Занятие № 26

Тема раздела:	Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования
Тема занятия:	Устройства съема и регистрации медико-биологической информации
Цель занятия:	Ознакомиться с назначением устройств для съема и регистрации медико-биологической информации и принципом работы биоуправляемых и энергетических датчиков.

Теоретические вопросы:

1. Общая схема съема, передачи и регистрации медико-биологической информации.

2. Электроды для съема биоэлектрического сигнала.

3. Термоэлектрические явления в металлах и полупроводниках. Термопары и термисторы и их использование для измерения температуры.

4. Пьезоэлектрический эффект и его применение.

5. Биоуправляемые и энергетические датчики и их характеристики.

6. Датчики температуры тела.

7. Датчики параметров системы дыхания.

8. Датчики параметров сердечно-сосудистой системы.

9. Аналоговые регистрирующие устройства.

Литература

1. Антонов В.Ф. и др. Биофизика. –М.: Владос, -2000.

2. Ремизов А. Н. и др. Медицинская и биологическая физика. –М.: Дрофа, -2003.

3. Ремизов А. Н. и др. Медицинская и биологическая физика. –М.: Высшая школа, -1996.

4. Губанов Н.И., Утепбергенов А.А. - Медицинская биофизика, -М.: Медицина, 1978.

5. Владимиров Ю. А. и др. Биофизика. –М.: Медицина, 1983.

6. Конспект лекций.

Самостоятельно решить задачи:

(А.Н.Ремизов и др. Сборник задач по медицинской и биологической физике. –М.: Высшая школа, -1987)

Краткое содержание теории

Датчиком называется устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования и регистрации.

В рамках медицинской электроники рассматриваются только такие датчики, которые преобразуют неэлектрическую величину в электрический сигнал. Устройства, работающие с электрическими сигналами, имеют ряд преимуществ:

• высокую чувствительность и малую инерционность;

• возможность проводить измерения на расстоянии;

• удобство регистрации и обработки данных на ЭВМ.

Датчики характеризуются функцией преобразования F(x): зависимостью выходной величины Y от входной величины х: Y=F(x). Наиболее удобны датчики с прямо пропорциональной зависимостью Y от x: Y=kx. Величина Z=Y/x, показывающая изменение выходной величины при единичном изменении входной, называется чувствительностью датчика. Минимальное изменение входной величины, которое можно обнаружить датчиком, называется порогом чувствительности.

Датчик - преобразователь медицинской информации в форму, удобную для последующего усиления, регистрации, обработки (чаще всего в электрическую).

Входными неэлектрическими величинами датчиков могут быть механические величины (давление, частота, колебание); физические (температура, освещенность, влажность); физиологические (наполнение ткани кровью).

Выходными электрическим величинами обычно служат ток, напряжение, полное сопротивление и т. д.

Биоуправляемые датчики изменяют свои характеристики непосредственно под влиянием медико-биологической информации, поступающей от объекта измерения.

В активных датчиках измеряемый параметр непосредственно преобразуется в электрический сигнал, т. е. под воздействием измеряемой величины активные датчики сами генерируют сигнал соответствующей амплитуды или частоты (пьезоэлектрические, индукционные, термоэлементы).

Пассивные под воздействием входной величины изменяют свои электрические параметры: сопротивление, емкость или индуктивность (емкостные, индуктивные, резистивные, контактные).

Энергетические датчики активно воздействуют на органы и ткани немодулированным энергетическим потоком со строго определенными, постоянными во времени характеристиками. Измеряемый параметр воздействует на характеристики этого потока, модулирует его пропорционально изменениям самого параметра (фотоэлектрические, УЗ).

Каждый датчик характеризуется определенными метрологическими показателями:

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

б) динамический диапазон - диапазон входных величин, измерение которых производится без заметных искажений;

в) погрешность - максимальная разность между получаемой и номинальной величинами;

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