Клинические аналитические измерительные системы.

Эти системы используются в медицинских учреждениях.

а) схема инвазивного измерения концентрации различных веществ в крови. Здесь ЧЭ1 с помощью катетера 2 вводится в сосуд. По внутренней полости катетера проходят проводники или оптические волокна. Сигнал ЧЭ воспринимается промежуточным преобразовательным элементом ППЭ 3 и посылается на УООИ 4.

Схемы б, в, г обеспечивают неинвазивное измерение.

Схема б) используется, например, при просвечивании желудка. Назначение элементов аналогичное принятому на схеме а).

Схема в) в настоящее время применяется еще достаточно редко. Здесь ПИП приводится в контакт с телом человека в исследуемой области. Исследование осуществляется через кожу. В состав преобразователя входит УВ, которое через кожу воздействует на внутреннюю среду в исследуемой области, а результат воздействия измеряется и преобразуется с помощью ЧЭ, сигнал которого с помощью ППЭ преобразуется и посылается на УООИ.

Схема г) применяется при исследовании внешнего дыхания. Здесь ПИП (например, концентрация О или СО ) располагается в потоке вдыхаемого или выдыхаемого человеком газа, а его сигнал воспринимается УООИ.

Аналитические измерительные системы.

Они используются в биотехнологических процессах и при исследованиях в космическом пространстве.

Схема а) применяется для контроля процессов биотехнологии. Основным процессом здесь является процесс ферментации, а аппарат, в котором проводится этот процесс – ферментером. В данном аппарате выращиваются микроорганизмы, при этом очень важной является задача контроля состава среды и ее свойств. Обычно ПИП размещается в ферментере, а его сигнал по каналу связи КС посылается в приемник информации, который может находиться на значительном удалении от ПИП. Причем. Автоматические измерительные системы рассмотренного типа могут быть устройствами непрерывного действия и циклического действия, т.е. выдавать сигнал о значении измеряемого параметра непрерывно или один раз в течение некоторого постоянного цикла работы прибора.

Рисунок б. При исследовании состояний человека в космических аппаратах или самолетах также используются аналитические измерительные системы. Здесь информация от ПИП вводится в аппаратуру канала связи АКС, где преобразуется в радиосигнал и по радиоканалу связи РКС посылается на Землю, где в наземной аппаратуре канала связи она преобразуется в вид, удобный для восприятия человека и обработки.

Error: Reference source not found

Формы сигнала анализатора.

Сигнал в формы а) имеют анализаторы непрерывного действия, например, используемый на потоках.

Сигналы всех других форм обычно имеют либо анализаторы циклического действия, либо автоматические и полуавтоматические аналитические измерительные установки.

Сигнал б) имеет вид прямоугольного импульса, у которого информативным параметром является амплитуда U. Тц – время одного цикла анализа для автоматических систем или продолжительность анализа в лабораторных условиях.

Сигнал в) имеет вид кривой ошибок Гаусса. Здесь информативным параметром могут быть как амплитуда, так и площадь.

Сигнал г) имеет вид трапеции. Здесь информативными параметрами могут быть, помимо амплитуды U и площади S, еще и длительность импульсов Тu.

Сигнал д) характерен для некоторых специальных медицинских анализаторов.

Сигнал е) обычно имеет место при анализаторах многокомпонентных сред.

Каждый сигнал а), б), в) и т.д. в пределах одного анализа или цикла измерений несет информацию о соответствующем компоненте.

Error: Reference source not found

Error: Reference source not found

Error: Reference source not found

Оптические средства аналитической техники.

Для получения информации о составе и свойствах анализируемых сред в аналитической технике используется весь известный спектр электромагнитных колебаний. Причем анализаторы, работающие в видимой части спектра, называются оптическими (фотометрическими).

К оптической части спектра принято относить инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучение.

Фотометрические анализаторы являются наиболее распространенными средствами медико-биологических исследований.

Теория работы оптических анализаторов.

Анализ гомогенных сред.

Гомогенными называются среды, не имеющие никаких неоднородностей.

(1)

(2)

ln (3)

ln (4)

если гомогенную анализируемую среду просвечивать лучом, исходящим от источника излучения ИИ с интенсивностью I , то на выходе из слоя толщиной δ интенсивность излучения будет меньше I . Т.е. анализируемая среда частично поглощает излучение, но оставшееся излучение поступает в приемник излучения ПИ. Такое явление называется абсорбцией. Таким образом, абсорбционные анализаторы основаны на явлении поглощения электромагнитного излучения, которое описывается законом Бугера-Ламберта-Бера

Формула 1 :

K – показатель поглащения; К = E_λ С

I _0λ – интенсивность излучения, поступоющего на приемник и выходящего из источника излучения;

E_λ – постоянный коэффициент для данной длины волны;

С – концентрация определяемого компонента.

Из (1) следует (2), вытекают 2 важные величины, описываемые уравнениями (3),(4).

D-оптическая плотность – экстинция;

П – пропускание, прозрачность.

Для ввода возможности использования оптического абсорбционного принципа измерения для определения концентрации какого – либо компонента в анализируемой среде, необходимо сначала изучить спектры разложения или пропускания для данных компонентов и других компонентов, составляющих среду.

На графике схема пропускания для двух компонентов среды. Видно, что для длин волн λ1 ,λ 2 имеет место селективное поглощение компонентами 1 и 2 электромагнитного излучения. На другой длине волны спектры перекрываются, следовательно, селективное определение невозможно.

Анализаторы, основанные на поглощении электромагнитного излучения гомогенных сред, называют спектрометрами(фотоколориметрами, спектрофотометрами).