Медицинская электроника

в) пьезоэлектрические (дискретного действия) - переменное напряжение вызывает периодическое сжатие - расслабление пьезокристалла, что вызывает разрежение-сжатие в камере, и чернила при этом то засасываются, то выбрасываются на бумагу. Пишущий узел управляется ЦВМ. Скорость записи до 100 знаков в секунду.

г) принтеры непрерывного действия (струйные) - жидкая краска тонкой непрерывной струей, фактически мелкими каплями, выдавливается из емкости в сторону бумаги. Летящие капельки отклоняются электрическим полем, которое управляется с помощью ЦВМ. Скорость записи до 100 знаков в секунду.

Недостаток необходимо время для высыхания краски после завершения печати.

д) ленточные принтеры - представляют собой быстро движущуюся ленту с литерными знаками. В устройстве имеются электромагнитные молоточки, при срабатывании которых через красящую ленту на бумаге набирается строка. Далее бумага продергивается и набирается новая строка и т.д. Управляется с помощью ЦВМ. Скорость записи 20 - 25 строк/сек.

е) феррографическне принтеры - имеется  быстро вращающийся барабан с  магнитным покрытием и ряд  магнитных головок, на которые подабтся полезный сигнал. Барабан намагничивается. В местах намагничивания осаждается магнитная краска, которая в дальнейшем прижимным роликом вдавливается в бумагу. При этом достигается высокое разрешение печати (до 70-90 точек на 1 мм) и высокая скорость печати (до 600 страниц в минуту).

В двухкоординатных плоттерах предусмотрено движение пишущего узла в двух координатах.

В однокоординатмых плоттерах предусмотрено движение пишущего узла в одном направлении. Вторую координату задает бумага на барабане с возможностью возвратно-поступательного движения.

Системы вывода речевой  информации

В компьютере имеется словарь. Из него выбираются слова, и с помощью  синтезаторов выдается речь.

 

28. Комбинированные УОР. Классификация, устройство и принцип действия, метрологические характеристики различных УОР.

Дисплей работает, как кинескои у  телевизора. На горизонтально отклоняющие  пластины "х" и вертикально  отклоняющие "у" подается пилообразное напряжение разных частот. При этом электронный пучок пробегает  по всему люминесцирующему экрану и, благодаря послесвечению люминофора, экран весь светится. Получается растр.

 

 

Принцип действия магнитного регистратора

Основой строения магнитного регистратора является магнитная головка, вблизи которой с определённой скоростью  движется магнитный носитель, например, магнитная лента.

Магнитная головка представляет собой  ферромагнитный сердечник с зазором. На сердечник наматывается определённое число витков провода (катушка). При прохождении тока в катушке создается сильное магнитное поле. Это связано с тем» что относительная магнитная проницаемость ферромагнетика составляет порядка 1 ООО единиц. Считая индукцию магнитного поля величиной постоянной во всей магнитной головке, можно вычислить напряженность магнитного поля в воздушном зазоре головки, которая будет равна: Н = В / (μ_в • μ₀), где μ_в - относительная магнитная проницаемость воздуха (она приблизительно равна 1), μ₀  - магнитная постоянная. Из этой формулы следует, что напряжённость магнитного поля в зазоре примерно в 1000 раз больше, чем в магнитном сердечнике. Поэтому, если вблизи воздушного зазора движется магнитный носитель, то малые изменения тока в катушке приводят к большим изменениям напряжённости магнитного поля, а, следовательно, и появлению большой намагниченности магнитного носителя. При этом величина намагничивания пропорциональна току, проходящему через катушку записывающей головки. На ленте остается магнитный рисунок.

В режиме воспроизведения магнитный  носитель, например магнитная лента, протягивается с некоторой скоростью относительно воздушного зазора воспроизводящей магнитной головки. В катушке воспроизводящей магнитной головки возникает индукционным ток, пропорциональный остаточной намагниченности ленты, которая возникла в режиме записи.

Частотный диапазон магнитного регистратора - 40 Гц -15 КГц.

Недостаток магнитных  лент: последовательная запись и последовательный доступ к записанной информации. Это неудобно, так как требуется большой промежуток времени для отыскания необходимой информации. В связи с этим более широкое применение в настоящее время нашли магнитные диски. На магнитном диске имеется большое количество магнитных дорожек. Магнитная головка сразу выбирает нужную дорожку, а на ней - нужную информацию.

НГМД - накопитель на гибком магнитном  диске. На диске 40 - 80 магнитных дорожек. Для записи и считывания информации с гибкого диска применяются  дисководы.

НЖМД - накопитель на жёстком магнитном  диске (винчестер). Состоит из пакета алюминиевых пластин с ферромагнитным покрытием. Данный диск является несъемным и постоянно находится в компьютере.

 

30. Системы обработки медико-биологической информации. Основные требования, способы обработки. Классификация автоматических методов обработки.

Обработка медицинской информации - выделение некоторых важных интересующих исследователя или потребителя  параметров (элементов), в результате чего информация предстаёт в концентрированном  и наглядном виде.

Современные требования к  системам обработки:

• наглядность обработанной информации;
• оперативность обработки медицинской информации;
• необходимо, чтобы информация была представлена в концентрированном виде;
• выбирать ведущие параметры;
• для прогнозирования состояния больного нужна функция, а не просто набор параметров.

Подходы к обработке  МБИ

При обработке медицинской информации возможно три подхода:

1.Одновременно записывать и  обрабатывать.

2.Вначале записать информацию, потом обработать.

3.Прибор должен давать информацию  в уже обработанном виде.

В связи с этими подходами, различают  три способа обработки информации:

1. визуальный способ обработки,  когда информацию рассматривают  на экране дисплея (осциллографа). Недостатком такого способа является  то, что при этом можно увидеть  только грубую патологию, т.е.  при этом достигается только  качественная обработка информации.

• ручной (безмашинный) способ обработки. Диагностический прибор при этом не работает в масштабе реального времени, так как информация сначала записывается, а потом вручную обрабатывается, но врач при этом может выбрать любой интересующий его параметр. Параметр причём с любой точностью. Эта работа трудоемка и продолжительна, индивидуальна и субъективна.
• автоматический метод обработки. В этом случае прибор работает в масштабе реального времени, так как врач получает сразу же обработанную информацию.

Различают три вида методов автоматической обработки:

1.амплитудные;

2.частотные;

3.специальные.

31. Назначение, блок-схема, принципиальная схема и принцип действия аналогового интегратора.

Амплитудным способом обрабатывают информацию интеграторы.

Данный способ применяется в  тех случаях, когда необходимо составить  общее впечатление об исследуемом  процессе по его частным признакам.

Органы и ткани создают биопотенциалы. Суммарная электрическая активность органа или ткани - это количество электричества (Q), проходящее через отводящие электроды при регистрации данного вида биоэлектрического сигнала. Пусть Ъ - импеданс ткани (полное сопротивление ткани по переменному току). Между электродами, приложенными к исследуемому органу (или к коже в области исследуемого органа), создается напряжение, которое является функцией времени: U = f(t). В этом случае dQ = I -dt. По закону Ома I = U/Z = f(t)/Z.

Тогда Q = f(t) / Z • dt; Q = f(t) / Z • dt= l/Zf(f)dt, где - период интегрирования (промежуток времени, в течение которого накапливается информация об электрической активности изучаемого органа).

Основной частью интегратора является накопитель. В электрических схемах в качестве накопителя электрического заряда обычно используется конденсатор (электроёмкость).

Рассмотрим блок схему такого интегратора:

Блок-схема аналогового  интегратора.

Входное напряжение подаётся на детектор, который обладает односторонней  проводимостью и поэтому отрезает отрицательные полуволны входного напряжения. Накопитель накапливает  электрический заряд и в виде выходного напряжения подаёт информацию о величине заряда на следующий блок диагностического прибора, обычно устройство отображения или регистрации  информации.

Ниже приведена принципиальная схема аналогового интегратора.

Принципиальная  схема аналогового интегратора.

Если применить данный интегратор для обработки электрической  активности нейрона, то:

Временная диаграмма  работы аналогового интегратора

Устройство очень простое, однако, информация выдается в аналоговом виде, ее трудно считывать, если частота импульсов  не постоянна.

 

32. Назначение, блок схема, принципиальная схема и принцип действия дискретного интегратора

Рассмотрим блок-схему дискретного  интегратора

 

                                                                                    

Блок-схема дискретного  интегратора.

 Рассмотрим принципиальную схему дискретного интегратора

 

 

Принципиальная  схема дискретного интегратора.

Входное напряжение через детектор попадает на накопитель, который накапливает  величину электрического заряда за определённый промежуток времени (период и «тарирования), который задаётся схемой управления далее в виде выходного напряжения подаётся на устройство отображения  и регистрации (УОР).

Принцип действия такого интегратора  заключается в следующем: входное| напряжение от источника биопотенциалов через детектор подаётся на  интегрирующую  ячейку, состоящую из резистора R и конденсатора С, но при этом конденсатор заряжается только в течение времени, задаваемого схемой управления, которая и задаёт этот промежуток времени (nepиод интегрирования). Схема управления управляет работой контактов реле (КР), которые обычно находятся в нормально замкнутом состоянии, при котором происходит заряд конденсатора. При срабатывании реле контакты реле отключают конденсатор от входной цепи и подключают его к УОР, в результате чего конденсатор разряжается через R_вх. уор, т.е. происходит считывание информации.

Если применить данный интегратор для обработки электрической активности нейрона, то:

 

Временная диаграмма  работы дискретного интегратора.

Достоинством такого интегратора  является то, что информация считывается  за строго определенное время (период интегрирования), задаваемое схемой управления, и выдается дискретно в виде ступеньки, амплитуда которой определяет электрическую  активность органа за период интегрирования. Обработанная таким образом информация может непосредственно вводиться в ЭВМ.

 

33. Частотные анализаторы (электрические фильтры). Метрологические характеристики, классификация.

Электрический фильтр - это четырехполюсник, который хорошо пропускает напряжения одних частот и плохо других частот.

Четырёхполюсник - это электрическое  устройство, имеющее две входные  и две выходные клеммы.

Различают фильтры активные (содержат внутри источник энергии) и пассивные (не содержат внутри источника тока, работают на энергии сигнала).

Действие электрических фильтров основано на том, что сопротивление  его отдельных частей зависит  от частоты проходящего по ним  тока, причем для индуктивных частей - индуктивное сопротивление равно: R_L = ωL; для ёмкостных частей - ёмкостное сопротивление равно: R_c = 1/ωс. Как видно, эта зависимость противоположная. Поэтому ток более низкой частоты, включая и постоянный, проходит преимущественно по индуктивным, а ток более высокой частоты - по ёмкостным частям фильтра.

Метрологические характеристики фильтров.

• Полоса прозрачности - тот диапазон частот, которые пропускаются фильтром без ослабления или с незначительным ослаблением (IIII).
• Полоса непрозрачности - диапазон частот, которые значительно ослабляются фильтром (ПН).
• Частоты среза фильтра - те частоты, которые разграничивают полосы прозрачности и непрозрачности.

Классификация фильтров

Частотная характеристика фильтров - это график зависимости величины затухания (ослабления), вносимого фильтром, от частоты пропускаемого сигнала. По расположению полосы прозрачности на частотной характеристике различают  четыре группы фильтров:

 

34. Устройство и принцип действия пассивного электрического фильтра. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра. Методика отыскания полосы прозрачности фильтра.

В медицине, чаше всего, для выделения  того или иного вида потенциала применяют  полосовые или режекторные фильтры.

Основой пассивного полосового фильтра  является колебательный контур

                                     

Принципиальная  схема пассивного электрического фильтра.

Период собственных колебаний  контура определяется по формуле Томсона: Т = 2π. Если на вход такого фильтра подавать постоянное по амплитуде напряжение разных частот, то амплитуда выходного напряжения существенным образом будет зависеть от соотношения частоты входного напряжения и собственной частоты контура, определяемой по формуле Томсона.

При совпадении этих частот в данной электрической цепи будет наблюдаться явление электрического резонанса. При этом амплитуда таких колебаний резко возрастает.

Работа фильтра оценивается  амплитудно-частотной характеристикой, то есть зависимостью амплитуды выходного сигнала от частоты входного сигнала при постоянной амплитуде входного сигнала.

Амплитудно-частотная  характеристика полосового электрического фильтра.

Полоса прозрачности любого электрического фильтра на разных уровнях затухания  определяется следующим образом: