Теоретичні відомості

Вивчення апаратів електростимуляції на базі імпульсної техніки

Лабораторна робота № 8

Послідовність виконання роботи

1. Ознайомитись з елементами блоку ФК і СФ.

2. Здійснити реєстрацію фонокардіограми та сфігмограми.

3. Визначити період слідування та амплітуду сигналів фонокардіограми та сфігмограми. Зробити висновки.

Контрольні запитання

1. Назвіть основні параметри, якими характеризується датчик.

2. Що таке фонокардіограма?

3. Який датчик використовується при реєстрації сфігмограми?

4. Типи датчиків.

5. Що розуміють під сфігмографією?

6. Назвіть основні типи реєструючих пристроїв.

Мета роботи: вивчення генераторів електричних імпульсів, дослідження методів формування електроімпульсів та визначення їх параметрів.

Обладнання:стенд УСІТ — 69Т з імпульсної техніки, осцилограф, дефібрилятор (по паспорту).

У фізіотерапевтичних кабінетах, в реанімаційних відділеннях широко використовуються імпульсні струми — це електростимуляція, електросон, електронаркоз, діадинамотерапія і т.д. Дія електроімпульсів на організм залежить від їх параметрів та форми. Найбільш часто в фізіотерапії використовують імпульсний струм прямокутної, трикутної, експоненціальної та більш складної форми. Основні параметри імпульсного струму (рис.3.8.1):

Рис.3.8.1. Імпульси прямокутної форми (зліва).

Рис.3.8.2. Форма реального імпульсу (справа).

1) Тривалість імпульсу t_і.

2) Амплітуда імпульсу А = U_max.

3) Пауза — час відсутності імпульсу t_n.

4) Період імпульсів Т.

5) Скважність Q = .

6) Частота наповнення К = .

7) Крутість фронту .

Оскільки реальні імпульси відмінні від прямокутних (рис.3.8.2), вводять тривалість переднього і заднього фронту — імпульсу.

Генераторами називають пристрої, які перетворюють енергію джерела постійної напруги в енергію електромагнітних коливань різної форми.

Рис.3.8.3. Інтегруючий ланцюг.

Рис.3.8.4. Диференціюючий ланцюг.

За принципом роботи розрізняють генератори з самозбудженням (автоколивні системи) і генератори з зовнішнім збудженням (підсилювачі потужності високої частоти). За формою електроімпульсів, які вони виробляють, генератори діляться на генератори гармонічних коливань та релаксаційних (імпульсних) коливань. Основними елементами генераторів є лінійні ланцюжки RC (інтегруючі) або СR (диференціюючі), які змінюють форму та параметри сигналу.

RC — інтегруючий ланцюжок. Схема (рис.3.8.3): на вхід подаються прямокутні імпульси (Uвх), вихідна напруга (вгорі рис 3.8.3) — це напруга на конденсаторі (Uвс): U_вих = U_C. Величина її визначається за формулою:

. (3.8.1)

в б а   Рис.3.8.5. Вхідні та вихідні імпульси. Формування імпульсів RC-кола.

Часова залежність імпульсу UС(t) показана на рис. 3.8.5, б. СR — диференціюючий ланцюжок. Схема (рис.3.8.4) на вхід (а) подаються прямокутні імпульси, вихідна напруга на опорі: Uвих = UR. Величина її визначається за форму­лою: (3.8.2) Часова залежність UR(t) показана на рис.3.8.5в. (3.8.2).

Основним блоком електротерапевтичної апаратури для лікування імпульсним струмом є мультивібратор, який формує електричні сигнали, близькі до прямокутної форми.

Мультивібратор — це двокаскадний підсилювач з RC — зв’язком, в якому вихід першого каскаду (Т₁) ввімкнений на вхід другого каскаду (Т₂), а вихід другого — на вхід першого (рис.3.8.6).

Якщо параметри транзисторів Т₁ і Т₂ однакові, а R₁ = R₂, R₃ = R₄, С₁ = С₂, то такий мультивібратор називають симетричним. Але за рахунок флуктуації в деякий момент часу колекторний струм одного з транзисторів може змінитися, цього достатньо, щоб вивести всю систему з рівноваги — транзистор Т₁ запирається, а Т₂ переходить в режим насичення; С₁ заряджений до max, а С₂ практично розряджений. Такий стан системи також не стійкий — С₁ поволі розряджається, а С_2­ заряджається — це відповідає формуванню імпульсу вихідного струму.

При зарядці С₂ знижується потенціал бази Т₁, і цей транзистор відкривається. Схема швидко перекидається, тобто Т₁ переходить в режим насичення, а Т₂ — в режим запирання. Таким чином формуються електричні імпульси прямокутної форми, які знімаються з колекторного навантаження одного з транзисторів.

Рис.3.8.6. Схема мультивібратора.

Рис.3.8.7. Схема блокінг-генератора.

Структурна схема дослідження:

Для симетричного мультивібратора період повторення імпульсів визначається формулою:

Т = 1,4 С₁∙ R₃ = 1,4 С₂∙ R₄. (3.8.3)

Блокінг-генератор — це релаксаційний генератор короткочастотних імпульсів напруги форми, близької до прямокутної з можливістю регулювання частоти та тривалості в широких межах. Його основа — однокаскадний підсилювач з трансфор­маторним зворотнім зв’язком. Особливість — висока скважність генерації (>10¸10³) короткочастотних (до декількох наносекунд) імпульсів. Принципова схема блокінг-генератора представлена на рис.3.8.7.

В початковий момент зміщення на базі Т створюється за рахунок базового струму від джерела живлення через резистор R_б, імпульс колекторного струму утворюється і підтримується потенціалом бази, створеним за рахунок е.р.с. індукції в трансформаторі. При цьому С заряджається і Т буде запертим (–) потенціалом на базі. Наступає пауза, протягом якої С заряджається через R_б (опір джерела живлення).

Рис.3.8.8. Зовнішній вигляд дефібрилятора.

Структурна схема дослідження

В результаті розрядки конденсатора Т відпирається, і цикл утворення імпульсу колекторного струму повторюється.

Дефібрилятор — генератор потужних високовольтних електричних імпульсів, які використовуються при тяжких порушеннях серця. Дефібрилятор складається з накопичувача енергії (конденсатора), пристрою заряду конденсатора та розрядного ланцюжка. На рис.3.8.8. показаний зовнішній вигляд приладу.