Определение параметров импульсных сигналов, используемых для электростимуляции.

ЗАДАЧИ

1Устройство для дефибрилляции создаёт в районе сердца шок, разряжая конденсатор, заряженный до напряжения 5000 В. Сопротивление тела между электродами равно 500 Ом. Какова будет сила тока в начале разрядки конденсатора? Через 6 мс напряжение на конденсаторе упадет до 250 В. Какова ёмкость устройства?

2.Используя условие предыдущей задачи, определите сколько энергии высвобождается при этом разряде.

3.В интегрирующей цепи ёмкость конденсатора С=0, 1 мкФ, а сопротивление R=5000 Ом. Рассчитайте постоянную интегрирования.

4.Прямоугольный импульс частотой 10000 Гц имеет длительность 10-5с. Определите скважность и коэффициент заполнения.

5.Определите постоянную дифференцирования, если ёмкость конденсатора С=0, 5мкФ, а сопротивление R= 1000 Ом.

Лабораторная работа №11

Определение параметров импульсных сигналов, используемых для электростимуляции.

Цель работы: Используя осциллограф С8-19, источник питания постоянного тока Б5-45, дифференцирующие и интегрирующие цепи. получить практические навыки определения параметров импульсного сигнала.

Оборудование: осциллограф С8-19, источник питания постоянного тока Б5-45, дифференцирующие и интегрирующие цепи.

Ход работы:

Подготовка установки к работе.

Включите в сеть осциллограф иисточник питания постоянного тока. Установите на источнике питания выходное напряжение 9, 5В и ток 50mA. Чувствительность осциллографа установите 2 В/дел, а время развертки – 10 mc. Напряжение от источника питания используется для работы мультивибратора. Внешний вид установки приведен на рис.1.

Рис.1. Установка для определения параметров импульсного сигнала

Определение параметров прямоугольного импульса.

Импульс прямоугольной формы необходимо подать на вход осциллографа. Это делают, пользуясь разъемами, минуя дифференцирующую или интегрирующую цепь (рис.1).

По осям осциллографа определите амплитуду, длительность и период повторения импульса. Зная эти параметры рассчитайте скважность и коэффициент заполнения.

Изменение формы прямоугольного импульса дифференцирующей и интегрирующей цепями.

Для изучения работы дифференцирующей цепи необходимо подать на ее вход прямоугольный импульс от мультивибратора, а полученный сигнал с выхода подать на вход осциллографа (рис.2).

Рис.2. Изучение работы дифференцирующей цепи.

Зарисуйте сигналы, полученные после прохождения первой и второй дифференцирующей цепей и объясните различие в форме полученных сигналов.

То же самое проделайте с интегрирующими цепями.

Оформите отчет по проделанной работе.

Рис. 14.3

Уравнение (14.15) описывает процесс разрядки конденсатора С на резистор R. При отсутствии индуктивности колебания не возникают (рис. 14.3, а). По такому закону изменяется и напряжение на обкладках конденсатора. Теоретически такой процесс, как это следует из (14.15), протекает бесконечно долго, однако принято длительность подобных процессов оценивать временем, в течение которого параметр, характеризующий процесс (в данном случае заряд и напряжение), уменьшится в е раз (постоянная времени, t ).

Выражение для постоянной времени можно получить из (14.15), если вместо q подставить , a t заменить на t: откуда для контура с конденсатором и резистором постоянная времени равна

t = RС. (14.16)

Можно показать, что зарядка конденсатора от источника постоянной ЭДС * также происходит по экспоненциальному закону

(14.17)

График этой зависимости представлен на рис. 14.3, 6.

Электростимуляция тканей и органов

Электростимуляция - побуждение деятельности органа или ткани с помощью электрических импульсов.

Достоинства электростимуляции:

1) отсутствие побочных воздействий,

2) хорошая переносимость воздействия,

Рис. 14.12 Рис. 14.13

Радиоимпульсы — это модулированные электромагнитные колебания (рис. 14.13).

В физиологии термином «электрический импульс», или «электрический сигнал», обозначают именно видеоимпульсы, поэтому рассмотрим параметры этих импульсов, оценивающие их форму, длительность и свойства отдельных участков.

Характерными участками импульса (рис. 14.14) являются: 1 — 2 — фронт, 2—3 — вершина, 3—4 — срез (или задний фронт), 4— 5 — хвост. Импульс, изображенный на этом рисунке, очень схематичен. У него четко определены моменты начала t₁, перехода от фронта к вершине t₂ и конца импульса t₅. В реальном сигнале (импульсе) эти времена размыты (рис. 14.15), поэтому их экспериментальное определение может внести существенную погрешность.

Для уменьшения возможной погрешности условились выделять моменты времени, при которых напряжение (или сила тока) имеет значения 0, 1 U_mи 0, 9 U_m, где U_m— амплитуда, т. е. наибольшее значение импульса (рис. 14.15). На этом же рисунке показаны: t_ф — длительность фронта; t_ср — длительность среза и t_и — длительность импульса. Отношение

называют крутизной фронта.

Рис. 14.14 Рис. 14.15 Рис.14.16

Повторяющиеся импульсы называют импульсным током. Он характеризуется периодом (периодом повторения импульсов) Т — средним временеммежду началами соседних импульсов(рис. 14.16) и частотой (частотой повторения импульсов) f = 1/Т. Скважностью следования импульсов называется отношение:

(14.49)

Величина, обратная скважности, есть коэффициент заполнения:

K=1/Q= f. t_и (14.50)

Электрических колебаний.

Дефибрилляторы.

Во время фибрилляции вместо нормальных ритмических сокращений предсердий или желудочков появляются быстрые нерегулярные судорожные подергивания мышечных стенок. Фибрилляция предсердных мышц называется предсердной, желудочков - желудочковой. Фибрилляция, если она началась, сама по себе не прекращается. Фибрилляция желудочковая, если её не устранить, приведет через несколько минут к смерти.

Механические методы (массаж сердца) дефибрилляции использовались в течение многих лет. Однако наиболее успешным и эффективным методом является подача электрического разряда в область сердца. Если на короткое время подать (и затем снять) ток, достаточный для одновременной стимуляции всей мускулатуры сердца, то все волокна сердечных мышц вступят в рефрактерные периоды одновременно, после этого может возобновиться нормальная деятельность сердца. Дефибрилляция проводится разрядным током конденсатора. Конденсатор заряжается до высокого постоянного напряжения и затем быстро разряжается через электроды, наложенные на грудь пациента (t»5 мc; 10 мс).

Типичный дефибриллятор постоянного тока содержит дефибриллятор, электрокардиоскоп и кардиостимулятор.