Типовые блоки электронных приборов медицинского назначения.

2.5.1. Усилители – электронные приборы, предназначенные для усиления электрических сигналов. Различают усилители напряжения, тока и мощности. Усилители напряжения обеспечивают усиление в соответствии с формулой (k – коэффициент усиления усилителя, - выходное напряжение, - входное напряжение). Обычно разработчик знает входное напряжение и знает, до какого значения его надо увеличить. Отсюда он рассчитывает коэффициент усиления. На структурных схемах усилители будем обозначать прямоугольниками с входной и выходной связью. Внутри прямоугольника будем писать обозначение: УН – усилитель напряжения; УТ – усилитель тока; УМ – усилитель мощности (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Условные обозначения усилителей различных типов.

Усилители по току используют тогда, когда выходные цепи усилителей по напряжению не могут обеспечить ток такой силы, который требуется для следующих блоков проектируемой системы. Для аналогичных цепей используются усилитель мощности, если после усиления надо управлять достаточно мощными устройствами, например электродвигателями лентопротяжных механизмов в регистраторах информации, двигателями рентгеновских установок, томографов и т.д.

Если не обеспечивать требуемые токи и (или) мощности, то усилитель напряжения выйдет из строя «сгорит». При управлении мощными блоками обычно используют последовательное соединение УН, УТ и УМ (вначале ставят УН).

Перечисленные типы усилителей усиливают как полезный, так и все типы сигналов помех.

В биотехнических системах распространен вариант получения информации, когда полезные сигналы и сигналы помехи по-разному подводятся к регистрирующим электродам (например, электрокардиосигнал). Для подавления такого рода помех используются дифференциальные усилители с двумя входами, различные варианты изображений которых приведены на рис 3.10.

Рис. 3.10. Варианты условных обозначений дифференциальных усилителей.

Особенностью этого усилителя является то, что сигнал на его выходе определяется выражением . Вход, напряжение с которого передается на выход без изменения знака (U_вх1) называется прямым входом. Вход, напряжение с которого передается на выход с изменением знака на противоположный (U_вх2) - называется инверсным входом. На схемах такой вход часто изображают кружочком. Если напряжение помехи U_П попадает на прямой и инверсный входы одинаково, то напряжение на выходе формируется следующим образом:

К сожалению, существуют помехи, которые поступают на входы усилителя таким же образом, как и полезный сигнал. Они усиливаются и попадают на выход с полезным сигналом. С такими помехами борются с помощью устройств называемых фильтрами.

В соответствии с требованиями безопасности, предъявляемыми к медицинской технике, не допускается электрический контакт пациента с цепями питания, которые могут нанести вред человеку. Для того, чтобы устранить такой контакт используют усилители с гальванической развязкой (УГР). В этих усилителях между входной его частью У₁ и выходной У₂ ставят изолирующий элемент (ИЭ) (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Условное изображение усилителей с гальванической развязкой

Изолирующий элемент разрывает прямую электрическую связь между У₁и У₂, но обеспечивает передачу входного сигнала на вход У₂ практически без искажений. Одним из распространенных способов гальванического разделения является оптическая развязка, когда выходной сигнал У₁ превращается светоизлучающим элементом в управляемый по напряжению световой поток. На входе У₂ стоит фотоприемник, превращающий свет в напряжение, которое усиливается усилителем У₂. Усилитель У₁ питается от источника U_П1, безвредного для пациента, а усилитель У₂ от источника, обеспечивающего питанием все остальные блоки медицинского прибора.

Подробнее схемотехника различных усилителей и их основные характеристики изучаются в специальных курсах.

2.5.2. Фильтры – устройства, предназначенные из входных сигналов пропускать на свой выход выбираемую частоту (полосу частот). фильтры подразделяются на: фильтры низких частот (ФНЧ), фильтры высоких частот (ФВЧ), полосовые фильтры (ПФ), заградительные или режекторные фильтры (РФ).

Фильтры низких частот пропускают на свой выход низкие частоты до выбранной (рассчитанной) частоты, называемой частотой среза . Выше, чем эта частота сигнал на выход ФНЧ практически не поступает или поступает сильно уменьшенный по амплитуде.

Например, если на полезный сигнал наложен шум с частотой 2кГц, а полезный сигнал идет частотой 100 Гц (рис.3.12), то поставив фильтр с частотой среза в 1 кГц, получаем на выходе «чистый полезный сигнал».

Рис. 3.12. Принцип работы ФНЧ.

Фильтры высоких частот пропускают на свой выход только сигналы с частотой выше, чем выбранная частота среза. Более низкочастотный сигнал, чем f_ср на выход не поступает (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Принцип работы ФВЧ.

Полосовые фильтры пропускают на свой выход частоту выбранного диапазона (заданную полосу частот) от заданной нижней частоты f_н, до заданной верхней частоты f_в.

Например, на выход фильтра необходимо пропустить частоту от f_н=1кГц до f_в=2 кГц. На вход ПФ идет сигнал переменной частоты 0, 1 кГц (участок 1 рис 3.14, а); 1, 5 кГц (участка 2 рис 3.14, а) и 5 кГц участок 3 (рис. 3.14 а).

Рис. 3.14 Принцип работы ПФ

Режекторные фильтры решают задачи обратные задаче полосовых фильтров. Они пропускают на свой выход частоту меньшую f_ни большую f_в. Промежуточная (между f_н и f_в) частота на выход фильтра не поступает (на рис 3.15 приведен пример работы РФ для тех же сигналов, что и в примере ПФ.)

Рис. 3.15 Принцип работы РФ

Режекторные (заградительные) фильтры часто используются для подавления помех возникающих от работы в промышленной сети с частотой 50 Гц.

2.6.3. Генераторы предназначены для формирования на своем выходе сигналов переменного тока различной амплитуды, частоты и формы: ГСС – генератор синусоидальных сигналов, ГПИ – генератор прямоугольных импульсов и т.д. (рис. 3.16).

Рис. 3.16 Условные обозначения генераторов

Генераторы могут формировать сигналы специальной формы, например форму электрокардиосигнала. Выпускают генераторы с фиксированными параметрами сигналов и с изменяющимися в процессе ручной или автоматической настройки параметров.

2.5.4 Модуляторы. Многие терапевтические аппараты используют сигналы смешанной частоты, когда амплитуда более высокочастотного сигнала меняется с некоторой более медленной частотой. Сигналы такого типа называют модулированными, а формируют его устройства называемые модуляторами.

Обычно у модулятора имеется два входа (рис. 3.17) один для подачи низкочастотного сигнала U_н (огибающей), второй для высокочастотного сигнала U_в (несущей частоты). На выходе формируется смешанный сигнал.

Рис. 3.17. Условное обозначение модулятора и временные диаграммы, поясняющие его работу.

На рис. 3.18 Приведены временные диаграммы модуляции прямоугольными импульсами.

Рис. 3.18. Временные диаграммы модуляции прямоугольными импульсами.

Как правило, модуляторы изготавливают с возможностью регулирования амплитуды и частоты модулирующего и модулируемого сигнала.

В ряде исследовательских методик организм сам выполняет функции модулятора, например при исследовании кровенаполнения сосудов методами реографии. При реализации этой методики так называемые токовые электроды ТЭ1 и ТЭ2 прикладываются к телу пациента на участке, где планируется измерение кровенаполнения сосудов. На эти электроды подаются сигналы с генератора синусоидальных сигналов (ГСС) достаточно высокой частоты и постоянной амплитуды (например, в ряде конструкций 50 кГц) (рис. 3.19).

Рис. 3.19 Структура измерительной части реографа

Поскольку тело человека достаточно хорошо проводит электрический ток между токовыми электродами появляется ток условно изображенный на рис. 3.19 линиями тока. Токовые электроды располагаются на теле пациента так, что линии тока на них пересекают и исследуемый сосуд. При пульсации крови в сосуде сопротивление сосудистого русла меняется.

Поскольку ток в цепи токовых электродов поддерживается постоянным, то по закону Ома (U=I∙ R) изменяющееся сопротивление сосудов будет менять напряжение, которое регистрируется двумя измерительными электродами ИЭ1 и ИЭ2. Таким образом, на измерительных электродах будут наблюдаться две составляющие. Высокочастотная составляющая U_в, создаваемая ГСС (рис. 3.20, а) и низкочастотная составляющая (U_нрис 3.20 б) порождаемая изменением сопротивления пульсирующего сосуда. Эти две составляющие на измерительных электродах смешиваются, образуя модулируемый сигнал (U_p рис 3.20 в).

Рис. 3.20 Формирование модулирующего сигнала на измерительных электродах.

Приведенный пример показывает, как организм человека накладывает информацию о своем состоянии (кровенаполнение сосудов) на зондирующий ток исследовательского прибора. Однако врача интересует не весь сигнал полученный на ИЭ1 и ИЭ2, а только та его составляющая, которая относится к изменению кровенаполнения. Поэтому измерительная часть реографа прежде чем передать информацию врачу должна эту составляющую выделить. Делается это следующим образом. Вначале из двухполярного сигнала U_рвыделяется однополярный сигнал (например «срезается» его отрицательная составляющая).

2.5.5. Детекторы. Устройства, пропускающие на свой выход сигнал только одной полярности называются детекторами. Простейшим детектором является обычный полупроводниковый диод. Если на вход детектора подать двухполярный сигнал U_p на его выходе будет сформирован сигнал (рис 3.21).

Рис. 3.21 Детектор и результат его «работы» над сигналом

Следует отметить, что на регистрирующих приборах типа осциллографа составляющая изображаемая на рисунках соответствующими линиями отсутствует, но её обычно изображают чтобы было наглядно видно, что порождает эффект модуляции.

Сигнал, приведенный на рис 3.21 продолжает содержать высокочастотную и низкочастотную составляющие. Поэтому чтобы «убрать» высокочастотную составляющую используют фильтры низких частот, принцип работы которых иллюстрирует рис. 3.12.

Схемы защиты.

Ряд медицинских измерительных приборов периодически работает в экстремальных ситуациях способных вывести их из строя. Например, при работе электрокардиографа или кардиомонитора может потребоваться подать на грудь пациента высоковольтный импульс дефибриляции чтобы запустить остановившееся сердце. Чтобы защитить от этого импульса входные усилители биопотенциалов перед ними ставят схему защиты входных цепей (СЗ_ВЦ рис 3.23, а).

При работе терапевтической аппаратуры воздействующей на пациента могут возникнуть нежелательные ситуации, когда в следствие ошибок обслуживающего персонала или неисправности медицинского прибора на биообъект может быть оказано вредное или даже смертельное воздействие. Для предотвращения этих ситуаций между технической системой (например, усилителем мощности) и биообъектом ставят схемы защиты пациента (СЗ_п) (рис. 3.22, б).

Рис. 3.22 Схемы защиты входных цепей биотехнических систем и пациента: БО – биообъект; Э1, Э2 – электроды; ДУ – дифференциальный усилитель; УМ - усилитель мощности.

2.5.7. Измерительные преобразователи. В современных биотехнических системах используются различные типы информации электрической и неэлектрической природы. В то же время биотехнические системы в основном обрабатывают и передают по своим каналам электрическое напряжение, которое является ведущим носителем многообразий информации в трактах биотехнических устройств. Для создания биотехнических систем, которые регистрируют сигналы различной природы, разработаны многочисленные измерительные преобразователи: ток в напряжение, сопротивление в напряжение, заряд в напряжение; перемещение в напряжение (тензодатчики), давления в напряжение; ускорение в напряжение (аксилерометры); сила в напряжение; концентрация жидкостей в напряжение; световой поток в напряжение; магнитный поток в напряжение и т.д. Чаще всего для построения этих преобразователей используются достижения в области микроэлектроники с созданием соответствующих микрочипов. На структурных схемах используют различные мнемонические изображения. В качестве примера на рис. 3.23, а и б показаны различные условные обозначения преобразователей напряжения в сопротивления, на рис 3.23 в преобразователь давления в напряжение.

Рис. 3.23. Варианты обозначений измерительных преобразователей

При обозначениях различного типа преобразователей стремятся использовать хорошо воспринимаемую абривиатуру, которая расшифровывается текстами, прилагаемыми к описанию структурных схем.

2.5.8. Выходные преобразователи. В различных методах лечебных воздействий используют различные их типы: механические; электрические; акустические; магнитные; электромагнитные, включая инфракрасные, видимое и ультрафиолетовое излучения и т.д. В подавляющем большинстве биотехнических систем эти воздействия реализуются через преобразователи напряжения в соответствующие виды воздействий. Например, преобразование напряжения в ультразвуковые колебания осуществляется пьезоэлементами, питание и управление лазерами осуществляется электрическими приборами, магнитное поле создается индукторами. На структурных схемах этот тип преобразователей изображается прямоугольником с абривиатурой легко ассоциирующейся с типом преобразователя и с пояснениями по тексту описания структурой схемы (рис. 3.24).

Рис. 3.24 Варианты обозначений выходных преобразователей различных типов: УМ – усилитель мощности; ЛИ – лазерный излучатель; БО – биообъект; УЗП – ультразвуковой преобразователь.

2.5.9. Блоки управления. Для согласования (синхронизации) работы различных узлов и блоков биотехнических систем, а так же для управления режимами их работы используются блоки управления (БУ), другое название которых устройство управления (УУ). Эти блоки могут работать автоматически или под управлением человека оператора, например через клавиатуру (Кл, рис. 3.25).

Рис. 3.25 Пример схемы включения блока управления

В этой схеме: Г1 – высокочастотный генератор несущей частоты; Г2 – генератор низкой частоты; М – модулятор; УМ – усилитель мощности; БО – биообъект.

Стрелками на схеме показаны направления управления. Например, на схеме рис 3.25 блок управления задает частоту и (или) амплитуду низкочастотного сигнала U_н. Для модулятора БУ задает силу (глубину) модуляции. Этот параметр определяет насколько сильно влияет низкочастотный сигнал на амплитуду несущего сигнала. Параметры управления задаются через клавиатуру.

2.5.10. Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) предназначены для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код. Их основное назначение обеспечивать сопряжение между аналоговыми частями биотехнических систем и цифровыми устройствами (блоки сопряжения с ПЭВМ, микропроцессоры, микроконтроллеры, каналы передачи цифровых данных и т.д.) (рис. 3.26).

Рис. 3.26 Вариант схемы подключения АЦП:

У – усилитель; МП – микропроцессор; БУ – блок управления.

Двойная стрелка на выходе показывает, что аналоговый сигнал превратился в несколько разрядов цифрового кода. Цифра 8 над косой чертой указывает, что на выходе 8 проводов передающих 8-ми разрядный цифровой код.

По сигналу запуск З_п от БУ АЦП начинает преобразование аналогового сигнала в цифровой код (этот процесс не происходит мгновенно). Когда АЦП закончит преобразования, то на выходе готовности (Гт) он выставляет сигнал, который может быть передан в МП для принятия решений о считывании цифрового кода с АЦП.

Если вычислительной мощности МП не хватает, разработчики используют ПЭВМ или добавляют ПЭВМ к микропроцессору распределяя между ними функции обработки (пунктир на рис 3.26).

2.5.11 Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал, который может быть использован для управления аналоговой частью биотехнических систем, для отображения графиков с помощью самописцев и других аналоговых регистраторов и т.д. (рис. 3.27).

Рис. 3.27 Вариант схемы использования ЦАП: МП – микропроцессор; УМ – усилитель мощности; БО – биообъект.

В этой схеме микропроцессор формирует 16-ти разрядный код и по сигналу преобразование (Пр) включает ЦАП, на выходе которого формируется аналоговое напряжение, величина которого определяется цифровым кодом. Полученный аналоговый сигнал усиливается усилителем мощности и воздействует на биообъект.

2.6.12 Блоки отображения информации (БОИ) предназначены для формирования промежуточной и итоговой информации о состоянии и результатах работы биотехнической системы. Номенклатура БОИ весьма многообразна от простейших лампочек и светодиодов до символьных и графических дисплеев, включая сенсорные дисплеи. Иногда в схемах рисуют несколько блоков отображения и индикаторов (ИН), если они решают разные задачи (рис. 3.28).

Рис. 3.28 Вариант схем подключения БОИ и Ин к биотехнической системе и биообъекту:

БТС – биотехническая система; БОИ – блок отображения информации о состоянии и режиме работы БТС; ИН – индикатор силы воздействия на биообъект; БО – биообъект.

2.5.13 Блоки питания (БП) обеспечивают создание требуемых мощностей и напряжений для питания биотехнических систем и сопутствующего оборудования. Иногда эти блоки не рисуют, иногда рисуют, указывая только их выходные напряжения, (рис 3.29) иногда стрелками указывают на какие блоки, какое напряжение подается.

Рис. 3.29 Вариант условного обозначения блока питания

3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с обобщенными структурными схемами биотехнических систем для диагностики и лечения.

2. Изучите назначения и условные обозначения элементов, узлов и блоков биотехнических систем, приведенных в описательной части работы.

3. В соответствии с вашим регистрационным номером выберите вариант задания, ознакомьтесь с ним, нарисуйте соответствующую структурную схему. Обоснуйте выбор типов и параметров усилителей и фильтров, опишите принцип работы схемы с поясняющими временными диаграммами работы основных блоков.

4. Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные технические средства, используемые в здравоохранении.

2. Нарисуйте три обобщенные схемы для электрофизиологических исследований, объясните назначения и принцип работы каждого из блоков этого типа медицинских приборов.

3. Для каких цепей в качестве усилителя биопотенциалов используют дифференциальные усилители, и объясните принцип их работы.

4. Нарисуйте две обобщенные схемы устройств для исследования неэлектрических характеристик организма, объясните назначение и принцип работы каждого из блоков этого типа медицинских приборов.

5. Назовите основные методы электротерапии с учетом физических факторов действующих на организм и постройте временные диаграммы токов, применяемых для воздействия на организм.

6. Нарисуйте варианты схем автономных физиотерапевтических приборов, объясните назначение и принцип действия этого типа медицинских приборов.

7. Какие типы усилителей, и для каких целей используют при построении биотехнических систем. В чем особенность их функционирования и как они изображаются на структурных схемах?

8. Дайте определения фильтра. Какие типы фильтров используют при построении биотехнических систем, как они работают и изображаются на структурных схемах?

9. Что такое генераторы и какую роль они играют в биотехнических системах?

10. Дайте определение модулятора, как они работают и для чего используются в биотехнических системах?

11. Может ли модулировать сигнал биотехническая система? При каких условиях это происходит? Как и с помощью какого устройства можно выделить полезный сигнал из модулированного сигнала?

12. С какой целью используются схемы защиты входных цепей биотехнических систем и схемы защиты пациента? Как они обозначаются на структурных схемах?

13. С какой целью используются измерительные и выходные преобразователи? Приведите несколько примеров. Как они обозначаются на структурных схемах?

14. Какие роли играют блоки управления и как они изображаются в структурных схемах. Приведите примеры их использования в биотехнических системах.

15. Что такое аналоговоцифровые и цифроаналоговые преобразователи? Как они работают и изображаются на структурных схемах? Приведите примеры их использования в биотехнических системах.

16. Приведите типы и примеры использования блоков отображения информации.

Варианты заданий

Вариант 1. Составьте структурную схему и описание прибора для регистрации электрокардиосигнала при условии высокого уровня синфазных помех, защитив входные цепи прибора от импульсов дефибриллятора. Дополнительно необходимо подавить сетевые помехи (50 Гц). В качестве индикатора электрокардиосигнала использовать электронный блок отображения с возможностью подключения графического регистратора требующего достаточно мощного сигнала управления. Предусмотреть защиту пациента от технической системы.

Вариант 2. Составьте структурную схему и описание работы электрокардиографа с подавлением синфазной помехи и высокочастотной помехи свыше 700 кГц. Предусмотреть защиту от дефибриллятора. Обработку данных осуществляет цифровой микроконтроллер с питанием от автономного и неопасного для человека источника.

Вариант 3. Составьте структурную схему и описание работы кардиографа с подавлением синфазной помехи и с защитой от дефибриллятора. Подавление помех осуществляется с помощью программ микроконтроллера. Предусмотреть вывод информации на аналоговый графический регистратор. Питание прибора автономное от неопасного для человека источника.

Вариант 4. Составьте структурную схему и описание прибора для регистрации электрофизиологического сигнала частотой 1 кГц. На сигнал наложены помехи в полосе 0, …, 0, 5 кГц. Предварительная обработка сигнала осуществляется микроконтроллером, подключенным к ПЭВМ. Предусмотреть защиту пациента от технической системы.

Вариант 5. Составьте структурную схему и описание прибора для регистрации электрофизиологического сигнала, лежащего в полосе частот 500-800 Гц. Подавать помеху 50 Гц и высокочастотную помеху с частотой выше 1 кГц. Обработка данных на микроконтроллере, отображение на графическом дисплее. Предусмотреть защиту пациента от прибора.

Вариант 6. Составить структурную схему и описание прибора для регистрации электрофизиологического сигнала, лежащего в полосе частот 0, …, 60ь Гц. В качестве блока индикации используется графический регистратор, требующий достаточно мощного сигнала. Предусмотреть защиту пациента от прибора.

Вариант 7. Составить структурную схему и описание прибора для электрофизиологических исследований, в которых полезная информация снимается как сигнал, накладываемый на зондирующие прямоугольные импульсы, посылаемые с частотой 50 кГц в организм человека с токовых электродов. Полученную информацию отобразить на экране графического монитора в виде однополярной огибающей модулированного сигнала.

Вариант 8. Составить структуру и описание прибора для электрофизиологических исследований, в котором полезная информация получается путем зондирования биообъекта синусоидальным сигналом с частотой 100 кГц. Обработку данных осуществляет ПЭВМ. Перед ПЭВМ предусмотреть: защиту пациента, выделение полезной составляющей сигнала, подавление помехи 50Гц.

Вариант 9. Составить структурную схему и описание прибора, в котором полезная информация получается путем зондирования биообъекта синусоидальным сигналом с частотой 75 и 150 кГц (по выбору врача), обработка данных осуществляется микроконтроллером. Предусмотреть защиту биообъекта от прибора.

Примечание: переключение диапазонов частот производить ключом К (рис. 3.30).

Рис. 3.30. Схема переключения генераторов синусоидальных сигналов (ГСС1 и ГСС2)

Аналогично переключаются фильтры, настроенные на различные частоты при их подключении к аналогово-цифровому преобразователю.

Вариант 10. Составить структуру и описание прибора, в котором полезная информация получается путем зондирования биообъекта прямоугольными импульсами частотой 200 кГц и 400 кГц (по выбору врача). Отображение осуществляется графическим регистратором. Предусмотреть защиту биообъекта от прибора. Переключение каналов производить аналогично варианту 9.

Вариант 11. Составить структуру и описание прибора, регистрирующего механическую активность биообъекта. В качестве датчика перемещения используется пъезоэлемент. Частота полезного сигнала 0, …, 10Гц. Предусмотреть подавление помехи с частотой 50 Гц и выше и защиту пациента от прибора. Информация регистрируется самописцем, для управления которым необходим сигнал достаточной мощности.

Вариант 12. Составить структуру и описание прибора, регистрирующего механическую активность биообъекта. В качестве датчика используется пъезоэлемент. Частота полезного сигнала 0, …, 15 Гц. Предусмотреть подавление помехи частотой 50 Гц. Обработку данных осуществлять ПЭВМ. Предусмотреть защиту пациента от прибора.

Вариант 13. Составить структуру и описание прибора регистрирующего механическую активность биообъекта. В качестве датчика движения использовать пластины конденсатора так, как это показано на рис 3.4.в. Частота работы генератора 100 кГц. Частота полезного сигнала 0, …, 10 Гц. Предусмотреть подавление помехи 50 Гц и защиту пациента от прибора. Обработку данных производит ПЭВМ.

Вариант 14. Составить структуру и описания прибора регистрации механической активности биообъекта. В качестве датчика движения используются две катушки. Одна подключена к генератору 500 кГц. Она перемещается синхронно с движением биообъекта. Вторая включена в колебательный контур аналогично рис. 3.4, в. Предусмотреть подавление помехи. Обработку данных производит микроконтроллер.

Вариант 15. Составить структуру и описание прибора регистрации инфракрасного излучения биообъекта. Датчиком является инфракрасный преобразователь (инфракрасный фотоприемник) преобразующий интенсивность инфракрасного излучения в напряжение, требующее значительного усиление. В усилительном тракте требуется подавить сигнал помехи 50 Гц. Обработку данных осуществляет микроконтроллер, который управляет цифровым блоком отображения информации.

Вариант 16. Составить структуру и описания прибора для регистрации фонокардиограммы лежащей в полосе частот 10, …, 800 Гц. Регистрация фонокардиограммы осуществляется микрофоном. Предусмотреть два канала обработки и предоставления данных врачу через наушники и на мониторе ПЭВМ. В канале передачи информации на ПЭВМ предусмотреть подавление помех частотой выше 800 Гц.

Вариант 17. Составить структуру и описание спирометра определяющего объем выдыхаемого воздуха пациентом. В качестве датчика используется измерительный преобразователь объем – электрическое напряжение. Расчет медицинских показателей связанных с объемом выдыхаемого воздуха осуществляется микроконтроллером. Выбор выводимого показателя производится клавиатурой, а данные отображаются на экране цифрового блока отображения информации. В усилительном канале предусмотреть подавление помехи 50 Гц.

Вариант 18. Составить структуру и описание прибора для измерения параметров слуха (аудиометра). Источником звука для обследуемого является генератор синусоидальных сигналов (ГСС) и генератор шума (Гш). Сигналы с ГСС и Гш смешиваются специальным блоком называемым смесителем, усиливаются и подаются в наушники пациента. Предусмотреть с помощью клавиатуру перенастройку ГСС по частотам 500, 1000, 2000 и 4000 Гц и изменение коэффициента усиления по каналу синусоидального сигнала и шума.

Вариант 19. Составить структуру и описание прибора для автоматизированного измерения давления по методу Короткова. Воздух в манжету и его травление производит блок управления по команде микроконтроллера. Датчик тонов Короткова (появление пульсирующего звука между верхним и нижним давлением в пережимаемом сосуде) выполнен в виде микрофона, сигнал с которого необходимо усиливать. Расчет показателей давления осуществляет микроконтроллер. Отображение данных на цифровом табло.

Вариант 20. Составить структуру и описание прибора для ультразвуковой эхолокации биообъекта. Ультразвуковые колебания, посылаемые в биообъект генерируются пьезоэлементом подключаемым к генератору. Отраженный эхосигнал регистрируется пьезодатчиком, усиливается и передается на обработку в ПЭВМ.

Вариант 21. Составить структуру и описание прибора для осуществления тормозных процессов головного мозга (электросон). Воздействие на человека осуществляется через металлические электроды. Частота воздействия регулируется в пределах от 1 до 100 импульсов с секунду. Длительность импульсов от 0, 2 до 0, 5 мс. Установка параметров генератора осуществляется с помощью блока клавиатуры. Предусмотреть регулировку усиления в тракте усилителя и защиту пациента от прибора.

Вариант 22. Составить структуру и описание прибора для амплипульстерапии (терапия импульсным током синусоидальной формы модулированной по амплитуде низкой частотой). Основная (несущая) частота 5 кГц. Частота модуляции 100 Гц. На выходе модулятора двухполярный сигнал. Предусмотреть воздействие на пациента положительными и отрицательными промодулированными полуволнами.

Вариант 23. Составить структуру и описание прибора для магнитотерапии. Воздействие на пациента осуществляется индуктором (электромагнит). Воздействие импульсное. Частота изменения магнитного поля 1000 Гц. Питание электромагнита от усилителя мощности. Амплитуда магнитного поля модулируется частотой дыхания для чего в приборе использовать датчик дыхания с усилителем.

Вариант 24. Составить структурную схему и описания прибора для лазерной терапии. Лазер питается от усилителя мощности с регулируемым коэффициентом усиления. Лазер сканирует поверхность биообъекта под управлением электромеханического блока управления. Траектория движения формируется микроконтроллером и задается врачом с клавиатуры.

Вариант 25. Составить структурную схему и описание прибора для лазерной терапии. Лазер питается от усилителя мощности управляемого микроконтроллером. Микроконтроллер формирует сигнал управления, амплитуда которого модулируется частотой пульса. Для этого микроконтроллер получает информацию от датчика пульса.

Вариант 26. Составить структурную схему и описание прибора для лазерной терапии. Лазер питается от усилителя мощности. Амплитуда воздействия моделируется частотой дыхания для чего необходимо предусмотреть датчик дыхания с соответствующим усилителем.

Вариант 27. Составить структурную схему и описание прибора для ультразвуковой терапии. Пьезопреобразователь питается от усилителя мощности управляемого импульсами 0, 88 МГц модулированными импульсами длительностью 5 мс с периодом следования 20мс.

Вариант 28. Составить структурную схему и описание прибора для ультразвуковой терапии. Пьезопреобразователь питается от усилителя мощности подключенного к генератору 1 МГц. Несущая частота модулируется дыханием пациента. Для этого в схеме предусмотреть использование датчика дыхания с соответствующим усилителем.

Вариант 29. Составить структурную схему и описание прибора для ультразвуковой терапии. Пьезопреобразователь питается от усилителя мощности, подключаемого к генератору 0, 7 мГц, модуляция сигналов с генератора осуществляется от микроконтроллера задающего закон модуляции.

Вариант 30. Составить структурную схему и описание прибора для рефлексотерапии электрическим током переменной частоты 1 кГц, который модулируется пульсом и дыханием. Для создания такого режима модуляции используются датчики дыхания и пульса со «своими» усилителями. Предусмотреть схему защиты пациента от прибора.

ЗАНЯТИЕ 4.

Предыдущая 1 2 3 456 7 Следующая