КР / КТ_1

Н.Д.

10. Разрешающая способность ИП. Локальная ИП

Разрешающая способность - наибольшая точность, с которой осуществляется измерение; минимальное приращение первичного информативного сигнала, которое может быть зарегистрировано на выходе ДП (датчик-преобразователь). Измеряется в абсолютных значениях величины первичного информативного сигнала. Разрешение ИП не может быть одинаковым во всем его рабочем диапазоне, для некоторых видов ИП оно подчиняется определенному закону. Зависимость разрешения от условий работы и воздействия внешних дестабилизирующих факторов очевидна.

Локальность ИП – минимальная область, с которой может быть воспринять первичный информативный сигнал.

11.Надежность ИП. Универсальность ИП.

ИП – измерительный преобразователь ДП – датчик преобразователь (как правило, датчик – это первичный ИП, то есть

который на вход получает физиологический сигнал).

Надежность ДИ понимается как вероятность сохранения ДИ при его работе.

По аналогии с оценкой надежности средств измерений надежность ДП формально вычисляется через следующие два вероятностных параметра:

РН.Д. – вероятность «необнаруженного дефекта», т. е. пропуск дефекта

РЛ.Т. – вероятность “ложной тревоги”, т. е. появление сигнала о дефекте, которого в действительности нет.

Применительно к ДИ первый параметр РН.Д. – это несрабатывание ДИ при превышении информативного сигнала его чувствительности или разрушения; второй параметр РЛ.Т. —

появление на выходе ДП информативного сигнала при его отсутствии на входе.

В соответствии с общепринятой методикой расчета надежности, т. е.

вероятности безотказной работы — результирующая надежность ДИ может быть найдена из соотношения:

причем и численное значение ожидаемой величины Р и численное значение

ожидаемой величины РЛ.Т. должно находиться для данного, конкретного вида ДИ по результатам испытаний партии ДИ, находящихся в одинаковых эксплуатационных условиях.

Надежность ДП, как любого технического устройства определяется вероятностью отказов материальных элементов, образующих его конструкцию. Понятно, что надежность ДИ

в значительной степени зависит и от условий его эксплуатации — более тяжелые условия эксплуатации всегда увеличивают вероятность отказов элементов конструкции и, особенно,

преобразующего сигнал элемента.

Универсальность ДИ - чисто качественная эксплуатационная характеристика ДИ, в

том смысле, что она показывает как применим ДИ данного типа и вида для использования его в измерительных системах различного назначения.

12.Простая градуировка (в т.ч. прямая и косвенная). m – измеряемая величина

Градуировка - совокупность операций, позволяющих в графической или алгебраической форме выразить соотношения между значениями измеряемой величины и электрическими величинами на выходе с учетом всех дополнительных факторов, которые могут изменить выходной сигнал ИП.

Основные внешние факторы, оказывающие влияние на качество градуировки можно отнести к трем группам:

1) факторы, связанные с измеряемой величиной (m): физические величины, к которым чувствителен ИП (знак и скорость изменения m, физические свойства ее материального носителя);

2) независимые от m физические величины, воздействию которых подвержен ИП и, которые,

таким образом, могут изменить его выходной сигнал;

3) параметры окружающей среды (Т°, влажность) или параметры, связанные с питанием ИП (Uпит, fпит.).

Основные виды градуировки ИП:

Калибровка СИ – совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристики средств измерений

Простая градуировка – это способ градуировки, когда измеряемая величина определяется единственным физическим параметром, а ИП не чувствителен к влияющим на измерения величинам. В этом случае, градуировку можно определить как установление связи точно известных т с соответствующими электрическими величинами на выходе и осуществляется в один прием.

Основные способы простой градуировки:

Прямая (абсолютная) - различные значения измеряемой величины получаются от эталонов. В качестве эталонных средств измерения используются: эталоны-калибры, тест-

фантомы и др.

Для косвенной (сравнительной) градуировки используется образцовый ИП (ОИП),

градуировочная кривая которого известна и ее стабильность высока. ОИП и градуируемый преобразователи подвергаются в одинаковых условиях одновременно действию одинаковых измеряемых величины, значения которых определяются ОИП.

Таким образом, существует однозначное соответствие между измеряемой величиной и выходными электрическими величина-ми. Основными формами представления являются:

•градуировочная кривая (графическая форма)

•уравнение (алгебраическая форма)

13.Комплексная градуировка.

Пример 1:

Гистерезис ИП, когда выходное напряжение Uвых, является функцией от Uвых= f(mto

и mto-Δt), тогда для получения точной градуировочной кривой измеряют Uвых при возрастании, а затем убывании m; для определения S=F(ω) необходимо выполнить двойную градуировку: (см. рис. 1).

Рисунок 3 – Гистерезис ИП

Пример 2:

Фототранзистор - ИП оптического излучения, выходной сигнал которого представим в виде функции: (см. рис. 2).

Рисунок 4 – Функция выходного сигнала

Необходима градуировка для каждой из влияющих величин. При этом путем интерполяции определяется характеристика ИП для конкретных условий эксперимента.

14. Потенциал действия и потенциал покоя. Источники биопотенциалов внутри организма человека

Электрические потенциалы возникают во всех мышцах и нервах живого организма.

Они могут быть обнаружены в любой живой клетке или органе. Элементарной биологической ячейкой, производящей электрическую энергию, является отдельная клетка.

Биопотенциалы не являются постоянными величинами, а изменяются в зависимости от физико-химического состояния клетки или ткани, концентрации и состава соприкасающихся с ними солевых растворах.

Потенциал действия - потенциал, возникающий благодаря возбуждению ткани;

характерен тем, что быстро достигает своего максимума(обычно за время от нескольких десятых до нескольких миллисекунд), а затем более медленно(за время от миллисекунд до нескольких секунд) снижается до нуля.

Потенциал покоя (потенциал повреждения) - потенциал, существующей между средой,

в которой находится клетка, и ее содержимым или между поврежденной и не поврежденной частями тканей. Поврежденная часть ткани при этом имеет отрицательный потенциал по отношению к неповрежденной.

С помощью осциллограмм биопотенциалов исследуют мышечную или нервную ткань.

При этом разность потенциалов определяется совокупностью потенциалов отдельных клеток.

Живые клетки можно в грубом приближении рассматривать как электрические генераторы.

Тогда общая разность потенциалов, а также сопротивление ткани будут, очевидно, зависеть от характера соединения клеток. В отдельных случаях клетки соединены как бы последовательно друг с другом. Образуемая в этом случае ЭДС может достигать нескольких сотен вольт.

Обычно, при регистрации биопотенциалов между электродами, отводящими потенциал, находится не одно волокно, а целая система (ствол) мышечных или нервных волокон, т.е имеет место как бы параллельное соединение биологических генераторов.

Поэтому величина ЭДС в этом случае остается примерно той же, что и у одиночного волокна,

а сопротивление источника ЭДС (сопротивление ткани) уменьшается. Так, сопротивление одного сантиметра одиночного нервного волокна составляет несколько десятков МОм, а

сопротивление одного см нервного стволадесятки кОм. Следует отметить, что напряжение,

создаваемое мышечной или нервной тканью, обычно значительно меньше напряжения,

создаваемого отдельным волокном, вследствие шунтирующего действия различных внеклеточных жидкостей, соединительных оболочек и т.п. (см.рис.3).

Рисунок 5 – Регистрация потенциала действия наружными электродами. а – двухполюсное отведение и соответствующий ему двухфазный потенциал действия (С – стимулятор, Г – гальванометр, Э – электроды); б – однополюсное отведение и соответствующие ему однофазные потенциалы действия.

Биопотенциал - ионизационный потенциал биологических соединений,

характеризуемый исключительно малым значением энергии связи. Но взаимодействия между элементарными частицами связи на этих уровнях энергии обуславливают макроявления,

выражающиеся, в частности, в суммарной биоэлектрической активности, при которой разность биопотенциалов достигает единиц милливольт. Изменения же этой разности отображают нормальные и патологические процессы, возникающие в организме.

15. Эквивалентая схема измерения биопотенциалов. Требования к величине входного сопротивления измерительной цепи (объяснить)

Ri - состоит из электрического сопротивления тканей и сопротивления переходных контактов от электродов к объекту.

Rвх - входное сопротивление, которым характеризуется любые измерительные системы

(гальванометр, усилитель) в точке присоединения их к объекту

Нужно стремиться чтобы Rвх был очень большим, чтобы минимизировать влияние сопротивления тканей и получить Uвх как можно более близким к Eo.

16. Отведения (двухполюсные, однополюсные). Явление поляризации электродов и способы снижения его негативного влияния

Отведения - места наложения электродов на участки тела в системе электродприбор.

Двухполюсные отведения - позволяют регистрировать разность потенциалов двух участков тела (то есть между двух электродов).

Однополюсные отведения - регистрируют разность между потенциалом какого-либо участка тела и нулевым (референтным) электродом.

Явление поляризации связано с тем, что вследствие электрохимических процессов в электролитной среде в области контакта электрода с кожей накапливается избыток ионов, что приводит к включению в запись колебаний постоянного потенциала, резко искажающих регистрацию.

В случаях возникновения явлений поляризации серебряные электроды после предварительной очистки от окислов подвергают хлорированию (хлорсерябряные электроды).

17. Источники артефактов при регистрации биопотенциалов и методы борьбы с ними.

Источники помех и возможные меры борьбы с ними

Источники помех		Возможные методы борьбы
Электрическая активность других органов		Оптимальное	расположение			электродов;
		частотная и временная селекция
Нестабильность	переходного	Обработка кожи перед исследованием;
сопротивления электрод-кожа		увеличение	входного		сопротивления
		усилителя биосигналов (УБС)
Механическое движение электродов		Качественное крепление электродов
Наводка электрической сети		Повышение	коэффициентов			подавления
		синфазных сигналов УБС; использование
		селективных фильтров
Наводки переменных	электрических и	Экранирование		входных		цепей;
магнитных полей		оптимальное	расположение			больного и
		аппаратуры;		ограничение		полосы
		пропускания УБС и повышение его
		помехоустойчивости.
Напряжение поляризации		Использование		слабополяризующихся
		электродов

18. Электрокардиостимулятор. Функции электрода и требования к его форме, материалу

Электрокардиостимуля́тор (ЭКС; иску́сственный води́тель ри́тма (ИВР)) —

медицинский прибор, предназначенный для воздействия на ритм сердца. Основной задачей кардиостимулятора (водителя ритма) является поддержание или навязывание частоты сердечных сокращений пациенту, у которого сердце бьётся недостаточно часто, или имеется электрофизиологическое разобщение между предсердиями и желудочками

(атриовентрикулярная блокада).

В настоящее время существует большое разнообразие ЭКС (многокамерные,

адаптивные, мультипрограммируемые, изменяющие работу сердца в соответствии с частотой дыхания, изменениями нагрузки, АД) и электродов для них. Итак, электрод для ЭКСт выполняет две функции: подведение электрической энергии от импульсного генератора к миокарду и отведение (=детектирование) внутрисердечных потенциалов. Отведение потенциалов отклика может быть дополнено измерением импеданса, определяемого на границе раздела электрод-кровь-ткань.

В первых ЭКС наружного типа применялись кожные или пищеводные электроды. Эти электроды осуществляли непрямую стимуляцию сердца. Первая прямая стимуляция была проведена при помощи игольчатых электродов, которые вводились вслепую в сердце через стенку грудной клетки. Сейчас эти типы электродов не применяются для ЭКСт. В настоящее время распространена прямая стимуляция сердца из полости правого желудочка. При этом электроды вводятся через венозную систему в полость правого желудочка и размещаются там между желудочковыми трабекулами. В основном, в настоящее время в ЭКС применяются внутрисердечные электроды, достоинствами которых считаются: высокая надежность,

возможность обеспечения высокого качества контакта между электродом и стимулируемой тканью, а также простота способа их введения в сердце, не требующего значительного хирургического вмешательства.

Требования к электродам для ЭКСт: Материалы должны обладать высокой коррозионной стойкостью. Этим критериям соответствуют платина и ее сплавы, а также сплавы на основе кобальта. Однако при использовании электродов, изготовленных из этих материалов, обнаруживается их довольно низкая способность к детекции. Этот недостаток связан с тем, что поведение системы, образуемой электродом и усилителем сигнала,

напоминает действие ФВЧ, что обусловлено преимущественно емкостными свойствами электрода Вначале изготавливали электроды из пористых материалов, таких как активированный стеклоуглерод, Та2О5, и др., образующих чисто емкостную связь с тканями организма.

Весьма перспективным оказалось применение электродов с пористым покрытием из нитрида титана или иридия с фрактальной структурой поверхности, обладающих хорошей биосовместимостью.

ВОПРОС: Как уменьшить Z электрода?

Ответ: За счет уменьшения С-составляющей, т.е. за счет увеличения емкости (С)

перехода «электрод-серд. мышца», т.е. за счет увеличения площади (S), что достигается ФРАКТАЛЬНЫМ ПОКРЫТИЕМ электрода

19. Конструкция электрода для электрофизиотерапии. Назначение электропроводящего материала, используемые материалы. Назначение гидрофильной прокладки, используемые материалы

Электрод в электротерапии – это изделие медицинского назначения, которое имеет непосредственный контакт с кожей (поверхностный) или полостью (полостной) пациента и равномерно распределяет ток, поступающий от физиотерапевтического аппарата

Конструкция электрода

Электрод состоит из двух частей:

1)электропроводящего материала, который равномерно распределяет ток по всей поверхности;

2)гидрофильной прокладки, которая впитывает продукты электролиза, позволяя, тем самым,

избежать электрохимического ожога на коже пациента.

Используемые электропроводящие материалы

Изначально основой для электродов служила свинцовая пластина толщиной около 1 мм различных размеров. Однако, в настоящее время электроды, имеющие свинцовый токопроводящий слой или свинцовый токоподвод, практически не используются, так как уже после первого применения, концентрация ионов свинца более чем в 2000 раз превышает норму гигиенического регламента, т.е. вместо лечебного эффекта, в большинстве случаев,

наблюдается явно выраженное токсическое поражение зоны введения лекарственного препарата Электроды различаются по токопроводящему веществу:

•электроды с углеродной тканью,

Углеродная ткань сделана на основе вискозной технической нити, содержание углерода 90 – 99,9 % в зависимости от вида. Свойства такой ткани: термостойкость, химическая стойкость к кислотам, щелочам, растворителям при любых температурах, стойкость к электромагнитному,

ядерному излучению и радиации, электропроводность

•токопроводящий трикотаж УВИС ТР-3/22,

•газоразрядные электроды,

•токораспределители из металла: электроды с токораспределителем из свинца

(пластины из свинцовой фольги),

•с токораспределителем из алюминия (пластины алюминиевые),

•электроды из электропроводной резины,

•электроды из электропроводящего силикона

Используемые материалы в гидрофильной прокладке

Материалы гидрофильной подкладки:

фланелевые, байковые, из гидрофильной бумаги, самоклеящиеся электроды на липкой основе,

из влагонепроницаемого пенопласта на полиэтиленовой основе, электроды роликовые латунные (для аппаратов Фолля), из эластичного текстильного пластыря, вискозные.