Виберіть свою мову

При оцінці стану серцево-судинної системи людини сучасна медицина і біологія широко використовує методику так званої, імпедансної реоплетизмографии (реєстрації змін електричної провідності тіла людини). Реоплетизмография використовується при дослідженні як центрального, так і периферичного кровообігу. Гідність цього методу полягає в тому, що саме дослідження практично не вносить змін в стан досліджуваного об'єкта.

Електричний опір між будь-якими ділянками тіла людини являє собою комплексне об'ємний опір, спрощена еквівалентна схема якого для змінного струму наведена на рис. 1.

Ємність Се-т виникає між поверхнями електродів і тканинами, прилеглими до внутрішньої сторони шкіри. Шкіра, особливо епітелій, має досить високий питомий опір і являє собою діелектрик конденсаторів Се-т. Тканини, що лежать під шкірою, умовно приймаються .однорідними за структурою. Вони представлені у вигляді елементів Ст та Rт. Ємності конденсаторів Се-т залежать від діелектричних властивостей шкіри, її стану (наприклад, від зволоженості) і площі накладених електродів.


Puc.1

Величина ємності визначається величиною поляризаційного афекту, який зменшується з ростом частоти. На частотах вище 80 - 100 кГц явище поляризації практично не спостерігається, а ємнісний опір конденсаторів Ст невелика. Можна вважати тому, що провідність тканини в області цих частот має лише активну складову.

Абсолютні значення опору живої тканини нестабільні, а залежать від цілого ряду причин, які часто важко врахувати. Внаслідок цього представляють інтерес. не абсолютні значення опору, а його відносні зміни від якого-небудь початкового рівня.

В даний час можна вважати доведеним, що електропровідність живої тканини визначається головним чином ступенем її кровонаповнення. Це пояснюється тим, що кров (головним чином її плазма) володіє дуже високою електропровідністю. Тому по електропровідності живої тканини на високих частотах можна судити про кровонаповнення окремих органів чи ділянок тіла. Методика дослідження називається реоплетизмографией, а іноді просто реографией.

Описуваний нижче прилад, названий реоплетизмографом, призначений для досліджень швидких незначних змін електропровідності живої тканини, що відображають пульсові коливання кровонаповнення, а також повільних (від 0 гц) змін кровонаповнення, наприклад, при диханні. Реоплетізмограф являє собою портативну приставку на транзисторах до якого-небудь кардіографу (при запису пульсових коливань кровонаповнення). З виходу цієї приставки напругу можна подавати і на самописець (наприклад, Н373).

Робоча частота 150 кГц. Вихідна напруга не менше 2 мв при зміні опору 50 ом. на 0,1%. Діапазони частот вихідної напруги, що знімається з виходу 1-4 0,2-150 гц, а з виходу 2-3 0-150 Гц.

Принципова схема

Принцип дії реоплетизмографа ілюструється блок-схемою (рис. 2). Досліджувана ділянка живої тканини підключають до одному з плечей моста, що живиться змінним струмом частотою 150 кГц. Міст балансують таким чином, щоб напруга ВЧ на його діагоналі було мінімально.


Puc.2

Зміни провідності досліджуваного об'єкта призводять до модуляції ВЧ напруги на виході моста за законом зміни електропровідності досліджуваного об'єкта. Модульоване ВЧ напруга посилюється і детектується. В результаті детектування виділяється модулююча напруга НЧ, яке подається на реєструючий пристрій.

Принципова схема реоплетизмографа наведена на рис. 3. Генератор ВЧ виконаний на транзисторі T1 за схемою з ємнісний зворотним зв'язком. Коливальний контур включений в ланцюг колектора транзистора, його резонансна частота визначається індуктивністю котушки L1 і загальною ємністю конденсаторів С2 - С3. Глибина позитивного зворотного зв'язку залежить від співвідношення ємностей конденсаторів С2-С3 і опору резистора R2. База транзистора заземлена по змінному струму (через конденсатор С1).


Puc.3

Генератор, зібраний за цією схемою, володіє високою стабільністю частоти, конструкція його контурних котушок проста, а налагодження не викликає труднощів, так як не доводиться підбирати порядок включення висновків котушок.

З котушки L1 високочастотне напруга подається на вимірювальний міст. У ліве, нижнє за схемою, плече моста послідовно з елементами С13R5-R7 з допомогою екранованого кабелю підключається досліджуваний об'єкт (умовно позначений на схемі "Пацієнт"), За допомогою потенціометра R4 ("Баланс") можна збалансувати міст за активної складової, а з допомогою конденсаторів С4-С11 - по реактивної складової.

В реальних умовах завжди спостерігаються як швидкі (пульсові) коливання електропровідності, так і повільні, викликані, наприклад, диханням. Амплітуда повільних коливань, як правило, значно більше, ніж амплітуда пульсових коливань. Якщо працювати в умовах точного балансу мосту, то повільні зміни коливання можуть призвести до порушення балансу, що, у свою чергу, призведе до зміни фази вихідної напруги. Тому при балансуванні перемикач П2 встановлюють у таке положення, при якому резистор R8 закорочується, а індикатор балансу (мікроамперметр) підключається до виходу детектора.

Результати досліджень можна отримати в чисельному вираженні. З цією метою послідовно з "Пацієнтом" (а іноді і паралельно йому) включають потенціометр, змінюючи опір якого калібрують чутливість всього тракту пристрою. Найчастіше застосовують наступний метод калібрування: при зміні опору в ланцюзі "Пацієнта" на 0,05 ома амплітуда запису повинна становити 1 див. Щоб виключити вплив перехідного опору контактів застосовується схема калібрування, показана на рис.3. Послідовно з "Пацієнтом" включений резистор R5, паралельно якому перемикачем Вк1і підключається резистор R6, опір якого в 200 разів більше, ніж R5. При цьому їх загальний опір на 0,05 ома менше, ніж R5. При калібруванні перед записом повільних коливань паралельно R5 підключається резистор R7. Тоді загальний опір ланцюга зменшується на 1 ом.

Напруга з мосту надходить на емітерний повторювач, зібраний на транзисторі Т2, а потім на двухкаскадный підсилювач, виконаний за каскодной схемою. Навантаженням підсилювача є контур L3C17, налаштований на частоту 150 кГц.

Детектор виконаний на напівпровідникових діодах Д1 - Д2.В результаті використання двухполупериодного детектора приставка має симетричний вихід. Постійні часу розрядних кіл детектора обрані такими, щоб після детектування виділялися складові сигналу з частотами до 150 Гц. З боку нижчих частот постійна часу визначається ємностями перехідних конденсаторів 21 і 22 і вхідним опором подальших каскадів. При вхідних опорів 1 Мом, нижня частотна межа становить близько 0,2 Гц на рівні - 3 дБ.

До виходу детектора підключається мікроамперметр, по мінімальному відхиленню стрілки якого балансують міст перед початком вимірювання.

Конструкція і деталі

Реоплетізмограф виконаний у прямокутному металевому кожусі з зовнішніми розмірами 50Х120Х180 мм. Всі деталі його, за винятком джерел живлення, змонтовані на монтажних платах, прикріплених на верхній кришці, що є одночасно передньою панеллю. На лицьовій панелі розміщені: мікроамперметр, вимикачі Вк 1 - Вк3, перемикачі П1, П2 і роз'єм для підключення кабелю "Пацієнт". Роз'єм для підключення приладу до реєструючим пристроїв розташований на задній панелі. Всі деталі реоплетизмографа змонтовані на двох монтажних платах. На одній, вміщеній в екран з жерсті, змонтований генератор, на іншій - підсилювач, детектор і вимірювальний міст.

У приладі використані транзистори, які мають В межах 30-50. Контурні котушки виконані на сердечниках типу СБ-2а, намотані проводом ПЕВ 0,1 і містять: котушка L1-200 витків, котушка L2 - 80 витків, котушка L3 - 200 витків і котушка L4 - 100 витків.

Дросель Др1 намотаний на феритовому кільці Ф-600, зовнішній діаметр якого 12 мм, і містить 200 витків дроту ПЕВ 0,1.

Резистор R4 обов'язково повинен бути дротяним, а резистор R5 складений з трьох паралельно включених з опорами 27,27 і 91 Ом. В якості індикатора можна застосувати будь-мікроамперметр, чутливість якого 50 - 200 мкА.

Зразки записів, отриманих з описуваним реоплетизмографом, наведено на рис. 4.


Puc.4

Автори: Ст. Большов, Ст. Смирнов; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru