Диапазон до 1500. Не стабильные.
|
|
|
