1.Физ.поля человека,шкала эл.м. волн

Вокруг каждого тела существуют различные физ.поля,определяемые процессами,происходящими внутри него.

Физ.поля,которые генерирует сам человек,наз. собственными(биополе,аура).Сущ. эл/м (элект.и магнитные,свч,ик,видимый свет) и акустические(нч-колебания,кохлеарная акустическая эмиссия,ультразвук).

Шкала эл/м волн построена по принципу увеличение частоты(умен.длины волны),делится на 6 диапазонов:радиоволны,инфракрасные,видимые,ультрафиол.,рентгеновские волны и гамма-излучение

.

Классификация частотн.интервалов:

1.нч(до 20Гц)

2.звуковые(20Гц-20КГц)

3.ультразвуковые(20Кгц-200Кгц)

4.высокие(200КГц-30МГц)

5.ультравысокие(30МГц-300МГц)

6.сверхвысокие(свыше300Мгц)

При низких,звуковых и ультразвуковых частотах переменные ток,как и постоянный,оказывает раздражающее действие на ткани.Пороговое значение тока проводимости лежит в диапазоне от 0,1 до 3КГц.Переменным током с частотой свыше 3КГц не удается возбудить мыщцы.Действие постоянного и переменного тока на организм вызывает электротравму,вызывающую нарушения в системе(особенно опасно для сердца,дых.мускулатурее,ЦНС).Действие низкочастотных эл.м. полей не вызывает заметного раздражения.

Эффекты от высокочастотных эл.м. полей обусловлены выделением тепловой энергии.Эта теплота зависит от диэлектрической проницаемости ткани,ее удельного сопротивления,частоты эл.м. колебаний.Подбирая частоту.можно осущ.термоселективное воздействие.При совпадении частоты эл.м волн с собственной частотой могут разрываться хим.связи и обр.свободн.радикалы.

2. Действие пост.магн.поля на орг-м

Действие пост.магн.поля на орг-м обусловлено действие на воду,кот.в больших кол-вах находится в тканях.В обычной воде сущ. Плотноупакованныя и квазикристаллизованная вода.При помещение воды в пост.магн.поле происходит образование квазикристаллизованной воды,что приводит к умен.растворимости в-в,конформации белков,изм.проницаемости мембран.

Термическое действие связано с током проводимости и релаксацией молекул(болевой порог от 0,6-0,8Вт/см².

Атермическое действие:рвутся водородные связи,изм.ориентации РНК и ДНК.Пример(если кролика поместить в пост.магн.поле,то через некоторое время у него начнутся судороги,он умер,т.к.происходит инактивация ферментов).

3.Эл.м поля в физиотерапии

Пост.и переменный ток низкой частоты смертельны для человека,а токи высоких частот оказывают тепловое действие.Дарсонвализация-метод лечения с использованием переменного тока частотой 100-400КГц.Производится воздействие через кожу и доступные слизистые оболочки слабым высокочастотныи разрядом.Токи вызывают функциональные изм.в ЦНС.(благоприятно для плохо заживающих ран и язв).Диаметрия-прим.эл.м. поля частотой 0,5-2МГц.Электроды накладываются через прокладки,смоченный физ.р-ром,на кожу пациэнта.Сейчас метод не применяется из-за возможности получения сильных ожогов.УВЧ-терапия-прим.токи частотой 40-50МГц.электроды имеют форму пластин и изолированы от кожи человека,тепло обр. под лейсвтием тока проводимости и тока смещения(преобладает).

4.Эл.импульс.,испульсный ток

Эл.импульсом наз.кратковременное изм.эл.напряжения или силы тока.Повторяющиеся импульсы наз.импульсным током.

Виды импульсов:видеоимпульсы-эл.импульсы тока,кот.имеют эл.составляющую,отличную от 0.

Радиоимпульсы-модулированные эл.м. колебания.(исп.при расстроийствах кишечника,мочевого пузыря)

Тетанизирующий ток-исп.для стимуляции здоровых мышц с нарушением иннервации.

Экспотенциальный ток-для стимуляции пораженных мышц.

Прямоугольные импуьсы-для вызывания «электросна».

Диадинамические токи-при заболеваниях переферической нерв.сист.

Дифференцирующая цепь Если на вход цепи поступают прямоугольные импульсы напряжения,то форма импульса на выходе зависит от сосотношения времени,необходимого для зарядки конденсатора(t) и длительности импульса(t_и).При t << t_и конденсатор заряжается в начале импульса и разряжается в конце.Получают два кратковременных импульса разного знака.

При t >> t_и конденсатор успевает зарядяться частично,форма импульса изм.только в начале и в конце.

Интегрирующая цепь Прямоугольные импульсы напряжения вследствие заряда конденсатора в нач.части импульса и разряда его в конце созд.на выходе пост.нарастающую и пост.спадающую формы,т.е получается ипульс экспотенциальной формы.

Все клетки обладают способностью отвечать на воздейсвтвие импульсными токами,так в медицине для стимуляции разл.сист. исп. Токи с разл.временной зависимостью.

5. Мед.Электроника

Мед.электроника- раздел общей электроники,занимающийся разработкой,производством и применением эл.приборов,аппаратов и сист.для диагностики и лечения заболеваний.

Классификация аппаратуры:

1.диагностическая-для исследования физиол.ф-й орг-ма(элекрокардиографы,электроэнцефалографы и др.)

2.физиотерапевтическая-для лечения физ.факторами(дарсонвализация,УВЧ-,СВЧ-терапии,гальванизация и др.)

3.рентгеновская -диагностика и лечения с прим.рентгеновских лучей

4.стимуляторы-кардиостимуляторы,дефибрилляторы.

5.биоуправляемые протезы

6.Автоматическое лабораторное оборудование

7.Вычислит.Техника

8.приборы и сист.для гипербарической оксигенации(барокамеры)

Осн.направления в развитии мед.аппаратуры:

1.системный подход(создание комплексов съема,передачи,обработки,хранения и отображения мед.инф-и.

2.стандартизация

3.микроминиатюризация(повышает надежность,умен.габариты и потребляемую мощность)

4.Совершенствование

5.телеметрация(передача инф-и на расстояние)

6.развитие метрологической службы в медицине(проверка и испытания мед.аппаратуры)

6.Электробезопасность

Поражение орг-ма эл.током может происходить виде эл.травмы(результат местного внешнего действия тока на тело:эл.ожоги,электрометаллизация кожи,знаки тока) или эл.удара(возбуждение тканей орг-ма под действием тока,сопровождающимся судорожным сокращением мышц).Эл.ожоги явл.следствием теплового действия ока,проходящего через тело человека.Электрометаллизация происх. При внедрении частичек расплавленного металла в кожу.Эл.знаки тока-поражения кожи виде резко очерченных круглых пятен,возникающих в местах входа и выхода тока при плотном контакте с прибором.

Методы обеспечения безопасности:заземление(надежное соединение провода или его части с землей) и зануление(соединение корпуса прибора с нулевым проводом сети переменного тока).лучше и то,и то.

7.Характеристика защиты эл.Мед.Аппаратуры

4 Степени защиты:

Н-с нормальной степенью защиты(без рабочей части,лабораторные приборы,стерилизаторы),

В-с высокой степенью защиты(с раб.частью,электростимуляторы,ультразвуковые аппараты),

ВF-с повышенной степенью защиты и изолир.рабочей частью(низкочастотная электролечебная аппаратура),

CF-с наивысшей степенью защиты и изолир.рабочей частью(внешние эл.стимуляторы,измерители давления в полости сердца).

4 класса по способу защиты:

01-доп.изоляция раб.части,неавтоматическое заземление(прибор квл.в обычную розетку,два штыря)

1- доп.изоляция раб.части,автоматическое заземление(трехжильный сетевой шнур,сетевая розетка должна иметь 3 гнезда).

2-доп.изоляция всех цепей питация,отсутсвие заземления(двойная изоляция:осн.и доп.)

3-питания от изолир.источникас перменным напряжением не более 24 Вольт или пост.напряжением не более 50Вольт при отсутствии внешн. и внутр.цепейс более высоким напряжением(питание аппаратуры от цепи низкого напряжения).

8.Надежность мед.аппаратуры

Надежность-способность аппаратуры не отказывать в работе и сохранять свою работоспособность в течении заданного интервала времени.Вероятность безотказной работы-отношение числа неиспортившихся за промежуток т приборов к общему числу испытавшихся приборов.

Классификация мед.аппаратуры по надежности:

А-приборы,отказ кот. представляет угрозу для жизни пациента или персонала.(Вероятность безотказной работы должна быть 0,99).приборы для наблюдения за жизненно-важными ф-ями больного.

Б-приборы,отказ кот.вызывает искажения в инф-и о сост.больного,неприводящее к опасности для жизни.(Вероятность безотказной работы 0,8)

В-приборы,отказ кот. снижает эффективность или задерживаетлечебный процесс в некритических случаях,приводит к материальному ущербу(диагностич. и физиотерапевтич.аппаратура).

Г-приборы,не сод.частей,кот.могут отказать.

9.

Б-больной,Сми-средства съема мед.информации,УБП-усилитель биопотенциалов,УОР-устройство отображения и регистрации инф-и,СО-сист.обработки мед.инф-и,УУ-управляющее устройство,СУ-сигнализирующее устройство,ИУ-исполнительное устройство.

СО и УУ входят в сост.микропроцессора.Микропроцессор-специализированное вычислительное устройство,кот.запоминает инф-ю о больном,сравнивает ее с эталоном и ставит вероятный диагноз.Может управлять работой СУ,илиИУ,например,автоматич.инъектора,вводить лекарств.препарат.

10. Средства съёма медицинской информации

В качестве средст съема мед.инф-и исп. датчики и электроды,кот. регистрируют эл. и неэл. сигналы от объекта исследования для дальнейшего их усиления,обработки и регистрации.Электроды-проводник спец.формы,обеспечивающие контакт между кожей пациэнта и изм.прибором,т.е для отведения биопотенциалов.Датчики-спец.устройства,преобр.неэл.сигнал в эл.Требования:стабильность в работе,минимальное искажение сигнала,помехозащищенность,отсутсвие побочного действия на орг-м,минимальные габариты и стоимость.

11.Мед.параметры:интенсивные (эл. и неэл.)и экстенсивные(неэл.:мех,хим,физ,физиол.)

Интенсивные-восприним.от орг-ма.Экстенсивные явл. ф-ей изм.какого-то параметра жив.орг-ма.Мех.(скорость,ускорение,давление.частота и др.).Хим(хим.сост.в-ва.,конц.).Физ.(температура.влажность).Физиол(минутный объем дыхания-МОД,минутный объем крови-МОК).

12.Электроды-средства съема эл.инф-и.Осн.требования:

1.низкое переходное сопротивление электрод-кожа.

2.минимальные размеры

3.отсутсвие поляризации электродов

4.низкая стоимость электродов

5.возможность быстрой фиксации и съема.

Классификация:1.электроды для кратковременного прим.(плоский электрод,электрод –присоска,пищеводный электрод,инъекционный электрод)

2.электроды для длительного прим.(чашеобразный электрод,игольчатый,винтовой,электрод из стеклообразного углерода,электррд из токопроводящей эмульсии)

3.электроды для экстренного прим(многоточечный,электрод-присоска)

4.электроды дял динамич.наблюдения.

13.Датчики-спец.приборы,преобразующие неэл. сигналы в эл. на уровне,необходимом для регистрации.

ЧЭ-чувствит.элемент,ПС-преобразователь сигнала.

Служат для регистрации и обработки информации с целью диагностики и лечения, путем съема неэлектрических сигналов ,которые нельзя снять с помощью электродов.

Датчики – специальные устройства, преобразующие неэлектрические сигналы в электрические на уровне, необходимом для регистрации. Он состоит из воспринимающего элемента и преобразователя.

14. физические принципы работы термисторных, термоэлектрических, пьезоэлектрических, тензорезисторных, индуктивных, емкостных и индукционных датчиков.

ТЕРМИСТОРНЫЕ ДАТЧИКИ.

В кач-ве датчиков применяются проволочные и полупроводниковые терморезисторы. В основу работы терморезисторов положена зависимость их сопротивления от температуры. Эта зависимость характеризуется величиной температурного коэффициента сопротивления (ТКС). При положительном ТКС с возрастанием температуры возрастает сопротивление, при отрицательном ТКС зависимость обратная.

Для полупроводникового резистора(термистора): R=R₀(1- αt⁰)

Тогда по закону Ома: I=U/R.

Из приведенных формул следует, что изменение температуры среды, в которую помещается датчик, приводит к изменению сопротивления датчика. Это изменение сопротивления, котрое прямопропорционально изменению температуры, с помощью внешнего источника питания с αнапряжением U преобразуется в соответствующее изменение величины электрического тока. Таким образом, данный датчик является парометрическим(пассивным)

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ.

В основе работы лежит принцип возникновения термо ЭДС между двумя спаями разнородных металлов, если они находятся при различных температурах. Такое соединение называют термопаром. Напр., железо и константан. Ɛ_t=α(T₂-T₁)

Таким образом, данный датчик сам генерирует электрический сигнал, который прямопропорционален изменению температуры. Поэтому данный датчик является генераторным(активным).

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК.

В основе принципа работы датчика лежит явление прямого пьезоэлектрического эффекта, состоящего из возникновения электрических зарядов разных знаков на поверхности кристалла при его механической деформации. Обратный пьезоэлектрический эффект – возникновение деформации тела при изменении разности потенциалов между его поверхностями. Таким свойством обладают кварц, турмалин(природные материалы) и синтетические-титанат бария, сегнетова соль.Ɛ_P=ϕ(σ)

Где σ – механическое напряжение.

Таким образом данный датчик является генераторным(активным).

ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК.

В основе их работы лежит свойство материалов изменять свое электрическое сопротивление вследствие их механической деформации. Датчики бывают проволочные и полупроводниковые. При изменении их размеров , например, длины L , под действием внешней силы F меняется величина их сопротивления: R=f(L).

Таким образом, при изменении величины силы, прямопропорционально изменяется и сопротивление проводника. По закону Ома это изменение сопротивления может быть преобразовано в соответствующий электрический сигнал(величину электрического тока). Данный датчик является параметрическим(пассивным), т.к. требует внешнего источника питания.

ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ.

Принцип работы такого датчика заключается в изменении его емкости при воздействии внешней силы. Конструктивно их выполняют в виде конденсатора. При изменении расстояния между обкладками конденсатора меняется его емкость. Если включить такой датчик в цепь переменного тока, то изменение емкости приведет и к изменению емкостного сопротивления: X_C=1/(ѠС)

Где Ѡ – циклическая частота, С – электроемкость.

По закону Ома для цепи переменного тока это изменение емкостного сопротивления может быть преобразовано в величину переменного тока: ̴I= ̴U/X_С.

Данный датчик является пассивным.

ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ.

Датчики индуктивного типа преобразовывают изменение перемещения или давления в изменение индуктивности. Изменение индуктивности приведет к изменению индуктивного сопротивления: X_L=ѠL.

По закону Ома для цепи переменного тока это изменение индуктивного сопротивления может быть преобразовано в величину переменного тока: : ̴I= ̴U/X_L.

Данный датчик является пассивным.

ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК.

Принцип действия этого датчика основан на явлении электромагнитной индукции. Конструктивно такие датчики представляют катушку с намагниченным ферромагнитным сердечником. При перемешении сердечника внутри катушки (или катушки относительно сердечника) в ней генерируется ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитного потока: ЭДС= -Δ Ф/ Δt.

Датчик является генеративным(активным).

15.осн.метрологические характеристики датчиков

1.чувствительность датчика-отношение изменения выходного эл.сигналак вызвавшему его изм.входного параметра,измеренного датчиком.g= y/ x

2.динамический диапазон- диапазон изменения входной величины , в котором она воспроизводится в электрический сигнал без искажений. m= x_max/x_min

3. Линейность датчика – чем длиннее прямолинейный участок характеристики, тем больше линейность датчика.

4. Время реакции датчика – минимальный промежуток времени, в течении которого происходит установление выходной величины, при скачкообразном изменении входной величины. (в медицинских приборах допустимы 30% искажения).

5. Коэффициент нелинейных искажений определяется по амплитудной характеристике датчика. К_Н.И.= (Y_НОМ – Y_РЕАЛ)/ Y_НОМ* 100%

6. Стабильность датчика - измененность выходной величины при неизмененности входной величины. Х=const – Y=const

7.Погрешность датчика ( Δ).датчик искажает информацию, величина погрешности зависит от старения датчика (δ₁), влияния окружающей среды (δ₂), погрешности измерительного прибора (δ₃), нестабильности источника питания (δ₄) и т.д.

Δ= δ₁+ δ₂+ δ₃+δ₄…+ δ_n.

16. Устройство и принцип действия датчиков температуры (термисторный и термоэлектрический датчики).

Для регистрации температуры биологических объектов используются датчики термоэлектрических и термисторных систем. Существуют датчики температуры ядра(серцевинные) и температуры кожи(поверхностные). У датчиков температуры ядра более достоверные показания, а температуры кожи зависит от многих условий окружающей среды(Влажности, одежды, волосяного покрова, кровоснабжения кожи и т.д.). Для измерения температуры тела человека применяются пассивные датчики(терморезисторы) и активные датчики (термопары) .

Термисторные датчики- дешевые, имеют малое время реакции (5 – 50 с), но обладают значительной нелинейностью.

Термоэлектрические датчики – дорогие, имеют малое время реакции и большой динамический диапазон, высокую линейности.

17. Устройство и принцип действия датчиков параметров сердечно-сосудистой системы (пьезодатчик и микрофонный датчик).

Для регистрации частоты переферического пульса получили распространение пьезоэлектрические и электродинамические датчики.

А) пьезоэлектрический датчик артериального пульса.

Прямой пьезоэлектрический эффект состоит в возникновении электрических зарядов разных знаков на противоположных поверхностях некоторых кристаллических тел (пьезоэлектриков) при их механических деформациях (растяжении, изгибе и т.д.). При деформации в элементе возникает прямой пьезоэлектрический эффект – на противоположных поверхностях кристалла из титана бария появляется разность потенциалов, ри чем частота изменения этой ЭДС совпадает с частотой пульса.

Б) Микрофонный датчик. Он является тоже генераторным и используются для определения частоты пульса, тонов и шумов сердца. При колебании мембраны под действием измеряемого параметра происходит колебание катушки, расположенной между полюсами постоянного магнита. По закону электромагнитной индукции в ней возникает ЭДС, пропорциональная частоте колебаний мембраны.

18. Устройство и принцип действия датчиков параметров сердечно-сосудистой системы (датчик для измерения давления в периферических артериях, датчик для прямого измерения давления крови).

Датчик для прямого измерения давления крови. Датчик имеет форму катетера с чувствительной мембраной на конце. Внутри катетера расположены два световода. По одному из них свет от лампочки попадает на мембрану, а по другому световоду отраженный свет попадает на фотоприемник. При измерении давления, приложенному к мембране, величина отраженного светового потока меняется, что и фиксируется с помощью фотоприемника, в качестве которого используются либо фотосопротивление, либо фотоэлемент. При этом датчик вводится непосредственно в кровеносный сосуд. Диапазон измерения давления: от - 50 до + 200mm Hg. Датчик является энергетическим , так как величина отраженного светового потока модулируется приложенным к мембране давлением крови.

Датчик для измерения давления в периферических артериях.

При отсутствии давления в сдавливающей манжете автоматически регистрируется амплитуда пульсового сигнала, снимаемого с фотодатчика, и величина его запоминается. В процессе измерения давление в манжете повышается до какой то величины Р_m (момент времени t₁), заведомо больше, чем систалическое давление крови. Затем давление в менжете начинает линейно уменьшаться . Величина давления, при которой появляется первый импульс с фотодатчика (момент времени t₂)? Соответствует систалическому давлению Р_с. По мере дальнейшего снижения давления в манжете амплитуда импульсов с фотодатчика растет и в момент времени t₃ достигает своего максимального значения. Величина давления в манжете в момент времени t₃ характеризует дисталичекое давление P_d . Датчик является энетгетическим т.к. световой поток, попадающий на фотоприемник датчика, модулируется давлением крови в переферической артерии.

19. Устройство и принцип действия датчиков параметров системы дыхания (контактный датчик, датчик из углеродистой резины, турбинный датчик, датчик оксигемографа).

Контактный датчик .применяется для фиксации моментов периодически повторяющихся движений грудной клетки. Датчик выполнен из резиновой ленты с двумя контактами, которые замыкаются при входе и замыкаются при выходе. Данный датчик является пассивным т.к. требует внешний источник питания.

Датчик уз углеродистой резины. Относится к параметрическим. Активная часть датчика сделана из резины на основе углерода при изменении длины датчика, меняется его сопротивление, т.к сопртивление датчика определяется длиной датчика и площадью его поперечного сечения. При приложении к резине разности потенциалов по ней протекает ток , изменяющийся в такт изменения сопротивления, а, следовательно, с частотой вдоха и выдоха.

Турбинный датчик. Применяется для определения объема вдыхаемого или выдыхаемого воздуха. Датчик состоит из дыхательной маски, в которой распложена турбина с зеркальными накладками на лопастях, свет от источника попадает на зеркала и, отражаясь регистрируется фотоприемником. Полученные импульсы фототока пропоциональны частоте вращения турбины. Зная частоту и кол-во импульсов можно определить объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Датчик является энергетическим, т.к. отраженный световой поток модклируется объемом вдыхаемого или выдыхаемого воздуха.

Датчик оксигемографа.Позволяет регистрировать насыщенность крови оксигемаглобином. Датчик состоит из светофильтра для получения монохроматического света. По ткани протекает поток крови и , в зависимости от ее насыщенности оксигемаглобином, изменяется ослабление величины светового потока, а это определяет величину сопротивления фоторезистора. Чем больше в крови оксигемаглобина , чем меньше поглощение света кровью и больше величина фототока в цепи фоторезистора, т.к. меньше величина сопротивления. Датчик является энергетическим.

20. Датчики тканевого обмена веществ (катионочувствительный и микроспектрофотометрический датчики).

Катионочувствительный датчик.для анализа процессов в тканях его вводят внутриклеточно. Оценка процессов в тканях производится путем анализа концентраций ионов натрия, калия, магния и т.д. на клеточном уровне. Микропипетка из стекла вводится в ткань (диаметр ее около 1 мкм). Она обогащена каким либо щелочным металлом. Измеряется величина разности потенциалов между микропипеткой и обычным микроэлектродом. При этом величина регистрируемой разности потенциалов пропорциональна концентрации ионов в клетке. При равенстве концентраций ионов в клетке и микропипетке выходное напряжение равно нулю . Путем подбора микропипеток с различной степенью обогащенности ионами , можно определить концентрацию соответствующих ионов внутри клетки.

Микроспектрофотометрический датчик.Прозволяет определить патологию на клеточном уровне. При прохождении света через оптическую систему фотоприемником регистрируется спектр люминесценции (спектр поглощения). Этот спектр определяется химическим составом вещ-ва, на которое попадает при этом световой поток. По виду спектра судят о качественном составе клетки. По интенсивности спектра судят о кол-ве вещ-ва , содержащемуся в данном месте клетки. Датчик является энергетическим.

21. Виды физиологических сигналов и их характеристики. Назначение усилителя биоэлектрических сигналов. Основные требования к усилителям.

Физиологические сигналы характеризуются тремя основными параметрами: амплитудой сигнала, динамическим диапазоном(отношение максимальной амплитуды сигнала к его минимальному значению), полосой частот.

Для последующей обработки снятых с помощью электродов и датчиков физиол.сигналов и их анализа используют усилители биопотенциалов.

Осн.требования: уменьшение габаритов,веса,энергопотребления,повышение надежности,улучшение парметров.

Физиологический сигнал	Амплитуда сигнала, мВ	Динамический диапазон	Полоса частот, Гц
ЭКГ(электрокардиограмма)	0,3-3	10	0,5-400
ФКГ(фонокардиограмма)	10-100	10	20-800
РГ(реограмма)	1-10	10	0,3-30
ЭМГ(элекромиограмма)	0,02-3	150	1-10 000
ЭГГ(электрогастрограмма)	0,01-0,4	40	0,02-0,06
КГР(кожно-гальваническая реакция)	0,1-2	20	0,01-10
ЭЭГ(электроэнцефалограмма)	0,002-0,1	50	0,3-80
Дельта-ритм	0,010,03	3	0,3-3,5
Тета-ритм	0,02-0,04	2	3,5-8
Альфа-ритм	0,02-1,00	5	8-13
Бета-ритм	0,002-0,03	15	13-80

22. Основные метрологические характеристики усилителей и методы их определения. Искажения в усилителях.

Динамический диапазон усилителя – диапазон изменения сигнала на входе усилителя, в котором он усиливается без амплитудных(нелинейных искажений). Искажение – несоответствие формы входного сигнала форме выходного (усиленного) сигнала. m=U_{вх max}/U_{вx min}. Нелинейные или амплитудные искажения возникают когда амплитуда напряжения на входе усилителя выходит за пределы линейного участка амплитудной характеристики.

Коэффициент усиления усилителя – определяется на середине линейного участка амплитудной характеристики. К_ус.= ΔU_вых/ΔU_вх . Для каждого вида физиологическокого сигнала коэффициент усиления должен иметь номинальную величину , которая рассчитывается исходя из того, что минимальная величина данного сигнала должна быть, усилена до 6 Вольт.

Коэффициент нелинейных искажений – при выходе усиливаемого сигнала за пределы линейного участка характеристики (за пределы динамического диапазона) возникают нелинейные (амплитудные) искажения. К_Н.И.= (U_НОМ – U_РЕАЛ)/ U_НОМ

Рабочий диапазон воспроизводимых частот усилителя – диапазон частот, в котором допустимы 30% частотные искажения. Коэффициент усиления усилителя зависит еще и от частоты усиливаемого сигнала, эта зависимость выражается частотной характеристикой усилителя.

23. Устройство и принцип действия транзистора. Обозначение транзисторов на схемах.

В основе работы транзистора лежит свойство p-n перехода. Эта структура образуется на границе раздела полупроводников с различным типом проводимости. К полупроводникам относят материалы с удельным сопротивлением, р=10^-5 – 10^-8 Ом*м.

При контакте двух полупроводников на границе их раздела образуется зона объемного заряда за счет диффузии основных носителей в зоны с противоположной проводимостью.

24.

. Если транзистор включать по определенной схеме вместе с сопротивлениями и емкостями , то получится усилительный каскад.Сущ.3 схемы включения:с общим эмиттером,общей базой,и общим коллектором.Наиб.распр.каскад с ОЭ.

В этой схеме сопротивления R1 и R2 явл.делителем напряжения и за счет только одного коллекторного источника питания создают необходимое напряжение между базой и эмиттером.С1 и С2-разделительные конденсаторы.Они не пропускают постоянную составляющую входного и выходного напряжения,т.к.данный усилитель служит для усиления переменных токов.Rк-сопротивлении коллекторной нагрузки.Для увеличения коэффициента усиления и получения наилучших параметров используется последовательное включение одиночных каскадов.Такие усилители называются многокаскадными.Для многокаскадного усилителя коэффициент усиления равен произведению коэффициента усиления каждого отдельного каскада:Кус=Кус1*Кус2.

25. Устройство отображения и регистрации информации. Основные требования. Классификация.

Функции: временное представление информаии в наглядном виде и запись нФ на носителе.

Требования: выс. Чувствительность, мин. Погрешность, мах. Частотный диапазон, мин. Потребляемая мощность, выс. Быстродействие, сохр. Инф. При отключении питания, удобство считывания инф, простота и надежность в эксплуатации, мин. Габариты и вес, универсальность, мин. Стоимость носителя инф.

Классификация: Аналоговые, Дискретные, Комбинированные.

26.. Классификация аналоговых УОР. Устройство, принцип действия и метрологические характеристики различных аналоговых УОР.

Классификация: стрелочные приборы, самописцы (перьевые, тепловые, струйные, электрохимические), светочувствительные регистраторы.

Чернильно-пишущий гальванометр. Частотный диапазон: 0-150 Гц. Амплитуда записи: 30-40 мм (при длине пера 100-120 мм). В зазоре магнита – стержень, сердечник. На катушки подмагничивания подается сигнал от УБП. Результатом взаимодействия магнитных полей постоянного магнита и электромагнита является поворот сердечника на определенный угол, пропорциональный величине регистрируемого электрического сигнала. На другом конце стержня находится перо, которое соприкасается с движущейся бумажной лентой .

Струйный регистратор. Частотный диапазон: до 1000 Гц и более (благодаря малой массе подвижной системы и высокая плотность чернил. )Амплитуда записи: до 100 мм. Запись производится струей чернил, выбрасываемых с большой скоростью. Капияр связан с постоянным магнитом цилиндрической формы, помещаемый в зазоре электромагнита, если через электромагнит пропустить электрический ток, то созданное им поле заставит мовернуться постоянный магнит с капилляром на некоторый угол, пропорциональный величине тока.

Вибратор с термозаписью. Частотный диапазон: 0-150 Гц. Амплитуда записи: 30-40 мм. Черная бумага покрывается тонким слоем воска или парафина. В месте касания пера воск расплавляется. Остается след в виде обнажающейся черной подложки.

Фоторегистраторы. Частотный диапазон: 0-20 КГц и больше. Амплитуда записи: 30-40 мм.

Основной частью их является рамочный или шлейфный гальванометр. На шлейфе укрепляется миниатюрное зеркальце. При пропускании тока от УБП шлейф с зеркальцем поворачивается в магнитном поле на некоторый угол, пропорциональный величине сигнала. На зеркальце направляется луч света, который после отражения попадает на движущуюся фотобумагу.

27. Метрологические характеристики аналоговых УОР и методы их определения.

Амплитудная характеристика график зависимости амплитуды записи L от напряжения на входе регистратора U_вх. По ампл. Хар-ке можно определить динамический диапазон m=U_{вх max}/U_{вх min}, чувствительность УОР на линейном уч-ке АВ g=ΔL/ΔU_вх.

Частотная хар-ка УОР – график зависимости амплитуды записи L от частоты отображаемого или регистрируемого сигнала v. По частотной хар-ке можно определить частотный диапазон УОР на общепринятом уровне затухания 3 Дб.

28. Дискретные УОР. Классификация, устройство, принцип действия и метрологические характеристики различных УОР.

Классификация:Цифровые индикаторы, Сигнализирующие устройства, Принтеры, Плоттеры (графопостроители), Система вывода речевой инф.

Цифровые индикаторы: 1) оптические – проецируют знаки по волоконной оптике на матовый экран.2) газоразрядные индикаторы – газонаполненный стеклянный баллон, имеющий один анод и множество катодов в виде цифр. при подаче напряжения между катодом и анодом в баллоне возникает газовый разряд, имеющий форму катода. Управляются специальными электронными схемами.3) электролюминесцентные – цифры (знаки) образуются за счет высвечивания отдельных полосок или точечных знаков , набранных в виде матриц. Под действием приложенного напряжения происходит свечение люминофора . цвет зависит от природы люминофора.4) жидкокристаллические индикаторы – под действием электрического поля происходит переориентация кристаллов, и они становятся видимыми.

Сигнализирующие устройства: различают звуковые и световые устройства. Они применяются для сигнализации о выходе контролируемого параметра за установленные пределы или о наличии аварийной ситуации.

Принтеры:1) литерные – электрические пишущие машинки, управляемые ЦВМ, например «Консул» - 10 знаков в секунду.2) матричные(мозаичные) – в них изображение формируется из множества точек, оставляемые ударами тупых иголочек по красящей ленте.таких иголочек до 48 шт. выводят алфавитно-цифровую и графическую инф. Скорость вывода инф. До 150 знаков в секунду.3) пьезоэлектрические – переменное напряжение вызывает периодическое сжатие – расслабление пьезокристалла, что вызывает разрежение-сжатие в камере, и чернила при этом то засасываются, то выбрасываются на бумагу. Пишущий узел управляется ЦВМ. Скорость записи до 100 знаков в секунду.4) струйные принтеры – жидкая краска тонкой непрерывной струей , фактически мелкими каплями, выдавливается из емкости в сторону бумаги. Летящие капельки отклоняются электрическим полем, которое управляется с помощью ЦВМ. Скорость записи до 100 знаков в секунду.5) ленточные принтеры – представляют собой быстро движущуюся ленту с литерными знаками. В устройстве имеются электромагнитные молоточки, при срабатывании которых через красящую ленту на бумаге набирается строка. Далее бумага продергивается и набирается новая строка. Управляется с помощью ЦВМ. Скорость записи до 20-25 строк/сек.6) феррографические принтеры – имеется быстро вращающийся барабан с магнитным покрытием и рядом магнитных головок, на которые подается полезный сигнал. Барабан намагничивается. В местах намагничивания осаждается магнитная краска, которая в дальнейшем прижимным роиком вдавливается в бумагу. При этом достигается высокое разрешение печати(до 70-90 точек на 1 мм) и высокая скорость печати (до 600 страниц в минуту)

Плоттеры: в двукоординатных плоттерах предусмотрено движение пишущего узла в двух координатах. В однокоординатных плоттерах предусмотрено движение пишущего узла в одном направлении. Вторую координату задает бумага на барабане с возможностью возвратно-поступательного движения.

29. Комбинированные УОР. Классификация, устройство, принцип действия и метрологические характеристики различных УОР.

Классификация:

ЭЛТ(осциллографические, запоминающие, дисплеи)

Магнитные регистраторы.(частотный диапазон магнитного регистратора 40Гц-15КГц)

Метрологические характеристики магнитных регистраторов: НГМД 8 дюйм-256 Кбайт; 5 дюйм-1,2 Мбайт; 3,5дюйм – 1,44Мбайт. НЖМД до сотен Гбайт; масса около 1 кг.

Устройство и принцип действия: основой строения явл магнитная головка, вблизи которой с определенной скоростью движется магнитный носитель-магнитная лента. Магнитная головка предсваляет собой ферромагнитный сердечник с зазором. На сердечник наматывается провод и при прохождении тока в катушке создается сильное магнитное поле. Это связанно с тем что относительная магнитная проницаемость ферромагнетика составляет порядка 1000 единиц. Напряженность магнитного поля в зазоре примерно в 1000 раз больше, чем в магнитном сердечнике. Поэтому, если вблизи воздушного зазора движется магнитный носитель то малые изменения тока в катушке приводят к большим изменениям напряженности магнитного поля. При этом величина намагничивания пропорциональна току, проходящему через катушку записывающей головки. На ленте остается магнитный рисунок.

30. Системы обработки медико-биологической информации. Основные требования, способы обработки. Классификация автоматических методов обработки.Современные требования к системам обработки:

Наглядность обработанной информации.

Оперативность обработки медицинской информации.

Необходимо, чтобы информация была представлена в концентрированном виде .

Выбирать ведущие параметры.

Для прогнозирования состояния больного нужна функция, а не просто набор параметров.

Подходы к обработке МБИ:

При обработке медицинской инф. Возможно три подхода:

Одновременно записывать и обрабатывать.

Вначале записать информацию, потом обработать.

Прибор должен давать информацию в уже обработанном виде.

В связи с этими подходами, различают три способа обработки информации:

Визуальный способ обработки, когда информацию рассматривают на экране дисплея (осциллографа). Недостатком такого способа является то, что при этом можно увидеть только грубую патологию, т.е. при этом достигается только качественная обработка информации.

Ручной (безмашинный) способ обработки. Диагностический прибор при этом не работает в масштабе реального времени, так как информация сначала записывается, а потом вручную обрабатывается, но врач при этом может выбрать любой интересующий его параметр (с любой точностью). Эта работа трудоемка и продолжительна, индивидуальна и субъективна.

Автоматический метод обработки. В этом случае прибор работает в масштабе реального времени, так как врач получает сразу же обработанную информацию.

Различают три вида методов автоматической обработки:

Амплитудные;

Частотные;

Специальные.

31. Назначение, блок-схема, принципиальная схема и принцип действия аналогового интегратора.(рис)

Назначение: применяется , когда необходимо составить общее впечатление об исследуемом процессе по его частным признакам.

Принцип действия: Конденсатор С постоянно заряжается через резистор R и постоянно разряжается через сопротивление входа регистрирующего прибора(R_{вх УОР}). При определенном подборе С и R U_вых оказывается прямопропорциональным частоте входного сигнала, поэтому регистрирующий прибор можно проградуировать в единицах числа импульсов в секунду, т.е. в Гц

32. Назначение, блок-схема, принципиальная схема и принцип действия дискретного интегратора.(рис)

Принцип действия: Входное напряжение от источников биопотенциалов через детектор подается на интегрирующую ячейку, состоящую из резистора R и конденсатора С, но при этом конденсатор заряжается только в течении времени , задаваемого схемой управления, которая и задает этот промежуток времени(период интегрирования).Схема управления управляет работой контактов реле (КР) которые обычно находятся в нормальном замкнутом состоянии, при котром происходит заряд конденсатора. При срабатывании реле контакты реле отключают конденсатор от входной цепи и подключают его к УОР, в рез-те чего конденсатор разряжается через R_{вх УОР},т.е. происходит считывание инф. Интегратор применяют для обработки электрической активности нейрона

33. Частотные анализаторы (электрические фильтры). Метрологические характеристики, классификация.(рис)

Электрический фильтр – четырехполюсник, который хорошо пропускает напряжение одних частот и плохо других частот.

Метрологические характеристики:1) полоса прозрачности – тот диапазон частот, которые пропускаются фильтром без ослабления или с незначительным ослаблением (ПП);2) полоса непрозрачности – диапазон частот, котрые значительно ослабляются фильтром(ПН);3)частоты среза фильтра – те частоты, которые разграничивают полосы прозрачности и непрозрачности.

Классификация:1) Фильтр нижних частот. 2)фильтр верхних частот. 3)Полосовой фиьтр. 4)режекторный фильтр.

34. Устройство и принцип действия пассивного электрического фильтра. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра. Методика отыскания полосы прозрачности фильтра.(рис)

Основой пассивного полосового фильтра является колебательный контур. Если на вход такого фильтра подавать постоянное по амплитуде напряжение различных частот, то амплитуда выходного напряжения существенным образом будет зависеть от соотношения частоты входного напряжения и собственной частоты контура. При совпадении этих частот в данной электрической цепи будет наблюдаться явление электрического резонанса. При этом амплитуда таких колебаний резко возрастает.

Полоса прозрачности любого электрического фильтра на разных уровнях затухания опредеряется следующим образом:

I уровень затухания 3 дб – 0,7 U_max

П уровень затухания 6 дб – 0,5 U_max

Ш уровень затухания 30 дб – 0,03 U_max

35.Специальные методы обработки информации. К спец.методам относятся:1.метод выделения сигнала из шума путем многократного наложения исследуемого сигнала на какой-то носитель-метод суперпозиции.Этим методом можно выявить ответную реакцию органа на раздражитель.2.Статистические методы.При этом чтобы получить достоверные выводы проводят статистическую обработку данных.3.Метод измерения межимпульсных интервалов.Сущность метода заключается в след.:записвается электрокардиограмма и определяется расстояние между соседними R-зубцами ЭКГ.Это расстояние характер-ет время между соседними сердечными сокращениями(t).Если t1=t2=t3 и т.д.,то сердце работает ритмично.Если же это не выполняется-сердце работает аритмично.