Бесплатная техническая библиотека

Реоплетизмограф на транзисторах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электроника в быту

 Комментарии к статье

При оценке состояния сердечно-сосудистой системы человека современная медицина и биология широко использует методику так называемой, импедансной реоплетизмографии (регистрации изменений электрической проводимости тела человека). Реоплетизмография используется при исследовании как центрального, так и периферического кровообращения. Достоинство этого метода состоит в том, что само исследование практически не вносит изменений в состояние исследуемого объекта.

Электрическое сопротивление между какими-либо участками тела человека представляет собой комплексное объемное сопротивление, упрощенная эквивалентная схема которого для переменного тока приведена на рис. 1.

Емкость Сэ-т возникает между поверхностями электродов и тканями, прилегающими к внутренней стороне кожи. Кожа, особенно эпителий, имеет весьма высокое удельное сопротивление и представляет собой диэлектрик конденсаторов Сэ-т. Ткани, лежащие под кожей, условно принимаются .однородными по структуре. Они представлены в виде элементов Ст и Rт. Емкости конденсаторов Сэ-т зависят от диэлектрических свойств кожи, ее состояния (например, от увлажненности) и площади наложенных электродов.

Рис.1

Величина емкости определяется величиной поляризационного аффекта, который уменьшается с ростом частоты. На частотах выше 80- 100 кГц явление поляризации практически не наблюдается, а емкостное сопротивление конденсаторов Ст невелико. Можно считать поэтому, что проводимость ткани в области этих частот имеет лишь активную составляющую.

Абсолютные значения сопротивления живой ткани нестабильны, а зависят от целого ряда причин, которые часто трудно учесть. Вследствие этого представляют интерес. не абсолютные значения сопротивления, а его относительные изменения от какого-либо начального уровня.

В настоящее время можно считать доказанным, что электропроводность живой ткани определяется главным образом степенью ее кровенаполнения. Это объясняется тем, что кровь (главным образом ее плазма) обладает очень высокой электропроводностью. Поэтому по электропроводности живой ткани на высоких частотах можно судить о кровенаполнении отдельных органов или участков тела. Методика исследования называется реоплетизмографией, а иногда просто реографией.

Описываемый ниже прибор, названный реоплетизмографом, предназначен для исследований быстрых незначительных изменений электропроводности живой ткани, отражающих пульсовые колебания кровенаполнения, а также медленных (от 0 гц) изменений кровенаполнения, например, при дыхании. Реоплетизмограф представляет собой портативную приставку на транзисторах к какому-либо кардиографу (при записи пульсовых колебаний кровенаполнения). С выхода этой приставки напряжение можно подавать и на самописец (например, Н373).

Рабочая частота 150 кГц. Выходное напряжение не менее 2 мв при изменении сопротивления 50 ом. на 0,1%. Диапазоны частот выходного напряжения, снимаемого с выхода 1-4 0,2-150 гц, а с выхода 2-3 0-150 Гц.

Принципиальная схема

Принцип действия реоплетизмографа иллюстрируется блок-схемой (рис. 2). Исследуемый участок живой ткани подключают к одному из плеч моста, питаемого переменным током частотой 150 кГц. Мост балансируют таким образом, чтобы напряжение ВЧ на его диагонали было минимально.

Рис.2

Изменения проводимости исследуемого объекта приводят к модуляции напряжения ВЧ на выходе моста по закону изменения электропроводимости исследуемого объекта. Модулированное ВЧ напряжение усиливается и детектируется. В результате детектирования выделяется модулирующее напряжение НЧ, которое подается на регистрирующее устройство.

Принципиальная схема реоплетизмографа приведена на рис. 3. Генератор ВЧ выполнен на транзисторе T1 по схеме с емкостной обратной связью. Колебательный контур включен в цепь коллектора транзистора, его резонансная частота определяется индуктивностью катушки L1 и общей емкостью конденсаторов С2 - С3. Глубина положительной обратной связи зависит от соотношения емкостей конденсаторов С2-С3 и сопротивления резистора R2. База транзистора заземлена по переменному току (через конденсатор С1).

Рис.3 (нажмите для увеличения)

Генератор, собранный по этой схеме, обладает высокой стабильностью частоты, конструкция его контурных катушек проста, а налаживание не вызывает затруднений, так как не приходится подбирать порядок включения выводов катушек.

С катушки L1 высокочастотное напряжение подается на измерительный мост. В левое, нижнее по схеме, плечо моста последовательно с элементами С13R5-R7 с помощью экранированного кабеля подключается исследуемый объект (условно обозначенный на схеме "Пациент"), С помощью потенциометра R4 ("Баланс") можно сбалансировать мост по активной составляющей, а с помощью конденсаторов С4-С11 - по реактивной составляющей.

В реальных условиях всегда наблюдаются как быстрые (пульсовые) колебания электропроводности, так и медленные, вызванные, например, дыханием. Амплитуда медленных колебаний, как правило, значительно больше, чем амплитуда пульсовых колебаний. Если работать в условиях точного баланса моста, то медленные изменения колебания могут привести к нарушению баланса, что, в свою очередь, приведет к изменению фазы выходного напряжения. Поэтому при балансировке переключатель П2 устанавливают в такое положение, при котором резистор R8 закорачивается, а индикатор баланса (микроамперметр) подключается к выходу детектора.

Результаты исследований можно получить в численном выражении. С этой целью последовательно с "Пациентом" (а иногда и параллельно ему) включают потенциометр, изменяя сопротивление которого калибруют чувствительность всего тракта устройства. Чаще всего применяют следующий метод калибровки: при изменении сопротивления в цепи "Пациента" на 0,05 ома амплитуда записи должна составлять 1 см. Чтобы исключить влияние переходного сопротивления контактов применяется схема калибровки, показанная на рис.3. Последовательно с "Пациентом" включен резистор R5, параллельно которому переключателем Вк1i подключается резистор R6, сопротивление которого в 200 раз больше, чем R5. При этом их общее сопротивление на 0,05 ома меньше, чем R5. При калибровке перед записью медленных колебаний параллельно R5 подключается резистор R7. Тогда общее сопротивление цепи уменьшается на 1 ом.

Напряжение с моста поступает на эмиттерный повторитель, собранный на транзисторе Т2, а затем на двухкаскадный усилитель, выполненный по каскодной схеме. Нагрузкой усилителя является контур L3C17, настроенный на частоту 150 кГц.

Детектор выполнен на полупроводниковых диодах Д1 - Д2.В результате использования двухполупериодного детектора приставка имеет симметричный выход. Постоянные времени разрядных цепей детектора выбраны такими, чтобы после детектирования выделялись составляющие сигнала с частотами до 150 Гц. Со стороны низших частот постоянная времени определяется емкостями переходных конденсаторов С21 и С22 и входным сопротивлением последующих каскадов. При входных сопротивлениях 1 Мом, низшая частотная граница составляет около 0,2 Гц на уровне - 3 дБ.

К выходу детектора подключается микроамперметр, по минимальному отклонению стрелки которого балансируют мост перед началом измерения.

Конструкция и детали

Реоплетизмограф выполнен в прямоугольном металлическом кожухе с наружными размерами 50Х120Х180 мм. Все детали его, за исключением источников питания, смонтированы на монтажных платах, прикрепленных к верхней крышке, являющейся одновременно лицевой панелью. На лицевой панели размещены: микроамперметр, выключатели Вк1 - Вк3, переключатели П1, П2 и разъем для подключения кабеля "Пациент". Разъем для подключения прибора к регистрирующим устройствам расположен на задней панели. Все детали реоплетизмографа смонтированы на двух монтажных платах. На одной, помещенной в экран из жести, смонтирован генератор, на другой - усилитель, детектор и измерительный мост.

В приборе использованы транзисторы, имеющие В в пределах 30-50. Контурные катушки выполнены на сердечниках типа СБ-2а, намотаны проводом ПЭВ 0,1 и содержат: катушка L1-200 витков, катушка L2 - 80 витков, катушка L3 - 200 витков и катушка L4 - 100 витков.

Дроссель Др1 намотан на ферритовом кольце Ф-600, наружный диаметр которого 12 мм, и содержит 200 витков провода ПЭВ 0,1.

Резистор R4 обязательно должен быть проволочным, а резистор R5 составлен из трех параллельно включенных с сопротивлениями 27,27 и 91 Ом. В качестве индикатора можно применить любой микроамперметр, чувствительность которого 50- 200 мкА.

Образцы записей, полученных с описываемым реоплетизмографом, приведены на рис. 4.

Рис.4

Авторы: В. Большов, В. Смирнов; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Электроника в быту.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Вкус газировки и шампанского 09.07.2010 До недавних пор считалось, что специфический приятный вкус газированных напитков скорее не вкус, а осязательное ощущение от лопающихся на языке пузырьков углекислого газа. Однако группа американских физиологов провела опыт: шампанское открывали и пили в барокамере с повышенным давлением, где при откупоривании бутылки пузырьки не возникали, а если возникали, то не лопались. Вкус шампанского (во всяком случае, для неспециалиста) не изменился. Тогда физиологи взяли пять групп мышей, у которых методами генной инженерии были удалены вкусовые клетки, отвечающие за восприятие пяти основных типов вкуса. Судя по реакции нервов и мозга, вкус газированных напитков не ощущали те грызуны, у которых отсутствовали клетки, воспринимающие кислый вкус. Дальнейшие исследования показали, что в этих клетках есть особый фермент, позволяющий им чувствовать углекислый газ, причем не просто как кислый, а как особый, самостоятельный вкус. Любопытно, что альпинисты, принимающие определенное лекарство от высотной болезни, уже давно замечают, что шампанское, распитое на вершине по случаю успешного ее покорения, теряет вкус. Оказалось, что лекарство обладает побочным действием - блокирует фермент, необходимый для наслаждения шампанским.

Другие интересные новости:

▪ Из черных дыр могут быть выходы

▪ Наушники Xiaomi Buds 4 Pro

▪ Мегабатарея Tesla Megapack на 1,5 МВт

▪ Создана упругая форма углерода

▪ Планктон в янтаре

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электродвигатели. Подборка статей

▪ статья Играть в бирюльки. Крылатое выражение

▪ Как складывается обстановка в послевоенном Китае? Подробный ответ

▪ статья Врач ультразвуковой диагностики. Должностная инструкция

▪ статья Модуль имитатора большого барабана для электронной ударной установки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Каркас для спирального резонатора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026