Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологическо. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике красноярск 2004

• Название: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике красноярск 2004
• Анкор: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике.doc
• Дата: 30.01.2017
• Размер: 10.98 Mb.
• Имя файла: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологическо.doc
• Тип: Руководство; #1280
• Категория: Физика
• страница: 14 из 24

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В лабораторной работе для записи электрокардиограммы используется одноканальный электрокардиограф с тепловой записью. Блок-схема прибора представлена на рис. 9. Биоэлектрические сигналы с электродов через кабель отведений и переключатель 1 подают на вход блока усиления 2. С усилителя сигнал поступает на электромеханический преобразователь 3, где происходит преобразование электрического сигнала в перемещение теплового пера. С помощью лентопротяжного механизма 4 теплочувствительная бумага двигается, на ней регистрируется электрокардиограмма.



Рис. 9. Блок-схема электрокардиографа (1 - переключатель отведений, 2 - усилитель напряжения (а) и мощности (б), 3 - электромеханический преобразователь, 4 -лентопротяжный механизм, 5 - блок питания, 6 - источник калибровочного напряжения).
Для снятия ЭКГ электроды накладываются по системе стандартных отведений на внутренние поверхности предплечий и голеней. Под электроды подкладывают прокладки из марли, смоченные физиологическим раствором. Провода кабеля соединяют следующим образом: красный - к электроду на правой руке, желтый - к левой руке, зеленый - к левой ноге, черный - к правой ноге.

Электроды - это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой. В принципе электроды могут использоваться как для съема электрического сигнала, так и для подведения внешнего электромагнитного воздействия. К электродам предъявляются определенные требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, иметь высокую стабильность электрических параметров, быть прочными, не создавать помех, не раздражать биологическую ткань.

На рис. 10 показана эквивалентная электрическая схема контура, включающего в себя биологическую систему и электроды.

Из закона Ома следует:

, (9)

где .



Рис. 10. Эквивалентная схема электродов (Е - ЭДС источника биопотенциалов, R_ВН - сопротивление внутренних тканей, R - сопротивление кожи и контактирующего с ней электрода, R_ВХ - входное сопротивление усилителя биопотенциалов).
"Полезным" является R_ВХ усилителя, т.к. именно эту часть ЭДС источника увеличивает усилитель. Так как Е задана, а изменить IR_ВХ невозможно, то увеличивать R_ВХ можно только уменьшением R, и, прежде всего, уменьшенном сопротивления контакта электрод–кожа. Для этого используют марлевые салфетки, смоченные физраствором или специальные электропроводящие пасты. Укрепляются электроды с помощью резиновых бинтов или присосок. По назначению электроды для съема медико-биологической информация разделяют на четыре группы:

1) для кратковременного применения,

2) для длительного использования,

3) для использования на подвижных обследуемых,

4) для экстренного применения.

В зависимости от задачи исследований могут использоваться электроды различной формы и размера. Например, в физиологических экспериментах применяют микроэлектроды, металлический конец которых имеет диаметр порядка единиц микрона и меньше, или стеклянные капилляры, заполненные солевым раствором. В электрокардиографии чаще всего используют пластинчатые поверхностные электроды из неметаллов. С помощью экранированных проводов электрический сигнал от электродов поступает к переключателю отведений на входе аппарата, а затем передается к yсилителю.

Специфика усилителей биопотенциалов определяется такими особенностями:

а) биопотенциалы - слабые сигналы,

б) биопотенциалы - сигналы, относительно медленно изменяющиеся во времени,

в) входное сопротивление усилителя должно быть достаточно высоко.

Поэтому электрокардиограф должен удовлетворять следующим требованиям:

1) чувствительность - не менее 15 мм/мВ при сохранении ее значения по всей ширине шкалы прибора,

2) коэффициент усиления - порядка 10⁴-10⁵,

3) уровень собственных шумов - не выше 2-3 мкВ,

4) высокое входное (0,3 -1 М0м и низкое выходное сопротивление (при электромагнитном вибраторе 8-25 Ом, при фотозаписи - до 100 Ом).

Электрокардиографы содержат источник калибровочного сигнала. Это точно выверенное напряжение (1 мВ), которое подается на вход усилителя и регистрируется на ленте записи в виде прямоугольного импульса.

К регистрирующим устройствам предъявляются определенные требования, т.к. они могут также вносить в результат записи дополнительные искажения. Основу регистрирующего устройства обычно составляет электромагнитный поляризационный гальванометр или вибратор. Принцип самой записи может быть различный.

Магнитоэлектрический вибратор имеет мощный постоянный магнит, в поле которого находится связанная с пишущим пером катушка. При пропускании через катушку тока от выходных каскадов усилители создается магнитное поле катушки, которое, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, заставляет катушку отклоняться от первоначального положения. Вибраторы электромагнитной системы позволяют регистрировать колебания в пределах от 0 до 150 Гц.

При оптической регистрации на якоре гальванометра укрепляется легкое зеркальце, которое с помощью отраженного светового луча регистрирует на движущейся фотопленке изменения сигнала.

Чернильно-перьевая регистрации состоит в том, что на оси вибратора укреплено специальное перо, соединенное гибкой трубкой с резервуаром для чернил, которое вычерчивает кривую на бумажной ленте. Лента приводится в движение синхронным электромотором. Трение пера о бумагу может вызвать искажение сигнала, поэтому такая регистрация применяется только для низкочастотных сигналов.

Существует также приборы со струйной регистрацией, при которой с якорем гальванометра скрепляется трубка. Из трубки под давлением выбрасывается струйка краски. Такую запись можно применять при частоте до 700 Гц.

Существует метод записи на тепловой бумаге, покрытой тонким слоем белой воскообразной массы. Кончик пера вибратора содержит нагревательный элемент, который при движении расплавляет наружный слой и оставляет цветной след на бумаге.