Особенности усиления биоэлектрических сигналов

Специфика усилителей биопотенциалов определяется особенностями биопотенциалов:

• биопотенциалы - медленно изменяющиеся сигналы, поэтому полоса пропускания усилителя должна охватывать все низкие частоты;

• биопотенциалы - слабые сигналы, поэтому коэффициент усиления должен быть достаточно велик;

• выходное сопротивление биологической системы совместно с сопротивлением электродов обычно достаточно высокое.

Таким образом, при усилении биопотенциалов необходимо согласовывать сопротивление входной цепи усилителя и сопротивление биологической системы. В электрофизиологии считают, что R_вх должно в 10-20 раз превышать возможное значение R_б. Низкая частота биоэлектрических сигналов обуславливает использование специальных усилителей постоянного тока.

9. Разновидности генераторов электрических колебаний. Генератор гармонических колебаний на транзисторе.

Генераторами (электронными генераторами) называют устройства, которые преобразуют энергию источников постоянного напряжения в энергию электромагнитных колебаний различной формы. По принципу работы различают генераторы с самовозбуждением и генераторы с внешним возбуждением. Генераторы с самовозбуждением: их подразделяют на генераторы гармонических (синусоидальных) колебаний и генераторы импульсных (релаксационных) колебаний.
Рассмотрим принцип работы генератора на транзисторе (рис. 23.1), в котором возникают автоколебания, близкие к синусоидальным.

Колебательный контур Х_кС_к расположен в цепи коллектора.

Катушка L_ос, выполняет роль обратной связи. Источником энергии служит батарея E. В качестве клапана, пропускающего в контур энергию в нужный момент, используется транзистор.

В момент включения схемы в колебательном контуре возникают малые случайные электромагнитные колебания. За счет индуктивной обратной связи эти колебания передаются в транзистор и усиливаются (см. 22.4). Усиленные транзистором колебания через коллекторную цепь подаются в колебательный контур в резонанс с теми, которые там уже существуют, и амплитуда колебаний возрастает. При этом Обратная связь должна быть положительной. Если поменять концы обмотки L_ос, то желаемый эффект не будет достигнут: малые колебания контура, возникшие из-за случайных токов во время включения схемы, будут подавляться транзистором генератора усиленный сигнал через индуктивную связь частично вновь попадает на эмиттер-базу.

Возрастание амплитуды колебаний не может происходить бесконечно. Во-первых, батарея е является источником вполне конечной энергии и не может обеспечить

процесс будет периодическим, близким к гармоническому. Схема генерирует колебания, частота которых равна частоте собственных колебаний контура L_кС_к. Изменить эту частоту можно, изменяя параметры контура - индуктивность и емкость. Из конструктивных соображений обычно делают переменной емкость С_к.

10. Такие лампы зажигаются при некотором строго определенном значении напряжения U_з, а гаснут при меньшем напряжении U_г.

Процесс начинается с зарядки конденсатора согласно уравнению: _{…………….}

По графику определяем, что в точке А напряжение достигло значения U_з и лампа загорается и конденсатор заряжается через нее согласно уравнению: _{……………}

В точке B напряжение на лампе станет равным U_г, лампа гаснет и ее сопротивление значительно возрастает. Конденсатор опять подзаряжается, и процесс повторяется. Скорость возрастания напряжения в такой схеме можно изменять, изменяя параметры R и С. Так, увеличение сопротивления приведет к увеличению времени t, участок ОА станет более пологим изменение напряжения на участке АВ происходит при разряде неоновой лампы и зависит, следовательно, от ее характеристик. И график приобретет такой вид

11. Низкочастотная физиотерапевтическая аппаратура

Физиотерапевтическую электронную аппаратуру низкой и звуковой частоты называют низкочастотной. Электронную аппаратуру всех других частот - высокочастотной.

Медицинские аппараты - генераторы гармонических и импульсных низкочастотных электромагнитных колебаний - объединяют две большие группы устройств: электронные стимуляторы (электростимуляторы) и аппараты физиотерапии.

При небольших частотах наиболее существенно специфическое, а не тепловое, действие тока. Поэтому лечение током имеет характер стимулирования какого-либо эффекта раздражением токами.

Электростимуляторы могут быть подразделены на стационарные, носимые и имплантируемые (вживляемые). Для полностью имплантируемых электростимуляторов, например, кардиостимуляторов, достаточно серьезной проблемой являются источники питания, которые должны длительно и экономно функционировать. Примером своеобразного стимулятора являются дефибрилляторы аппараты, представляющие собой генераторы мощных высоковольтных электрических импульсов, предназначаемые для лечения тяжелых нарушений ритма сердца.

Носимым и частично имплантируемым кардиостимулятором является имплантируемый радиочастотный электрокардиостимулятор.

Имплантируемая его часть – приемник – получает радиосигналы от внешнего передатчика. Эти сигналы воспринимаются внутрь тела больного имплантируемой частью и в виде импульсов через электроды подаются на сердце.

К техническим устройствам электростимуляции относятся электроды для подведения электрического сигнала к биологической системе. Во многих случаях электростимулирование осуществляется пластинчатыми электродами, которые накладываются на тело человека подобно электродам для электрокардиографи.

Для вживляемых электродов имеется проблема выбора материала, устойчивого к коррозии при прохождении тока в условиях агрессивной биологической среды.

12. ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯЭЛЕКТРОННАЯ АППАРАТУРА

Большая аппаратов медицинских аппаратов - генераторов электромагнитных колебаний и волн - работает не ультразвуковых, высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот и называется обобщающим термином высокочастотная электронная аппаратура.

Проблема электродов в данном случае решается по-разному. Для высокочастотных токов используются стеклянные электроды, воздействие переменным магнитным полем (индуктотермия) оказывается через спирали или плоские свернутые кабели, по которым проходит переменный ток, создавая переменное магнитное поле При УВЧ-терапии проrреваемую часть тела помещают между дискообразными металлическими электродами, покрытыми слоем изолятора. При воздействии олектромагнитными волнами приближают к телу излучатель этих волн.

Физиотерапевтические аппараты являющиеся генераторами электромагнитных колебаний, конструируются так, чтобы не мешать радиоприему и телевидению.

К высокочастотной электронной медицинской аппаратуре относят и аппараты электрохирургии (высокочастотной хирургии). Основой этих устройств является генератор электромагнитных модулированных. Мощность используемых в электрохирургии колебаний, гармонических или электромагнитных колебаний может быть от 1 Вт до нескольких сотен ватт.

При электрохирургии электромагнитные колебания подаются на электроды, которые рассекают или коaалируют ткань. Различают электроды для монополярной и биполярной электрохирургии.

В первом случае один выход генератора соединен с активным электродом, которым и осуществляют электрохирургическое воздействие, а другой электрод-пассивный контактирует с телом пациента.

Во втором случае оба выхода генератора соединены с двумя активными электродами, между которыми протекает высокочастотный ток, оказывая хирургическое воздействие. В этом случае оба электрода являются активными, a пассивный электрод не используется.

13. Электрические поля органов.

Метод исследования работы орган или тканей основанный на регистрации во времени потенциалов электрического поля на электрографией. Два электрода, поверхности тела, называется приложенные к разным точкам на поверхности тела, регистрируют меняющуюся во времени разность потенциалов. Временная зависимость этой разности потенциалов изменения называется электрограммой.

Название электрограммы указывает на орган (или ткани), функционирование которых приводит к появлению регистрируемых изменений разности потенциалов: сердца – ЭКГ, сетчатки глаза - ЭРГ (злектроретинограмма), головного мозга - ЭЭГ (электроэнцефалограмма).

В электрографии существуют две фундаментальные задачи:

прямая задача - расчет распределения электрического потенциала на поверхности тела по заданным характеристикам электрической активности изучаемого органа;

обратная задача - определение характеристик электрической активности изучаемого органа по измеренным потенциалам на поверхности тела.

Обратная задача а клинической диагностики измеряя и регистрируя, например ЭКГ (или ЭЭГ), определят функционально состояние сердца (или мозга).

Для оценки функционального состояния органа по его электрической активности принцип эквивалентного генератора. Он состоит в том, что изучаемый орган, состоящий из множества клеток, возбуждающихся в различные моменты времени, представляется моделью единого эквивалентного генератора. Считается, что этот эквивалентный генератор находится внутри организма и создает на поверхности тела электрическое поле, которое изменяется в соответствии с изменением электрической активности изучаем органа.

15. Физические принципы электрокардиографии.

Основные положения теории Эйнтховена:

1.Электрическое поле сердца представляется как электрическое поле точечного токового диполя с дипольным моментом Е, называемым интегральным электрическим вектором сердца (ИЭBC) (складывается из дunольных моментов разных частей сердца).

2. ИЭВС находится в однородной проводящей среде, которой являются ткани организма.

3. Интегральный электрический вектор сердца Е меняется по величине и направлению в соответствии с фазами возбуждения отделов сердца. Его начало неподвижно и находится атриовентрикулярном узле, а конец описывает сложную пространственную кривую, проекция которой на фронтальную плоскость образует за цикл сокращения сердца петли Р, QRS и Т.

Но у данной модели есть допущения:

1.Организм не является однородной электропроводящей средой: кровь, сосуды, лимфа, мышцы и другие ткани имеют различные удельные проводимости. Кроме того, проводимость меняется со временем, например при вдохе и выдохе.

2. вектор Е, вращаясь, создает сложную объемную фигуру, а не проекцию лишь на одну плоскость, и начало его может смещаться.

3. не представляется возможным точно описать изменения Е сердца только изменением момента одного точечного диполя.

Однако медицинская практика показывает, что эти допущения не столь существенны

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: