45. Электроды и датчики, основные характеристики.
Электроды для съема биоэлектрического сигнала – это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой. В медицине электроды используют также для оказания электромагнитного воздействия с целью лечения и при электростимуляции. К электродам предъявляют определенные требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, иметь высокую стабильность электрических параметров, быть прочными, не создавать помех, не раздражать биологическую ткань и т.п. По назначению электроды подразделяют на:
1) для кратковременного применения в кабинетах функциональной диагностики, например для разового снятия электрокардиограммы.
2) для длительного использования.
3) для использования на подвижных обследуемых, в спортивной и космической медицине.
4) для экстренного применения, например в условиях скорой помощи.
Датчиком называется устройство, преобразующие измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования или регистрации. Датчик, к которому подведена измеряемая величина, т.е. первый в измерительной цепи, называется первичным. Датчики подразделяются на генераторные и параметрические.
Генераторные датчики под воздействием измеряемого сигнала непосредственно генерируют напряжение или ток. Типы датчиков: 1) пьезоэлектрические 2) термоэлектрические, термоэлектричество – явление возникновение ЭДС в электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников, имеющих различную температуру спаев; 3) индукционные, электромагнитная индукция; 4) фотоэлектрические.
Параметрические датчики под воздействием измеряемого сигнала, измеряют какой – либо свой параметр. Типы: 1) емкостные 2) реостатные, омическое сопротивление; 3) индуктивные, индуктивность или взаимная индуктивность.
В зависимости от вида энергии, являющейся носителем информации, различают механические, электрические, оптические и другие датчики.
Чувствительность датчика показывает, в какой мере выходная величина реагирует на изменение входной:
Z
=
/
Выражается в омах на миллиметр (Ом/ мм), в милливольтах на кельвин (мВ/ К).
При работе с датчиками следует учитывать возможные, специфические для них, погрешности. Причинами погрешностей могут быть, факторы: 1) температура зависимости функции преобразования; 2) гистерезис – запаздывание y от x даже при медленном изменении входной величины, происходящие в результате необратимых процессов в датчике; 3) непостоянство функции преобразования во времени; 4) обратное воздействие датчика на биологическую систему, приводящее к изменению показаний; 5) инерционность датчика.
Датчики являются техническими аналогами рецепторов биологических систем.
46. Ядерный магнитный резонанс. Магнитно- резонансная томография. Компьютерная томография.
Магнитный резонанс - избирательное поглощение электромагнитных волн веществом, помещенным в магнитное поле. В зависимости от типа частиц – носителей магнитного момента – различают электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР).
hv
= gя
В
, где gя
- ядерный множитель Ланде.
Избирательное поглощение электромагнитных волн определенной частоты веществом в постоянном магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер, называют ядерным магнитным резонансом.
Если два или несколько ядер в молекуле экранированы по – разному, т.е. ядра в молекуле занимают химически не эквивалентные положения, то они имеют различный химический сдвиг. Спектр ЯМР такой молекулы содержит столько резонансных линий, сколько химически не эквивалентных групп ядер данного типа в ней имеется. Интенсивность каждой линии пропорционально числу ядер в данной группе.
В спектрах ЯМР различают два типа линий по их ширине. Спектры твердых тел имеют большую ширину, и эту область применения ЯМР называют ЯМР широкой линии. В жидкостях наблюдают узкие линии , и это называют ЯМР высокого разрешения.
Для химических соединений, в которых наблюдается ЯМР ядер, занимающих химически эквивалентные места в молекуле, наблюдается одиночная линия. Соединение более сложного строения дают спектры из многих линий.
По химическому сдвигу, числу и положению спектральных линий можно установить структуру молекул. Одним из преимуществ анализа является то, что он не разрушает объектов исследования, как это происходит, например, при химическом анализе. Постепенно, послойно проходя весь образец (сканируя), можно получить полное представление о пространственном распределении молекул. И поэтому можно проводить исследование на живых объектах. Такой метод называется ЯМР- интроскопией или магнитно – резонансная томография (МРТ). Они позволяют различать кости, сосуды, нормальные ткани и ткани со злокачественной патологией. ЯМР – интроскопия позволяет различать изображение мягких тканей, например, отличает изображение серого вещества мозга от белого, опухолевых клеток от здоровых, при этом минимальные размеры патологических «включений» могут составлять доли миллиметра.
Частота электромагнитных волн, вызывающих переходы между энергетическими состояниями при ЭПР и ЯМР, соответствуют радиодиапазону. Поэтому оба этих явления относят к радиоспектроскопии.