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Reopletismógrafo sobre transistores. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Electrónica en la vida cotidiana. Al evaluar el estado del sistema cardiovascular humano, la medicina y la biología modernas utilizan ampliamente la técnica de la llamada repletismografía de impedancia (registro de cambios en la conductividad eléctrica del cuerpo humano). La reopletismografía se utiliza en el estudio de la circulación tanto central como periférica. La ventaja de este método es que el estudio en sí prácticamente no cambia el estado del objeto en estudio. La resistencia eléctrica entre cualquier parte del cuerpo humano es una resistencia volumétrica compleja, cuyo circuito equivalente simplificado para corriente alterna se muestra en la Fig. una. La capacitancia Se-t ocurre entre las superficies de los electrodos y los tejidos adyacentes al lado interno de la piel. La piel, especialmente el epitelio, tiene una resistividad muy alta y es el dieléctrico de los condensadores Se-t. Los tejidos que se encuentran debajo de la piel se aceptan condicionalmente como de estructura homogénea. Se presentan en forma de elementos St y Rt. Las capacidades de los condensadores Se-t dependen de las propiedades dieléctricas de la piel, de su estado (por ejemplo, de la humedad) y del área de los electrodos aplicados.
El valor de la capacitancia está determinado por el valor del efecto de polarización, que disminuye al aumentar la frecuencia. A frecuencias superiores a 80-100 kHz, el fenómeno de polarización prácticamente no se observa y la capacitancia de los condensadores St es pequeña. Por lo tanto, podemos suponer que la conductividad del tejido en la región de estas frecuencias tiene solo un componente activo. Los valores absolutos de la resistencia de los tejidos vivos son inestables, pero dependen de una serie de razones que a menudo son difíciles de tener en cuenta. Como resultado, son de interés. no valores absolutos de resistencia, sino sus cambios relativos desde algún nivel inicial. En la actualidad, se puede considerar probado que la conductividad eléctrica de los tejidos vivos está determinada principalmente por el grado de irrigación de los mismos. Esto se debe a que la sangre (principalmente su plasma) tiene una conductividad eléctrica muy alta. Por lo tanto, por la conductividad eléctrica del tejido vivo a altas frecuencias, uno puede juzgar el llenado de sangre de órganos individuales o partes del cuerpo. La técnica de investigación se llama reopletismografía y, a veces, simplemente reografía. El dispositivo que se describe a continuación, llamado reopletismógrafo, está diseñado para estudiar cambios menores rápidos en la conductividad eléctrica del tejido vivo, lo que refleja las fluctuaciones del pulso en el llenado de sangre, así como cambios lentos (a partir de 0 Hz) en el llenado de sangre, por ejemplo, durante la respiración. . Reoplethysmograph es un prefijo portátil en transistores para cualquier electrocardiógrafo (cuando se registran las oscilaciones de pulso del llenado de sangre). Desde la salida de este accesorio, también se puede aplicar voltaje a la grabadora (por ejemplo, H373). Frecuencia de funcionamiento 150 kHz. Tensión de salida de al menos 2 mV con un cambio de resistencia de 50 ohmios. en un 0,1%. Los rangos de frecuencia del voltaje de salida tomados de las salidas 1 a 4 son de 0,2 a 150 Hz y de las salidas 2 a 3 de 0 a 150 Hz. Diagrama esquemático El principio de funcionamiento del reopletismógrafo se ilustra mediante un diagrama de bloques (Fig. 2). El área estudiada de tejido vivo está conectada a uno de los brazos del puente, alimentado por corriente alterna con una frecuencia de 150 kHz. El puente está balanceado de tal manera que el voltaje de RF en su diagonal es mínimo.
Los cambios en la conductividad del objeto en estudio conducen a la modulación del voltaje de RF en la salida del puente de acuerdo con la ley de cambios en la conductividad eléctrica del objeto en estudio. El voltaje RF modulado es amplificado y detectado. Como resultado de la detección, se libera un voltaje LF de modulación, que se alimenta al dispositivo de grabación. El diagrama esquemático del repletismógrafo se muestra en la fig. 3. El generador de RF está hecho en un transistor T1 de acuerdo con un circuito de retroalimentación capacitivo. El circuito oscilatorio está incluido en el circuito colector del transistor, su frecuencia de resonancia está determinada por la inductancia de la bobina L1 y la capacitancia total de los capacitores C2 - C3. La profundidad de la retroalimentación positiva depende de la relación entre las capacitancias de los capacitores C2-C3 y la resistencia de la resistencia R2. La base del transistor está conectada a tierra por corriente alterna (a través del condensador C1).
El generador, ensamblado de acuerdo con este esquema, tiene una alta estabilidad de frecuencia, el diseño de sus bobinas de bucle es simple y el ajuste no causa dificultades, ya que no es necesario seleccionar el orden en que se encienden los cables de la bobina. Desde la bobina L1, se aplica voltaje de alta frecuencia al puente de medición. A la izquierda, abajo según el diagrama, hombro del puente, en serie con los elementos C13R5-R7, usando un cable blindado, se conecta el objeto bajo estudio (indicado condicionalmente en el diagrama "Paciente"). Usando el potenciómetro R4 ("Balance"), puede equilibrar el puente en términos del componente activo y con el uso de condensadores C4-C11, para el componente reactivo. En condiciones reales, siempre se observan tanto fluctuaciones rápidas (pulsos) en la conductividad eléctrica como lentas, causadas, por ejemplo, por la respiración. La amplitud de las oscilaciones lentas, por regla general, es mucho mayor que la amplitud de las oscilaciones de pulso. Si el puente está finamente equilibrado, los cambios lentos en la oscilación pueden provocar un desequilibrio, lo que a su vez cambiará la fase del voltaje de salida. Por lo tanto, al equilibrar, el interruptor P2 se coloca en una posición en la que la resistencia R8 se cortocircuita y el indicador de equilibrio (microamperímetro) se conecta a la salida del detector. Los resultados de la investigación se pueden obtener en términos numéricos. Para este propósito, se enciende un potenciómetro en serie con el "Paciente" (ya veces en paralelo con él), cambiando la resistencia de la cual se calibra la sensibilidad de todo el tramo del dispositivo. En la mayoría de los casos, se utiliza el siguiente método de calibración: cuando la resistencia en el circuito "Paciente" cambia en 0,05 ohmios, la amplitud de registro debe ser de 1 cm. Para eliminar la influencia de la resistencia de contacto de los contactos, el esquema de calibración que se muestra en la Fig. .3 se utiliza. Una resistencia R5 está conectada en serie con el "Paciente", en paralelo con la cual una resistencia R1 está conectada con un interruptor Vk6i, cuya resistencia es 200 veces mayor que R5. Al mismo tiempo, su resistencia total es 0,05 ohm menos que R5. Al calibrar antes de registrar oscilaciones lentas, se conecta una resistencia R5 en paralelo con R7. Luego, la resistencia total del circuito se reduce en 1 ohm. El voltaje del puente se suministra al seguidor del emisor, ensamblado en el transistor T2, y luego a un amplificador de dos etapas, hecho de acuerdo con el esquema cascode. La carga del amplificador es el circuito L3C17, sintonizado a una frecuencia de 150 kHz. El detector está fabricado sobre diodos semiconductores D1 - D2. Como resultado del uso de un detector de onda completa, el accesorio tiene una salida simétrica. Las constantes de tiempo de los circuitos de descarga del detector se eligen de modo que después de la detección se aíslen los componentes de la señal con frecuencias de hasta 150 Hz. En el lado de baja frecuencia, la constante de tiempo está determinada por las capacidades de los condensadores de transición C21 y C22 y la resistencia de entrada de las etapas posteriores. Con una impedancia de entrada de 1 MΩ, el límite de frecuencia más bajo es de aproximadamente 0,2 Hz a un nivel de -3 dB. Se conecta un microamperímetro a la salida del detector, según la desviación mínima de la flecha de la que se equilibra el puente antes de iniciar la medida. Construcción y detalles El reopletismógrafo está fabricado en una carcasa metálica rectangular con dimensiones externas de 50X120X180 mm. Todas sus partes, a excepción de las fuentes de alimentación, están montadas en placas de circuito unidas a la cubierta superior, que también es un panel frontal. En el panel frontal hay: un microamperímetro, interruptores Vk1 - Vk3, interruptores P1, P2 y un conector para conectar el cable "Paciente". El conector para conectar el dispositivo a dispositivos de grabación se encuentra en el panel posterior. Todas las partes del reopletismógrafo están montadas en dos placas de circuito. En uno, colocado en una pantalla de estaño, se monta un generador, en el otro, un amplificador, un detector y un puente de medición. El dispositivo utiliza transistores con V en el rango de 30-50. Las bobinas de bucle están fabricadas en núcleos tipo SB-2a, enrolladas con alambre PEV 0,1 y contienen: bobina L1-200 vueltas, bobina L2 - 80 vueltas, bobina L3 - 200 vueltas y bobina L4 - 100 vueltas. El inductor Dr1 está enrollado en un anillo de ferrita F-600, cuyo diámetro exterior es de 12 mm, y contiene 200 vueltas de alambre PEV 0,1. La resistencia R4 debe ser una resistencia bobinada y la resistencia R5 se compone de tres conectadas en paralelo con resistencias de 27,27 y 91 ohmios. Como indicador se puede utilizar cualquier microamperímetro con una sensibilidad de 50-200 µA. Los registros de muestra obtenidos con el reopletismógrafo descrito se muestran en la fig. cuatro
Autores: V. Bolshov, V. Smirnov; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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