Применение
специальных датчиков в медицине
Различные преобразователи
неэлектрических величин в электрические
прочно заняли свое место во многих
областях человеческого знания, и уж тем
более — в медицине. Трудно представить
современного врача, занимающегося
диагностикой различных заболеваний и
их лечением, не опирающегося на огромное
число достижений таких наук как
радиоэлектроника, микроэлектроника,
метрология, материаловедение. И хотя,
датчики являются одной из самых медленно
развивающихся областей медицинской
электроники, да и всей электроники в
целом, подавляющее большинство
диагностических и терапевтических
приборов и систем прямо или косвенно
содержат множество самых разных
преобразователей и электродов, без
которых, подчас немыслима работа этой
системы.
Некоторых типы датчиков
будут рассмотрены в представленной
работе. Определенная сложность заключается
в огромнейшем разнообразии медицинских
датчиков, а также в довольно малом
количестве публикаций, касающихся этой
темы.
Продукция производства немецкой фирмы IT Dr. Gambert GmbH пользуется спросом в российских медицинских учреждениях в сфере ремонта наркозно-дыхательного и анестезиологического оборудования различных производителей из-за высокого качества и надежности, простоты заказа и конкурентной цены, а также коротких сроков поставки.
Данные электрохимические медицинские датчики отвечают требованиям мировых стандартов, они практически не подвержены влиянию анестезирующего газа и характеризуются отличной линейностью, надежностью и малым временем отклика.
Наша компания предоставляет скидки для организаций при заключении сделок на поставки датчиков в зависимости от объема заказов.Для обеспечения наилучшего качества каждый датчик проходит финальную проверку в соответствии со стандартом ISO 13485.1. 0-100% О22. долгосрочная стабильность3. низкий уровень перекрестной интерференции анестезионных смесей4. подходят для большинства моделей систем жизнеобеспечения всех мировых брендов5. сделано в Германии
Возникла проблема с отправкой заказа. Пожалуйста, попробуйте еще раз..
Пожалуйста, заполните все поля формы перед отправкой.
Автоматический
анализ электрокардиосигналов в
кардиомониторах предъявляет жесткие
требования к устройствам съема –
электродам ЭКГ. От качества электродов
зависит достоверность результатов
анализа, и, следовательно, степень
сложности средств, применяемых для
обнаружения сигнала на фоне помех.
Низкое качество съема ЭКГ практически
не может быть скомпенсировано никакими
техническими решениями.
Требования,
применяемые к электродам ЭКГ, соответствуют
основным требованиям к любым
преобразователям биоэлектрических
сигналов:
Эхокардиографией
называется метод изучения строения и
движения структур сердца с помощью
отраженного ультразвука. Получаемое
при регистрации изображение сердца
называется эхокардиограммой (ЭхоКГ).
Физические
принципы метода основаны на том, что
ультразвуковые волны проникают в ткань
и частично (в виде эхосигнала) отражаются
от границ различной плотности. Волны
ультразвуковой частоты генерируются
датчиком, обладающим пьезоэлектрическим
эффектом и устанавливаемым над областью
сердца. Отраженные от структур сердца
эхосигналы вновь превращаются датчиком
в электрический импульс, который
усиливается, регистрируется и анализируется
на экране видеомонитора.
Частота
ультразвуковых волн, используемых в
эхокардиографии, колеблется от 2 до
5 МГц, они проникают в тело на глубину
20–25 см. Датчик работает в импульсном
режиме: 0,1% времени – как излучатель,
99,9% – как приемник импульсов. Такое
соотношение времени передачи и приема
импульсов позволяет вести непрерывное
наблюдение на экране видеомонитора.
Фонокардиография
представляет собой метод графической
регистрации звуковых процессов,
возникающих при деятельности сердца.
Фонокардиограф является аппаратом,
регистрирующим звуковые процессы
сердца. Обычно одновременно с
фонокардиограммой (ФКГ) регистрируется
ЭКГ.
Фонокардиограф
любого типа состоит из микрофона,
электронного усилителя, фильтров частот
и регистрирующего устройства. Микрофон
должен обладать максимальной
чувствительностью, не вносить искажений
в передаваемые сигналы и быть
маловосприимчивым к внешним шумам. По
способу преобразования звуковой энергии
в электрические сигналы микрофоны
фонокардиографов разделяются на
пьезоэлектрические и динамические.
Принцип действия пьезоэлектрического
микрофона основан на пьезоэлектрическом
эффекте некоторых кристаллов (кварца,
сегнетовой соли). Кристалл устанавливается
и закрепляется в корпусе микрофона,
чтобы под действием звуковых колебаний
он подвергался деформации.
В
настоящее время чаще используются
динамические микрофоны. Принцип их
действия основан на явлении электромагнитной
индукции: при движении проводника в
поле постоянного магнита в нем возникает
ЭДС, пропорциональная скорости движения.
На крышке микрофона наклеено кольцо из
эластичной резины, благодаря чему
микрофон плотно накладывается на
поверхность грудной клетки. Через
отверстия в крышке динамического
микрофона звук воздействует на мембрану,
сделанную из тончайшей прочной пленки.
Соединенная с мембраной катушка
перемещается в кольцевом зазоре магнитной
системы микрофона, вследствие чего
появляется ЭДС. Электрический сигнал
подается на усилитель, в задачу которого
входит не просто усилить все звуки в
равной степени, а в большей мере усилить
слабые высокочастотные колебания,
соответствующие сердечным шумам, и в
меньшей мере низкочастотные, соответствующие
сердечным тонам. Поэтому весь спектр
разбивается на диапазоны низких, средних
и высоких частот. В каждом таком диапазоне
обеспечивается необходимое усиление.
Полную картину звуком сердца получают
при анализе ФКГ, полученных в каждом
диапазоне частот. Для регистрации
полученных сигналов используют
регистрирующие системы, имеющие малую
инерцию (оптическую или струйную).
Примеры устройства датчиков, используемых в медицине.
Датчик
– (преобразователь
медицинской информации) – устройство
съема информации, реагирующий своим
чувствительным элементом на воздействие
измеряемой величины, а также осуществляющий
преобразование этого воздействия в
форму, удобную для последующего усиления,
регистрации, обработки и т.д.
Тип
и конструкция датчика зависят от вида
необходимого преобразования, то есть
определяются конкретными физическими
представлениями входного неэлектрического
сигнала и выходного электрического
сигнала, а также зависят от условий
работы датчика.
Входными
неэлектрическими величинами датчиков
могут быть механические величины
(линейные и угловые перемещения, скорость,
ускорение, давление, частота колебаний),
физические (температура, освещенность,
влажность), химические (концентрация,
вещества, состав), непосредственно
физиологические (наполнение ткани
кровью).
Выходными
электрическими величинами обычно служат
ток,
напряжение, ионное сопротивление
(импеданс), частота (или фаза) переменного
тока или импульсных сигналов.
Датчики
медико-биологической информации можно
разделить на
две
группы: биоуправляемые
и энергетические.
Биоуправляемые
датчики
изменяют свои характеристики
непосредственно под влиянием
медико-биологической информации,
поступающей от объекта измерения. В
свою очередь биоуправляемые датчики
подразделяются на активные
(генераторные)
и пассивные
(параметрические).
В
активных датчиках измеряемый параметр
непосредственно преобразуется в
электрический сигнал, то есть под
воздействием измеряемой величины
активные датчики сами генерируют сигнал
соответствующей амплитуды или частоты.
К таким датчикам относятся пьезоэлектрические,
индукционные преобразователи,
термоэлементы.
Пассивные
датчики
под воздействием входной величины
изменяют свои электрические параметры:
сопротивление, емкость или индуктивность.
В отличие от активных (генераторных)
датчиков, пассивные (параметрические)
датчики для получения соответствующего
значения выходного напряжения или тока
включаются в электрическую
цепь с
внешним источником питания.
К таким датчикам можно отнести емкостные,
индуктивные, резистивные, контактные
датчики.
Энергетические
датчики в
отличие от биоуправляемых активно
воздействуют на органы и ткани. Они
создают в исследуемом органе так
называемый немодулированный энергетический
поток со строго определенными, постоянными
во времени характеристиками. Измеряемый
параметр воздействует на характеристики
этого потока, модулирует его пропорционально
изменениям самого параметра. Энергетические
информационные преобразователи
нуждаются в источнике дополнительной
энергии для воздействия на объект и
создания немодулированного энергетического
потока. Из датчиков такого типа можно
указать, к примеру, фотоэлектрические
и ультразвуковые.
Каждый
датчик характеризуется определенными
метрологическими
показателями.
Важнейшими из них являются:
1)
чувствительность
– минимальное
изменение снимаемого параметра, которое
можно устойчиво обнаружить с помощью
данного преобразователя;
2)
динамический
диапазон
– диапазон входных величин, измерение
которых производится без заметных
искажений от максимальной предельной
величины до минимальной, ограниченной
порогом чувствительности или уровнем
помех;
3)
погрешность
– максимальная разность между получаемой
и номинальной выходными величинами;
4)
время
реакции
– минимальный промежуток времени, в
течение которого происходит установка
выходной величины на уровень,
соответствующий измененному уровню
входной величины.
Погрешности
устройств съема медико-биологической
информации – одно из звеньев в общей
цепи ошибок измерений, зависящих от
ряда технических и специфических причин.
Это обстоятельство затрудняет
сопоставление результатов в процессе
диагностики и лечения.
1)
температурная зависимость функции
преобразования;
2)
гистерезис
– запаздывание y
от x
даже при медленном изменении входной
величины, происходящее 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
(пренебрежение его временными
характеристиками) и другие.
Соседние файлы в папке лабораторные
Волоконно-оптические датчики
Оптоэлектроника — это
довольно новая область науки и техники,
которая появилась на стыке оптики и
электроники. Следует заметить, что в
развитии радиотехники с самого начала
ХХ века постоянно прослеживалась
тенденция освоения электромагнитных
волн все более высокой частоты.
Важным моментом в
развитии оптоэлектроники является
создание оптических волокон. Особенно
интенсивными исследования стали в конце
1960-x годов, а разработка в 1970 г. американской
фирмой “Корнинг” кварцевого волокна
с малым затуханием (20 дБ/км) явилась
эпохальным событием и послужила стимулом
для увеличения темпов исследований и
разработок на все 1970-е годы.
Оптическое волокно
обычно бывает одного из двух типов:
одномодовое, в котором распространяется
только одна мода (тип распределения
передаваемого электромагнитного поля),
и многомодовое — с передачей множества
(около сотни) мод.
Конструктивно эти типы
волокон различаются только диаметром
сердечника — световедущей части, внутри
которой коэффициент преломления чуть
выше, чем в периферийной части — оболочке.
В медицинской технике
используются как многомодовые, так и
одномодовые оптические волокна.
Многомодовые волокна имеют большой
(примерно 50 мкм) диаметр сердечника, что
облегчает их соединение друг с другом.
Но поскольку групповая скорость света
для каждой моды различна, то при передаче
узкого светового импульса происходит
его расширение (увеличение дисперсии).
По сравнению с многомодовыми у одномодовых
волокон преимущества и недостатки
меняются местами: дисперсия уменьшается,
но малый (5 – 10 мкм) диаметр сердечника
значительно затрудняет соединение
волокон этого типа и введение в них
светового луча лазера.
Вследствие этого
одномодовые оптические волокна нашли
преимущественное применение в линиях
связи, требующих высокой скорости
передачи информации (линии верхнего
ранга в иерархической структуре линий
связи), а многомодовые чаще всего
используются в линиях связи со сравнительно
невысокой скоростью передачи информации.
Имеются так называемые когерентные
волоконно-оптические линии связи, где
пригодны только одномодовые волокна.
В многомодовом оптическом волокне
когерентность принимаемых световых
волн падает, поэтому его использование
в когерентных линиях связи непрактично,
что и предопределило применение в
подобных линиях только одномодовых
оптических волокон.
Напротив, хотя при
использовании оптических волокон для
датчиков вышеуказанные факторы тоже
имеют место, но во многих случаях их
роль уже иная. В частности, при использовании
оптических волокон для когерентных
измерений, когда из этих волокон
формируется интерферометр, важным
преимуществом одномодовых волокон
является возможность передачи информации
о фазе оптической волны, что неосуществимо
с помощью многомодовых волокон.
Следовательно, в данном случае необходимо
только одномодовое оптическое волокно,
как и в когерентных линиях связи.
Тем не менее, на практике
применение одномодового оптического
волокна при измерении нетипично из-за
небольшой его дисперсии. Таким образом,
в сенсорной оптоэлектронике, за
исключением датчиков-интерферометров,
используются многомодовые оптические
волокна. Это обстоятельство объясняется
еще и тем, что в датчиках длина используемых
оптических волокон значительно меньше,
чем в системах оптической связи.
Необходимо отметить
общие достоинства оптических волокон:
В практике использования
волоконно-оптических датчиков имеют
наибольшее значение последние четыре
свойства. Достаточно полезны и такие
свойства, как эластичность, малые диаметр
и масса. Широкополосность же и малые
потери значительно повышают возможности
оптических волокон, но далеко не всегда
эти преимущества осознаются разработчиками
датчиков. Однако, с современной точки
зрения, по мере расширения функциональных
возможностей волоконно-оптических
датчиков в ближайшем будущем эта ситуация
понемногу исправится.
Как будет показано
ниже, в волоконно-оптических датчиках
оптическое волокно может быть применено
просто в качестве линии передачи, а
может играть роль самого чувствительного
элемента датчика. В последнем случае
используются чувствительность волокна
к электрическому полю (эффект Керра),
магнитному полю (эффект Фарадея), к
вибрации, температуре, давлению,
деформациям (например, к изгибу). Многие
из этих эффектов в оптических системах
связи оцениваются как недостатки, в
датчиках же их появление считается
скорее преимуществом, которое следует
развивать.
Современные
волоконно-оптические датчики позволяют
измерять почти все. Например, давление,
температуру, расстояние, положение в
пространстве, скорость вращения, скорость
линейного перемещения, ускорение,
колебания, массу, звуковые волны, уровень
жидкости, деформацию, коэффициент
преломления, электрическое поле,
электрический ток, магнитное поле,
концентрацию газа, дозу радиационного
излучения. На использовании пучков
таких волокон основывается вся техника
эндоскопии.
Если классифицировать
волоконно-оптические датчики с точки
зрения применения в них оптического
волокна, то, их можно грубо разделить
на датчики, в которых оптическое волокно
используется в качестве линии передачи,
и датчики, в которых оно используется
в качестве чувствительного элемента.
В датчиках типа “линии передачи”
используются в основном многомодовые
оптические волокна, а в датчиках
сенсорного типа чаще всего — одномодовые.
С помощью волоконно-оптических
датчиков с оптоволокном в качестве
линии передач можно измерять следующие
физические величины:
Если же оптическое
волокно в датчике использовать в качестве
чувствительного элемента, то возможны
следующие применения:
Рис.1 Волоконно-оптический
датчик проходящего типа
Рис.2 Волоконно-оптический
датчик отражательного типа
Подводя некоторый
итог, надо сказать, что основными
элементами волоконно-оптического
датчика, являются: оптическое волокно,
светоизлучающие (источник света) и
светоприемные устройства, оптический
чувствительный элемент.
Кроме того, специальные
линии необходимы для связи между этими
элементами или для формирования
измерительной системы с датчиком. Далее,
для практического внедрения
волоконно-оптических датчиков необходимы
элементы системной техники, которые в
совокупности с вышеуказанными элементами
и линией связи образуют измерительную
систему (Рис. 3).
Рис. 3 Основные элементы
волоконно-оптического датчика
Классификация основных
структур волоконно-оптических датчиков:
Большой выбор медицинских датчиков и комплектующих
Рады предложить Вам широкий спектр медицинских датчиков и комплектующих (компонентов). В реализуемый ассортимент входят:
– различные медицинские датчики (пульсоксиметрии, кислородные, сатурации и т.д.);- кабели: SpO2 (в том числе удлинители и переходники), ЭКГ, для мониторов и электрокардиографов;- палатные (настенные) увлажнители воздушных смесей для аппаратов искусственной вентиляции легких, все комплектующие для их подключения к ИВЛ, а так же составляющие дыхательных контуров пациента.
У нас можно найти и купить множество комплектующих для медицинской аппаратуры большинства от ведущих отечественных и зарубежных фирм-производителей: Dixion, Triton, Nellcor, Siemens, Bionet, Foton, Fisher & Paykel и многих других.
Качество, надежность, функциональность, долговечность и простота использования каждого медицинского датчика защищена оригинальными заводскими сертификатами, подтверждающими наше официальное сотрудничество с крупнейшими брендами отрасли.
Предлагаем так же палатные (настенные) увлажнители кислорода без подогрева, других фирм-производителей.
Система поиска датчиков и комплектующих на сайте несколько разнится, в зависимости от номенклатуры, поэтому следуйте особым рекомендациям, присутствующим на каждой странице.
Если у Вас возникли сомнения относительно подбора комплектующих или появились организационно-финансовые вопросы, то рекомендуем обратиться за профессиональной консультацией к нашим специалистам. Для этого необходимо отправить запрос на электронную почту или позвонив по указанным телефонным номерам. Отвечаем максимально оперативно и всегда рады помочь.
