- •Практические и лабораторные
- •Занятия по физике
- •Учебное пособие
- •Для студентов первого курса медицинских вузов
- •Содержание
- •Лабораторная работа №1 определение плотности твердого тела
- •Расчет ошибок прямого измерения
- •Расчет ошибок косвенного измерения
- •1. Штангенциркуль
- •Микрометр
- •Лабораторная работа №2 определение момента инерции тела
- •Описание установки
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 изучение упругих свойств костной ткани
- •Механические свойства костной ткани
- •Практическая часть
- •Лабораторная работа №4 изучение основных закономерностей гидродинамики и реологии
- •Линии и трубки тока. Уравнение неразрывности струи
- •Уравнение Бернулли и примеры его практического использования
- •Вязкость жидкости. Формула Ньютона. Коэффициент вязкости
- •Течение вязкой жидкости по цилиндрическим трубам. Формула Пуазейля. Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Понятие о числе Рейнольдса
- •Определение коэффициента вязкости методом Стокса
- •Измерение коэффициента вязкости жидкости вискозиметром Гесса
- •Лабораторная работа №5 изучение аппарата для гальванизации
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 изучение процессов, происходящих в цепи гармонического переменного тока
- •Цепь переменного тока с активным сопротивлением
- •Индуктивность в цепи переменного тока
- •Емкость в цепи переменного тока
- •Цепь переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями
- •Импеданс тканей организма
- •Упражнение 1. Определение индуктивности катушки
- •Упражнение 2. Определение емкости конденсатора
- •Упражнение 3. Проверка закона Ома для полной цепи переменного тока
- •Лабораторная работа №7 изучение работы электронного осциллографа
- •Электронно-лучевая трубка
- •Электронная пушка
- •Экран электронного осциллографа
- •Система отклоняющих пластин
- •Генератор развертки
- •Чувствительность вертикального входа осциллографа к переменному напряжению
- •Упражнение 1. Знакомство с назначением ручек управления электронного осциллографа
- •Упражнение 2. Измерение частоты сигнала по фигурам Лиссажу.
- •Упражнение 4. Измерение величины неизвестного напряжения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 изучение аппарата низкочастотной терапии
- •График, иллюстрирующий это уравнение, представлен на рис.2
- •Действие импульсных токов на ткани организма
- •Приборы и принадлежности:
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №9 высокочастотная электротерапия
- •Физиологические реакции и терапевтический эффект
- •Физиологические реакции и терапевтический эффект
- •Показания
- •Микроволновая терапия
- •Физиологические реакции и терапевтический эффект
- •Показания
- •Действие переменного электрического
- •Поля увч на диэлектрики
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №10 исследование работы датчиков
- •Устройство и классификация датчиков
- •Генераторные датчики
- •Параметрические датчики
- •Датчики медико-биологической информации
- •Изучение тензорезистора
- •Изучение датчиков температуры
- •Лабораторная работа №11 определение увеличения микроскопа и измерение линейных размеров малых объектов
- •Оптическая система и принцип действия микроскопа
- •Фокусное расстояние
- •Разрешающая способность микроскопа
- •Полезное увеличение микроскопа ограничено его разрешающей способностью и разрешающей способностью глаза.
- •Некоторые распространенные и специальные методы оптической микроскопии
- •Измерение линейных размеров малых объектов с помощью микроскопа
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 12 физические основы электрокардиографии
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •614990, Г. Пермь,ул. Большевистская,85
Датчики медико-биологической информации
Датчики медико-биологической информации преобразуют биофизические и биохимические величины в электрические сигналы, «переводят» информацию с «физиологического языка» организма на язык, понятный электронным устройствам.
Датчики медико-биологической информации подразделяются на две группы: биоуправляемые и энергетические.
Биоуправляемые датчики реагируют непосредственно на медико-биологическую информацию, поступающую от объекта исследования. Они могут быть как генераторными (активными), так и параметрическими (пассивными).
Энергетические датчики создают в исследуемом объекте энергетический поток со строго определенными, постоянными во времени параметрами. Исследуемая величина воздействует на этот поток, модулирует его изменения, пропорциональные изменениям самой величины. К датчикам такого типа относятся фотоэлектрические и ультразвуковые.
Медико-биологические датчики подразделяются на датчики температуры, датчики системы дыхания, датчики сердечно-сосудистой системы, датчики опорно-двигательной системы и т.д.
Датчики температуры. В качестве таких датчиков используются металлические и полупроводниковые термопары, а также металлические и полупроводниковые терморезисторы.
Датчики системы дыхания используют для определения частоты дыхания, объема вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, эффективности дыхания. С этой целью применяют терморезисторные и тензорезисторные датчики. (Терморезисторный датчик иначе называют термистором.)
Например, датчик контроля частоты дыхания представляет собой термистор, вмонтированный в специальную клипсу. Клипса прикрепляется на крыло носа и обдувается потоком воздуха. При этом сопротивление термистора изменяется с частотой дыхания вследствие изменения температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. На выходе датчика снимается последовательность импульсов тока с частотой, соответствующей частоте дыхания.
Контроль эффективности дыхания можно осуществить путем фотометрического измерения процентного содержания гемоглобина в периферической артериальной крови. Содержание гемоглобина определяется оксигемометром - фотоэлектрическим датчиком, который в виде клипсы надевается на мочку уха. Чувствительным элементом такого датчика является фотосопротивление, располагаемое по одну сторону мочки и освещаемое лампочкой осветителя, находящегося по другую сторону мочки. Плотность светового потока,прходящего через мочку, зависит от количества гемоглобина в крови.
Датчики сердечно-сосудистой системы позволяют определять пульс, систолическое и диастолическое давление, тоны и шумы сердца, циркуляцию крови, импеданс тканей и органов и т.д.
Для записи пульса используют пьезоэлектрические датчики. Основной частью такого датчика является кристаллическая пластинка из сегнетоэлектрика, укрепленная одним концом в держателе. Держатель находится на манжете, надеваемой на запястье. Свободный конец пластинки посредством пуговки соприкасается со стенкой лучевой артерии. Колебания стенки артерии передаются кристаллической пластинке, вызывают в ней деформацию изгиба, что приводит к возникновению на противоположных поверхностях пластинки переменной разности потенциалов, повторяющей по форме колебания стенки артерии. Эта разность потенциалов подается на усилитель, а затем на регистрирующее устройство. Кривая, записанная при этом, называется сфигмограммой.
При исследовании тонов и шумов сердца и записи фонокардиограмм применяются пьезоэлектродинамические микрофоны, реагирующие на акустические сигналы.
Для измерения артериального давления используются индуктивные и емкостные датчики.
Для измерения давления крови непосредственно внутри сосуда используются тензорезистивные датчики. Широкому применению тензорезисторов в медицине способствуют их очень малые размеры и масса, благодаря чему возможно создание миниатюрных датчиков, которые располагают на конце тонкого гибкого катетера; с его помощью датчики вводятся в сосуды, а по сосудам - в полости сердца.
Различают проволочные, фольговые и полупроводниковые тензорезисторы. Проволочный тензодатчик для измерения внутрисосудистого давления представляет собой тонкую кремнийорганическую диафрагму, закрепленную в металлическом кольце на конце катетера. На поверхности диафрагмы расположены тензосопротивления, соединенные по мостиковой схеме, подводящие провода которой проходят внутри катетера. В цепь датчика включен измерительный прибор, проградуированный в единицах давления, и источник постоянного тока. Кровь давит на диафрагму, деформирует тензорезисторы, что приводит к соответствующим изменениям сопротивления цепи и силы тока в ней.
Изучение кровотока осуществляется с помощью электромагнитных и ультразвуковых датчиков. Электромагнитные датчики измерения скорости кровотока основаны на эффекте Холла. Ультразвуковые датчики скорости кровотока работают на эффекте Доплера. Конструктивно такой датчик состоит из двух пьезоэлектрических пластинок. Одна из пластин служит приемником, а другая - источником ультразвуковой волны.
Ультразвуковая волна с частотой 0 , испускаемая источником, отражается движущимся объектом (эритроцитом) в сторону приемника. Приемник воспринимает волну с частотой . Расчеты показывают, что разность частот 0, называемая доплеровским сдвигом частоты, определяется соотношением
где V- скорость движущегося объекта (скорость кровотока), U - скорость ультразвуковой волны. Так как скорость распространения ультразвука в крови значительно больше скорости движущегося объекта (U »V), то последнюю формулу можно записать в виде откуда для скорости кровотока получаем выражение Доплеровские датчики используют также для определения скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография).
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ