2. Датчики медико-біологічної інформації

Багато медико-біологічних характеристик не можна безпосередньо «зняти» електродами, оскільки|тому що| ці характеристики не відбиваються біоелектричним сигналом: тиск|тиснення| крові, темпе­ратура|, звуки серця і багато інших. В деяких випадках меди­ко-біологічна інформація пов'язана з електричним сигна­лом|, проте|однак| до неї зручніше підійти як до неелектричної вели­чини| (наприклад, пульс). У цих випадках використовують датчики (вимірювальні перетворювачі).

Датчиком називають пристрій, що перетворює вимірювану або контрольовану величину в сигнал, зручний для передачі, подальшого перетворення або реєстрації. Датчик, до якого підведена вимірювана величина, тобто перший у вимірювальному ланцюзі, називається первинним.

В рамках|у рамках| медичної електроніки розглядаються|розглядують| тільки|лише| такі датчики, які перетворять вимірювану або контролююмую| неелектричну величину в електричний сигнал.

Використання електричних сигналів переважно, чим інших, оскільки електронні пристрої дозволяють порівняно нескладно підсилювати їх, передавати на відстань і реєструвати. Датчики підрозділяються на генераторних і параметричних.

Генераторні датчики під впливом вимірюваного сигналу безпосередньо генерують напругу або струм.

Вкажемо деякі типи цих датчиків і явища, на яких вони засновані: 1) п'єзоелектричні, п'єзоелектричний :

2) термоелектричні, термоелектрика — явище виникнення ЕДС в електричному ланцюзі, що складається з послідовно сполучених різнорідних провідників, що мають різну температуру спаїв;

3) індукційні, електромагнітна індукція;

4) фотоелектричні, фотоефект.

Параметричні датчики під впливом вимірюваного сигналу змінюють який-небудь свій параметр.

Вкажемо деякі типи|типів| цих датчиків і вимірюваний з|із| їх допомогою параметр:

1) ємкісні, ємкість;

2) реостатні, омічний опір;

3) індуктивні, індуктивність або взаємна індуктивність.

Залежно від виду енергії, інформації, що є носієм, розрізняють механічні, акустичні (звукові), температурні, електричні, оптичні і інші датчики.

В деяких випадках датчики називають по вимірюваній величи­ні|; так, наприклад, датчик тиску|тиснення|, тензометричний| датчик (тен-зодатчик|) — для вимірювання|виміру| переміщення або деформації і так далі

Приведемо можливі медико-біологічні застосування|вживання|вказаних вказаних типів датчиків.

Датчик характеризується функцією перетворення — функціональною залежністю вихідної величини у від вхідної х, яка описується аналітичним виразом у =f(х) або графіком.

Чутливість датчика показує, якою мірою вихідна величина реагує на зміну вхідної:

Вона залежно від виду датчика виражається, наприклад, в омах на міліметр (Ом/мм), в милливольтах на кельвин (мВ/К) і так далі

Істотні тимчасові характеристики датчиків. Річ у тому, що фізичні процеси в датчиках не відбуваються миттєво, це приводить до запізнювання зміни вихідної величини в порівнянні із зміною вхідної. Аналітично така особливість приводить до залежності чутливості датчика від швидкості зміни вхідної величини ах/ск або від частоти при зміні х по гармонійному закону.

При роботі з|із| датчиками слід враховувати можливі, специ­фічні | для них, погрішності. Причинами погрішностей можуть бути наступні|слідуючі| чинники|фактори|:

1) темпера­турна| залежність функції перетворення||;

2) гістерезис — запізнювання у від х навіть при повільній зміні вхідної величини, що відбувається в результаті необоротних процесів в датчику;

3) непостійність|незмінність| функції перетворення| в часі;

4) зворотна дія датчика на биоло­гичну| систему, що приводить|призводить| до зміни свідчень|показників|;

5) инерційність| датчика (зневага|нехтування| ого тимчасовими характеристика­ми|) і ін.

Конструкція датчиків, використовуваних в медицині, вельми|дуже| різноманітна|: від простих (типу|типа| термопари) до складних доплеровских| датчиків.

На закінчення відзначимо, що датчики є|з'являються| технічними аналогами рецепторів біологічних систем.