4. Электрокардиографы. Структура и основные узлы аналоговых электрокардиографов.

В настоящее время в учреждениях здравоохранения используется большая номенклатура электрокардиографов, которая может быть условно разделена на три группы:

• Аналоговые (без применения микропроцессорной техники) – устарели;

• Микропроцессорные/Цифровые (с применением микропроцессорной техники);

• Компьютерные (использующие в своём составе персональные компьютеры, включая компьютерные кардиомониторы)

Электрокардиограф – прибор, предназначенный для регистрации электрической активности сердца, которая на поверхности тела человека представлена кривой изменения разности потенциалов – электрокардиограммой (типовая структура ЭКС на рис.1).

[Для регистрации величины электрического поля, возникающего в результате работы сердца]

В составе кривой ЭКГ можно выделить шесть видов характерных зубцов, определённых Эйнтховеном в 1911 году: P, Q, R, S, T, U.

A: 0…5 мВ; f: 0,05…800 Гц.

Наиболее информативная часть ЭКС занимает полосу частоту частот 0,05…120 Гц. В практической диагностике иногда ограничиваются частотой 0,05…60Гц.

[Из учебника…

Межэлектродное сопротивление (включая сопротивление переходов «кожа – электрод») носит в основном активный характер и лежит в диапазоне 5…100 кОм. Компенсация этого напряжения осуществляется схемами подавления синфазных помех и использованием хлорсеребряных электродов с токопроводящей пастой…]

Рассмотрим структуру и основные узлы аналогового электрокардиографа (с перьевой записью ЭКС на теплочувствительной бумаге).

Для соединения с пациентом используется пятипроводный кабель отведений, который к блоку усилителю биопотенциалов (УБП) подключается через входную цепь электрокардиографа (Вх Ц), которая представляет собой набор сопротивлений и переключателей, формирующих схемы стандартных отведений.

Электрический сигнал от электродов поступает на входной усилитель (ВУ) через схему защиты от перенапряжений (СЗ), которые могут возникнуть, например, при работе дефибрилляторов (это схема защиты прибора, не пропускает напряжение выше определенного «критического»). Далее сигнал через конденсаторы поступает на предварительный усилитель (ПУ) и усилитель мощности (УМ), где усиливается до мощности, необходимой для управления электромагнитным преобразователем (ЭП), который перемещает перо, скользящее по бумажной ленте. Линия между пером и ЭП пунктирная, так как соединены не на прямую.

Бумажная лента (БЛ) протягивается двигателем/мотором (М), стабильная скорость работы, которого обеспечивается стабилизатором скорости вращения (ССВ).

Питание электрокардиографа осуществляется от аккумуляторного (БПА) либо от сетевого блока питания (БПС) через преобразователь напряжения (ПН), который выполнен по схеме двухтактового генератора прямоугольных импульсов, которые выпрямляются и стабилизируются соответствующими схемами.

Конденсаторы между ВУ и ПУ находятся для подавления постоянной составляющей, но они вносят свои переходные процессы. Паразитные переходные процессы, возникающие в проходных ёмкостях между ВУ и ПУ, подавляются схемой автоматического устранения (САУ).

Для улучшения линейности усилительного канала УМ и ПУ охвачены нелинейной обратной связью с помощью корректирующего устройства (КУ). Дополнительное подавление синфазной помехи осуществляется схемой отрицательной обратной связи (СОС).

Электромагнитный преобразователь

Регистрирующим элементом кардиографа является электромагнитный преобразователь, который служит для преобразования электрического сигнала, поступающего с усилителя УБП, в перемещение теплового пера. Зависимость между перемещением ротора и током в обмотке управления близка к линейной. Вращающий момент, действующий на ротор, отклоняет тепловое перо, закреплённое на выходном конце вала ротора.

Тепловое перо предназначено для записи биосигналов на теплочувствительную бумагу. Для осуществления записи тепловое перо разогревается до рабочей температуры (порядка 300 градусов Цельсия).

Конструктивно перо выполнено в виде металлической трубки, внутри которой размещена спираль накала, питающаяся от преобразователя напряжения (ПН). Температура пера регулируется резистором.

1 – магнитопровод 2 – ротор (на нем перпендикулярно крепится перо) 3 – катушка с обмоткой управления (по этим обмоткам течет электрический ток, который поступает с УБП) 4 – постоянный магнит (для усиления)