9.Структурная схема съема , передачи и регистрации медико-биологической информации. Электроды и датчики в медицине.

Инструментальные средства медико-биологических исследований представляют собой совокупность приборов, аппаратов, систем, комплексов и приспособлений к ним, в которых реализуются физические и физико-химические методы исследования различных биологических объектов. Выполнение этих исследований позволяет получить диагностическую информацию о состоянии объекта в виде множества медико-биологических показателей (МБП) и записей физиологических процессов, на основании анализа которых строится диагностическое заключение.

Электроды для съема биоэлектрического сигнала — это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой.

При диагностике электроды используются не только для съема электрического сигнала, но и для подведения внешнего электромагнит­ного воздействия, например в реографии. В медицине электроды используются также для ока­зания электромагнитного воздействия с целью лечения и при электростимуляции.

К электродам предъявляются определенные требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, иметь высокую стабильность электрических параметров, быть прочными, не

создавать помех, не раздражать биологическую ткань .

10.Виды датчиков:

датчики подразделяются на механические, звуковые, температурные, оптические. Механические датчики в медицине применяются при различных методах исследования деятельности сердечно-сосудистой системы. Например, электрические манометры измеряют давление крови в полостях сердца, при электрической сфигмографии и электрической флебографии записывают кривые артериального и венозного пульса.

все датчики можно подразделить на две группы по принципу действия: генераторные и параметрические.

Генераторные датчики – это такие преобразователи, которые при механическом воздействии

измеряемого сигнала генерируют напряжение и ток. Типы этих датчиков называются так же, как и явления, на которых они основаны:

1. пьезоэлектрические - пьезоэлектрический эффект;

2. термоэлектрические - термоэлектрический эффект;

3. индукционные - электромагнитная индукция;

4. фотоэлектрические – вентильный фотоэффект.

Пьезоэлектрические датчики основаны на явлении пьезоэлектрического эффекта. Это явление возникает при механических деформациях кристаллических диэлектриков.при деформации элементарных кристаллических ячеек и сдвигах подрешеток относительно друг друга происходит поляризация. Пьезоэлектрический эффект возникает в кварце, сегнетовой соли и других кристаллах. Если пластины, замкнутые через неоновую лампу, приложить к кристаллу, обладающему пьезоэлектрическими свойствами, то при ударе по кристаллу напряжение появляется на его гранях. Напряжение появляется и на металлических пластинах, при этом неоновая лампа вспыхивает. Это явление называется прямым пьезоэлектрическим эффектом.механическая деформация может возникать в кристалле, помещенном в электрическом поле. Это явление называется обратный пьезоэлектрический эффект.работа пьезоэлектрического датчика для записи пульса лучевой артерии основана на явлении прямого пьезоэлектрического эффекта. Основным элементом датчика является пластина из сигнетоэлектрика, которая одним концом укрепляется на запястье, а другой ее конец касается стенки артерии. Колебания стенки артерии вызывают деформацию изгиба пластинки.переменная разность потенциалов возбуждается при этом на поверхности пластинки. Разность потенциалов повторяет по форме колебания стенки артерии. Она предается к усилителю с помощью электродов и проводов, а затем к регистрирующему устройству. Кривая, записанная при этом, называется сфигмограммой.

термопара применяется в качестве термоэлектрического датчика. Термопара это спай двух проводников из различных металлов. Термопары применяются для измерения температур. Показания измерительного прибора, подключенного к свободным концам термопары, пропорциональны разности температур этих спаянных концов. Термопара имеет преимущества перед ртутным термометром вследствие большой чувствительности и отсутствия тепловой инерции.однако по удобству измерений она значительно хуже термистора. термобатарея применяется в тех случаях, когда одна термопара является недостаточно чувствительной. Термопары могут быть изготовлены из полупроводников с различной проводимостью (n-типа и p-типа).

механические перемещения постоянного магнита, расположенного между двумя неподвижными катушками (или наоборот) вызывают в них индукционный ток. Это явление используется в индукционном датчике. Ток, индуцируемый при смещениях катушек относительно магнита, передается на усилитель и регистрирующее устройство. Их применяют для прямой баллистокардиографии.

Принцип действия фотоэлектрических датчиков основан на зависимости их сопротивления от освещения и радиационного облучения.

Параметрические датчики- датчики, в которых под влиянием механических усилий или перемещений изменяются электрические параметры, называются параметрическими. Типы этих датчиков называются так же, как и явления, на которых они основаны:

1. сопротивление – резистивные датчики;

2. емкость – емкостные датчики;

3. индуктивность – индуктивные датчики.

Эти датчики требуют отдельного источника питания.

Датчики сопротивления изготавливаются из тонкой проволоки, или в виде столбика из вещества, сопротивление которого сильно изменяется при растяжении или сжатии, например, из силикона, прессованной металлизированной смолы. Концы проволоки или столбика скрепляются с основой и подвижным элементом датчика. Резистивными датчиками измеряют давление.

изменение емкостного сопротивления конденсатора происходит в емкостных датчиках. Конденсатор включается в измерительную цепь, при взаимном смещении его пластин.

Индуктивные датчики состоят из электромагнита с незамкнутым сердечником и подвижного якоря, замыкающего сердечник.индуктивное сопротивление катушки изменяется при перемещениях якоря. К ним относится трансформаторный счетчик, счетчик давления и др.

Использование кристаллических диодов и триодов, размеры которых не превышают нескольких миллиметров, позволяют создать приборы, содержащие усилители и генераторы весьма малых размеров. Эту область техники называют микроэлектроникой