- •Лекция 11.
- •Электромагнитные колебания и волны
- •14.1. Свободные электромагнитные колебания
- •Электростимуляция тканей и органов
- •Импульсный сигнал и его параметры.
- •Связь амплитуды, формы импульса, частоты следования импульсов, длительности импульсного сигнала с раздражающим действием импульсного тока. Закон Дюбуа-Реймона, уравнение Вейса-Лапика.
- •Генераторы импульсных (релаксационных) электрических колебаний. Мультивибратор. Блокинг-генератор.
- •Дифференцирующая и интегрирующая цепи: принципиальная схема, зависимость формы выходного импульса от длительности входного и постоянной времени цепи.
- •Электростимуляция сердца и ее виды
- •Дефибрилляторы.
Дифференцирующая и интегрирующая цепи: принципиальная схема, зависимость формы выходного импульса от длительности входного и постоянной времени цепи.
Простейшая дифференцирующая цепь (А) состоит из последовательно включенного конденсатора С и параллельно включенного резистора R. Если на вход цепи подан прямоугольный импульс напряжения (Uвх = const), то напряжение на выходе Uвых = IcR, то есть повторяет по форме экспоненциальные импульсы при заряде и разряде конденсатора:
Uвх
Uвых
t
(2)
(А)
(1)
Форма импульса на выходе будет зависеть от соотношения постоянной времени цепи и длительности импульса tи. При tи конденсатор заряжается в начале импульса и разряжается в его конце, на выходе получаются два кратковременных остроконечных импульса противоположного знака (1). При tи конденсатор успевает зарядиться только частично и импульс на выходе принимает форму, показанную на рис (2).
Простейшая интегрирующая цепь (Б) содержит последовательно включенный резистор R и параллельно включенный конденсатор С. Если на вход цепи подан прямоугольный импульс напряжения (Uвх = const), то напряжение на выходе Uвых является напряжение на пластинах конденсатора, которое при заряде имеет экспоненциально нарастающую и при разряде экспоненциально спадающую форму (1).
U
Uвых
tn
Такие импульсы применяются, например, при электростимуляции. При достаточно большой постоянной времени нарастание выходного импульса происходит по начальной части экспоненты (пунктирная линия), которая приближается к прямой линии - касательной к кривой в начальной точке (2). Угол наклона этой линии (tg) можно найти как производную от уравнения заряда конденсатора:
При t = 0 . ТогдаUвых = .
Этот случай называется идеальным интегрированием.
Названия дифференцирующая или интегрирующая цепи связаны с тем, что при подаче на вход напряжения, изменяющегося от времени как некоторая функция U = f(t), напряжение на выходе будет меняться приблизительно как её производная или как интеграл от этой функции.
Электростимуляция сердца и ее виды
Блокинг-генератор и мультивибратор применяются в качестве генераторов импульсов в кардиостимуляторах. Кардиостимулятором называют прибор, позволяющий генерировать искусственные стимулирующие импульсы и подавать их на сердце. Он состоит из импульсного генератора и соответствующих электродов. Существуют имплантируемые и внешние кардиостимуляторы. Имплантируемым кардиостимулятором называют такое устройство, все системы которого находятся внутри тела пациента. В противоположность ему, внешнийкардистимулятор обычно состоит из внешнего генератора импульсов, носимого пациентом и подключенного к электродам, расположенным внутри миокарда или на нем.
Существуют электростимуляторы, импульсы которых подаются на орган независимо от естественной электрической активности, другие же синхронизируют импульсы с биопотенциалами биологической системы (биоэлектрическая стимуляция).
Примером последнего может служить генератор электростимуля-ционных импульсов в синхронизированном с “Р” волной электро-кардиостимуляторе. На выходе такого генератора ститмуляционный импульс появляется только в том случае, если со специальной схемы усиления на вход генератора поступает импульс, соответствующий волне электрокардиограммы.
Для генераторов импульсов в кардиостимуляторах требуются источники питания. В настоящее время большинство внешних генераторов получает питание от батарей. Сейчас разработаны генераторы с перезаряжаемыми батареями, срок службы которых 10 лет.
Для имплантируемых источников питания созданы генераторы с атомным источником питания. В этих устройствах тепло, выделяемые при распаде радиоактивного плутония, преобразуется в постоянный ток, который используется для питания кардиостимулятора. Это устройство имеют срок службы около 10 лет; при этом радиационная опасность для пациента пренебрежимо мала.