Главная страница
qrcode

Руководство к практическим занятиям по физиологии Косицкий. Литература для студентов медицинских институтов Руководство к практическим занятиям по физиологии


Скачать 49.54 Mb.
НазваниеЛитература для студентов медицинских институтов Руководство к практическим занятиям по физиологии
АнкорРуководство к практическим занятиям по физиологии Косицкий.doc
Дата13.06.2019
Размер49.54 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаРуководство к практическим занятиям по физиологии Косицкий.doc
ТипЛитература
#54012
страница1 из 20
Каталог
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20


УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Для студентов медицинских институтов


Руководство к практическим занятиям по физиологии


Под редакцией
члена-корр. АМН СССР проф. Г. И. КОСИЦКОГО и проф. В. А. ПОЛЯНЦЕВА


Допущено Главным управлением учебных заведений Министерства здравоохранения СССР в качестве учебного пособия для студентов медицинских институтов

Москва « Медицина »1988
ББК 28.903
Р85
УДК 612(075.8)

Рецензенты: Ю. В. УРЫВАЕВ, д-р мед. наук, проф. кафедры нормальной физиологам I ММ И им. И. М. Сеченова; Г. И. ХОДОРОВ-СКИЙ, канд. мед. паук, зав. кафедрой нормальной физиологии Черно­вицкого медицинского института.

Руководство к практическим занятиям по физио-Р85 логии: Учеб. пособие (В. П. Дегтярев, Г. В. Куш-нарева, Р. П. Фенькина и др.) Под ред. Г. И. Ко-сицкого, В. А. Полянцева. М.: Медицина, 1988.— 288 с: ил.— (Учеб. лит. Для студ. мед. ин-тов).— ISBN5—225—00014—2

Руководство включает практические работы, посвященные исследо­ванию физиологических функций. Введен ряд методик исследования физиологических функций непосредственно у человека. Большое вни­мание уделено задачам физиологии труда, спорта, оценки эффектив­ности целенаправленной деятельности человека.


ББК28.903

Виталий Прокофьсвич Дегтярев, Галина Викторовна Кушнарева, Раиса Павловна Фенькина и др.

РУКОВОДСТВО К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО ФИЗИОЛОГИИ

Зав. редакцией О. В. Карева Редактор Г. В. Тсшанова. Редактор издательства Т. Н. Киреева Художественный редактор Г. К. Винокурова Технический редактор А. М. Миронова. Корректор М. X. Яшина

ИБ № 4945

Сдано в набор 12.05.87. Подписано к печати 29.09.87. T.-03879. Формат бума­ги 84ХЮ8'42 Бумага тип. № 2. Гарнитура «Тайме». Печать высокая. Усл. меч л Ы2. Усл. кр.-отт. 15.12. Уч.-изд. л. 16,09. Тираж 75 000 экз. Заказ 1319

Цена 95 к.

Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Медицина». 101000 Москва. Петроверигский пер., 6/8.

Набрано в ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Зна­мени МПО «Первая Образцовая типография» имени А. А. Жданова Союз-полиграфпрома при Государственном Комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 113054, Москва, Валовая, 28.

Отпечатано в Московской типографии № 11 Союзполиграфпрома при Госу­дарственном Комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 113105, Москва, Нагатинская, 1.

ISBN5—225—00014—2 © Издательство «Медицина», Москва, 1988


ПРЕДИСЛОВИЕ


Со времени выхода в свет предыдущего практикума по нормальной физиологии прошло около 10 лет. За это время физиология обогатилась рядом новых методов. Само преподавание стало в большей степени соответст­вовать задачам подготовки будущих врачей. Введен ряд методик исследования физиологических функций непос­редственно у человека. Поставлена важная цель шире использовать в преподавании достижения кибернетики.. Вышло в свет новое издание учебника, содержание ко­торого значительно приближено к основной задаче курса — преподаванию физиологии человека.

Все это потребовало от составителей практикума зна­чительной работы по модернизации курса, описанию ряда новых методов исследования физиологических про­цессов в организме человека, часть которых требует использования вычислительных машин.

Авторы отдают себе отчет в том, что сегодня еще не все кафедры для этого достаточно оснащены. В этом случае описание соответствующих задач будет стимулом для их технического переоснащения. В некоторых же случаях новые задачи пока могут быть поставлены как демонстрационные, с тем чтобы студент, придя в кли­нику, имел представление о современных методах функ­ционального исследования физиологических процессов у человека.

Вместе с тем наряду с новыми приборами и методами в преподавании физиологии используются методы и ап­паратура, которые в современных научных исследованиях уже не применяются, но абсолютно необходимы для преподавания. Проделав своими руками классические опыты, каждый из которых в свое время был крупной вехой в развитии науки, студент на протяжении года обучения пройдет основные ступени того пути, по кото­рому шла и развивалась наша наука более трех с поло­виной веков.

Это будет способствовать твердому усвоению основ­ных физиологических закономерностей. Поэтому в насто­ящий практикум включены наряду с современными и традиционные классические методики.

Книга составлена на основе материалов, подготовлен­ных сотрудниками кафедр физиологии многих медицин­ских институтов страны.

Мы будем благодарны всем педагогам за критические замечания и пожелания.

Член-корр. АМН СССР, проф. Г. И. Косицкий

Профессор В. А. Полянцев

Раздел I
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА
Экспериментальная и клиническая физиология распо­лагают большим количеством методов изучения функций организма. Наряду с классическими в настоящее время широко применяются электрофизиологические и другие современные методы.

Появлению их предшествовал общий прогресс физи­ки, химии, радиоэлектроники и вычислительной техники, который привел к созданию мощной усилительной и точной регистрирующей аппаратуры. Комплексное при­менение этих методов дает возможность изучать как основные закономерности деятельности, так и специфи­ческие особенности различных систем организма и их отдельных структурных элементов.

Физиология возникла как наука экспериментальная. Богатейший набор фактов был получен в результате не­посредственного изучения процессов жизнедеятельности живых организмов. На первых этапах развития физио­логии основным методом исследования был метод наб­людения. Низкий уровень развития естествознания и техники не давал иных возможностей для исследования функций организма. Тем не менее методом наблюдения были открыты общая схема кровообращения (У. Гарвей); капилляры (Г. М. Мальпиги); принцип рефлекторной деятельности (Р. Декарт); закон сохранения материи (М. В. Ломоносов); «животное электричество» (Л. Галь-вани) и др.

Метод наблюдения не утратил значения и в настоящее время, особенно при изучении целостных поведенческих актов. Вместе с тем метод наблюдения субъективен и позволяет фиксировать малое количество (1—3) мед­ленно изменяющихся параметров, устанавливая лишь качественную сторону явления.

В современных условиях в процессе исследования животных и человека используют сложные приборы, точно улавливающие и регистрирующие количественные изменения многих параметров. Такой подход по­зволяет получить целостное представление о динамике функций организма, их взаимосвязи, взаимовлиянии и интеграции в адаптивном поведении.

Метод раздражения позволяет исследовать функциональное значение различных органов. Смысл этого метода заключается в том, что нанося различные (химические, механические, электрические и др.) раздра­жения на те или иные органы или структуру, можно наблюдать ответные реакции организма, его органов и систем, возникновение и характер распространения нерв­ных процессов.

В настоящее время широко используют электрическое раздражение. В качестве раздражителя электрический ток удобен тем, что его легко дозировать и при умерен­ных его величинах, достаточных для стимуляции, не про­исходит повреждения живых тканей. Метод раздражения позволил сделать важнейшие открытия в физиологии и широко используется в современной нейрофизиологии.

Метод изоляции. На ранних этапах развития физиологии было важно понять роль отдельных органов в деятельности организма, особенности и закономерности их функции.

Этим целям служит метод полной и частичной изо­ляции органов.

Частичной изоляции органов достигают путем денер-вации, т. е. разобщения их нервных связей с другими органами и системами организма. Сохранение жизненных свойств этих органов обеспечивают сохраненные сосу­дистые связи (следовательно, гуморальные корреляции остаются в силе).

Основным приемом денервации является перерезка всех видимых нервных ветвей. При этом необходимо иметь в виду, что часть нервных волокон проходит в поверхностном адвентициальном слое кровеносных сосу­дов, а также в более глубоких слоях стенки сосудов, в толще фиброзных капсул органов и т. д. Для полноты изоляции применяют обработку сосудов, капсул органов 5—10% раствором фенола, который вызывает необрати­мую денатурацию белковых компонентов, в том числе и нервных элементов. К таким приемам прибегают, на­пример, при частичной изоляции почки, селезенки и др.

Наиболее надежным способом изоляции является уда­ление органа из организма и создание условий для его переживания. Она применяется для выявления функцио­нальных свойств отдельных органов, исследования их биохимической (секреторной) деятельности, определения реакций на химические вещества и т. д. в тех случаях, когда необходимо устранить возможно большее количест­во неконтролируемых параметров.

Условия для переживания создают, помещая объект во влажную камеру (мышца, нерв пойкилотермных жи­вотных) или осуществляя перфузию органа кровью или кровезамещающими растворами, нагретыми до 37° С. Обязательным условием успешной перфузии является освобождение органа от крови во избежание тромбоза малых сосудов.

В наиболее простом варианте перфузии достаточно ввести канюлю в артерию органа и создать необходимое давление раствора. Перфузат, пройдя по сосудам органа, будет вытекать из пересеченных вен. В ряде случаев создают сложные системы замкнутого цикла с устройст­вами оксигенации, термостабилизации, ионообмена и т. д. К описанным приемам прибегают при полной изоляции органов гомойотермных животных (мышца, почка, селе­зенка, печень, сердце и т. д.).

Метод разрушения, экстирпации тех или иных отделов ЦНС, изоляция и удаление различных органов дают информацию о функциональном значении этих от­делов и органов и о характере их взаимодействия. Наибо­лее выраженные последствия выпадения или ослабления отдельных физиологических функций организма насту­пают после подобных оперативных вмешательств на ЦНС, таких, как удаление того или иного отдела, центра, про­водникового пути и т. д.

Разрушение структур ЦНС достигается разными спо­собами: механическим (иглой, скальпелем), термическим (замораживанием или термокоагуляцией нервной ткани), электрическим (электролитическим разрушением отдель­ных участков ЦНС, путем пропускания электрического тока через электроды, введенные в эти участки ЦНС), рентгеновским и лазерным излучением, ультразвуком и т. д. Недостатком метода является грубое нарушение целостности нервной системы, организма с глубокой, под­час необратимой, последующей инвалидизацией экспе­риментального животного. Все описанные методики ис­пользуются главным образом в так называемых острых опытах, требующих применения наркоза и сложных хи­рургических вмешательств. Каждый такой эксперимент по существу представляет собой пытку и казнь подопыт­ного животного и является грубым воздействием на организм, резко нарушающим нормальное течение физио­логических процессов. Вследствие этого огромное значение для физиологии имело введение И. П. Павловым метода так называемого хронического эксперимента, позволяю­щего изучать характер физиологических процессов в целом неповрежденном организме при естественных ус­ловиях его существования. Если допавловская физиология была наукой аналитической, расчленявшей организм на отдельные структуры, органы и процессы, то И. П. Пав­лов создал принципиально новую физиологию — физио­логию целостного организма в его неразрывном единстве с окружающей средой, представляющую собой теорети­ческую основу медицины. И. П. Павлов предложил для этого специальные методические приемы: предварительное наложение фистул, выведение протоков желез и т. д. с помощью специальных предварительных хирургических вмешательств (физиологическая хирургия).

Сегодня для этих же целей используют и другие методические приемы, основанные на достижениях сов­ременной радиоэлектроники, ядерной физики, оптики, акустики и других наук. Эти методические приемы по­зволяют изучать физиологические процессы в целостном организме без всякого предварительного хирургического вмешательства, поэтому они нашли широкое применение для изучения физиологических процессов непосредственно у человека, что повсеместно используется и в клинике, в так называемой функциональной диагностике. Многие из таких новых методик описаны в настоящем практи­куме.
АППАРАТУРА ДЛЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Классические методы исследования, описанные выше, потребовали создания ряда инструментов и приборов для оперативных вмешательств, раздражения объектов и ре­гистрации ответных реакций.

Набор инструментов для препарирования (простых оперативных вмешательств) чаще всего включает ножни­цы большие и малые, пинцеты анатомические и хирур­гические, большие и малые, зажимы для остановки кро­вотечения, препаровальные иглы и крючки, скальпели, иглы, булавки, нитки и т. д. Набор хирургических инстру­ментов может варьировать в широких пределах в зависимости от задач и сложности исследования. Приведен­ный на рис. 1 набор необходим для проведения работ в студенческом практикуме.


а _ ножницы большие; б — ножницы малые (глазные); в — скальпель; г — пре­паровальная игла; д — пинцеты; е — зажимы; ж — булавки; з — шелк.
Для раздражения исследуемых объектов чаще всего используют электрический ток, создаваемый различными источниками: аккумулятором, электронными стимулято­рами. Последние имеют различную конструкцию, слож­ность и обеспечивают возможность управления частотой, амплитудой, длительностью раздражающего стимула. Выходные (раздражающие) сигналы могут быть акусти­ческими (фоностимулятор), световыми (фотостимулятор), электрическими (электростимулятор) и др.

Для связи электростимуляторов с объектом приме­няют электроды (рис. 2). Электроды — специальной формы проводники, соединяющие раздражающую или измерительную цепь прибора с объектом.

Требования, предъявляемые к электродам, следующие: они должны быстро накладываться, фиксироваться и сниматься, иметь высокую стабильность электрических параметров, быть механически прочными, не создавать помех, не вызывать нежелательных побочных эффектов в живой ткани, не изменять своих свойств при прохождении электрического тока, не накапливать электрический заряд. Для улучше­ния контакта электрода с живой тканью используют специальные составы, содержащие электролиты.

По назначению электроды могут быть подразде­лены на следующие типы: 1) для кратковременного при­менения; 2) для длительного использования при «вжив­лении» в ткани организма (имплантируемые электроды); 3) для длительного использования при поверхностном наложении (для использования на подвижных объектах в спортивной, трудовой, космической медицине, для экстренного применения в условиях скорой медицинской помощи и реанимации).

По конструкции различают биполярные и моно­полярные (униполярные) электроды.

Активный электрод располагают в зоне воздействия или отведения; пассивный (индифферентный) — на неко­тором удалении от активного, на участке ткани, облада­ющем незначительной собственной биоэлектрической ак­тивностью. Последний должен обладать большой пло­щадью соприкосновения с тканью. Индифферентные электроды часто бывают выполнены в виде пластин из серебра, олова или других материалов.

Биполярные электроды, как правило, имеют одина­ковый размер и обладают одинаковыми контактными свойствами. Оба электрода располагают в активной области, соблюдая стабильность межэлектродного рас­стояния, зависящего от физиологических свойств ткани.

Рис. 2. Внешний вид и схемы различных типов электродов.

а — различные типы микроэлектродов; б — поверхностный электрод; в — непо-ляризующиеся электроды; г, д, е, ж, з — различные типы биполярных элек­тродов; и, к — погружные биполярные электроды; л, м — монополярные по­гружные электроды; н — индифферентный электрод.
Монополярные электроды позволяют регистрировать локальные изменения электрической активности в одной точке; биполярные — разность потенциалов соседних участков ткани.

В тех случаях, когда объект раздражения может быть выделен из окружающих тканей, используют поверхностные электроды, а когда объект вы­делить трудно, применяют погруженные электро­ды, у которых токопроводящая часть защищена от неже­лательного соприкосновения с окружающими тканями.

Для раздражения отдельных клеток мозга применяют тончайшие металлические и стеклянные микроэлек­троды, диаметр кончика у которых составляет 0,5—3 мкм. Токопроводной средой в последних служит раствор хлорида калия или натрия, а также других солей. В хронических экспериментах применяют вживлен­ные электроды, изолированные на всем протяжении, кроме кончика, погружаемого в объект.

В ряде случаев, особенно при использовании в ка­честве раздражителя толчков постоянного тока, при­меняют неполяризующиеся электроды. Они представляют собрй пластинку или проволочку, из серебра, покрытую электролитическим путем тонким слоем хлорида серебра. При соприкосновении такого электрода с объектом возникает система контактов сереб­ро — хлорид серебра — межтканевая жидкость с ничтож­ным поляризационным током. Другой тип неполяризую-щихся электродов представляет собой стеклянную трубоч­ку, в нижний конец которой помещают ватный «фитилек», смоченный раствором Рингера. Трубочку на. 0,5 см за­полняют каолином, приготовленным на растворе Рингера. Оставшийся объем трубочки заполняют насыщенным раст­вором сульфата цинка. В раствор помещают цинковую пластинку, покрытую слоем амальгамы. Такие электроды практически не создают поляризационного тока.

Существует много других конструкций электродов для раздражения, применяемых в зависимости от кон­кретных целей и методов исследования.

Электроды для регистрации не имеют прин­ципиальных отличий от раздражающих. Их конструк­ция, форма, параметры зависят от задач исследования и приводятся в описаниях соответствующих приборов для регистрации электрических процессов (электромио­графов, электроэнцефалографов, электрокардиографов и ДР.).

Для регистрации неэлектрических величин исполь­зуют специальные измерительные преобразователи — датчики. Датчиком называется устройство, преобра­зующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преоб­разования или регистрации.

Датчики предназначены в классическом варианте для регистрации механических перемещений (сокращения скелетной или сердечной мышцы, пульсации крови в сосуде, движений грудной клетки, конечности и т. д.). Основным датчиком в этих приборах является механи­ческий рычаг, соединенный с исследуемым объектом непосредственно (миограф, рычажок Энгельмана) или опосредованно через пневмокамеру (капсула Марея) или ртутный манометр (прямая запись артериального давления). Рычаг датчиков этого типа снабжен пишущим устройством и осуществляет запись на барабане ки­мографа (рис. 3).

Рис. 3. Установка для графической регистрации сокращении серд­ца лягушки.

а — кимограф; б — рычажок Энгельмана; в — электромагнитный отметчик вре-мени.
В последние десятилетия для регистрации физио­логических процессов стали применять датчики, преоб­разующие неэлектрические процессы в электрические.

По принципу работы эти датчики подразделяются на генераторные и параметрические. Генераторные датчики генерируют напряжение или ток под воз­действием измеряемого сигнала (пьезоэлектрические, термоэлектрические, индукционные, фотоэлектрические). Параметрические датчики изменяют собствен­ные параметры под воздействием измеряемого сигнала (емкостные, реостатные, индуктивные и т. д.). Полу­чаемые в результате преобразования эквивалентные электрические сигналы удобно усиливать, измерять и регистрировать. Разработка соответствующих датчиков позволила изучать такие функциональные показатели, как сокращение мышцы, изменение центра тяжести тела в связи с перераспределением крови, давление крови и степень ее насыщения кислородом, кровенаполнение сосудов, тоны и шумы сердца, температуру и т. д. (рис. 4).

Чаще всего датчики подразделяются по виду пре­образуемой энергии: механоэлектрические, фото­электрические, термоэлектрические и т. д.
Рис. 4. Принцип устройства некоторых датчиков и включения их в электрические схемы.

Механоэлектрические датчики преобразу­ют-механические явления (давление, смещение, пульсацию и т. д.) в электрические сигналы. В пьезоэлектрических датчиках механическая деформация специального крис­талла (титанат бария, сегнетова соль и др.) преобразу­ется в электрические потенциалы, пропорциональные степени деформации.

Тензометрические датчики преобразуют ме­ханические деформации в электрические процессЕя путем изменения сопротивления многовитковой спирали, намо­танной на эластичной основе. Датчик работает при включении его в диагональ моста для измерения по­стоянного тока.

Индуктивные датчики преобразуют механи­ческие явления в электрические путем изменения индук­тивности катушки с незамкнутой магнитной цепью в магнитном поле.

Емкостные датчики преобразуют механиче­ские явления в электрические за счет смещения одной из пластин конденсатора относительно другой. Изменения емкости конденсатора могут быть точно измерены и зарегистрированы.

Механотроны (ламповый триод с подвижным анодом) преобразуют механические смещения в электри­ческие за счет изменения межэлектродного расстояния, и, следовательно, анодного тока лампы.

Фотоэлектрические датчики преобразуют воздействия световой энергии в электрические процессы. Существует 3 типа фотоэлектрических датчиков: с внеш­ним фотоэффектом, с запирающим слоем (фотодиоды) и внутренним фотоэффектом (фоторезисторы).

Фотоэлементы с внешним фотоэффек­том — вакуумные приборы, содержащие катод, покрытый слоем металла (цезий, сурьма), обладающего способностью испускать электроны под воздействием света, и анод. При включении фотоэлемента в цепь постоянного тока и воздействии светом на катод за счет эмиссии электронов возникает электрический ток.

Фотоэлементы с запирающим слоем пред­ставляют собой фотодиоды. При освещении фотодиода кванты света вызывают эмиссию электронов из слоя полупроводника. Электроны проходят через запирающий слой и заряжают один электрод отрицательно, другой электрод приобретает положительный заряд. Фототок фотодиода существенно увеличивается при его включении в цепь постоянного тока.

Фоторезисторы изменяют сопротивление под влиянием светового потока. Для измерения сопротивления их включают в одну из диагоналей измерительного моста постоянного тока.

Термоэлектрические датчики: термопары и терморезисторы. Применяются в электротермометрах для определения скорости потока крови, газа, газового состава среды и т. д.

Термопара — датчик, состоящий из соединенных друг с другом двух проводников разных металлов (медь — константан, платина — иридий и т. д.). Если места соединений проводников находятся в разных температурных условиях, то возникает разность потен­циалов, пропорциональная разности температур. Тер­мопара включается в одно плечо измерительного мо­ста.

Терморезисторы — полупроводниковые приборы, изменяющие сопротивление при температурном воздей­ствии. Включаются в диагональ измерительного моста постоянного тока.

Электродинамические датчики (микрофо­ны) преобразуют акустические явления в электрические. Используются в фонокардиографах. Принцип действия основан на возникновении электродвижущей силы в катушке проводника при его перемещении в посто­янном магнитном поле.

Усилители. Регистрация небольших электрических токов, возникающих при жизнедеятельности живых тканей, и в соответствующих датчиках требует приме­нения усилительной аппаратуры. Основными требованиями к биологическим усилителям являются: высокий коэф­фициент усиления, линейность характеристик, большое входное сопротивление, малая постоянная времени, высокая помехозащищенность, низкий уровень собствен­ных шумов. В ряде приборов необходимо использовать усилители постоянного тока.

Конечным звеном технической системы преобразо­вания исследуемых физиологических параметров явля­ется устройство отображения. Среди устройств отобра­жения в медицине получили распространение регистри­рующие приборы — регистраторы, которые можно разделить на аналоговые, дискретные и ком­бинированные.

Регистраторы предназначены для преобразования электрических сигналов от датчиков и усилителей в доступные нашим органам чувств процессы. Чаще всего электрические сигналы преобразуются в форму, удобную для восприятия зрительным анализатором, реже — слуховым.

Наиболее распространенной формой регистраторов являются приборы, осуществляющие запись физиологи­ческих данных на бумаге. Обычно это универсальные устройства, которые могут быть использованы для реги­страции различных процессов. Они имеют собственные усилители (аттеньюаторы), калибраторы времени и уси­ления, устройства для протягивания бумаги и записи на ней, содержат несколько каналов записи (1 —16).

Конструктивные особенности регистраторов опреде­ляются принципом построения выходного регистрирую­щего устройства. Наибольшее распространение в ме­дицинском приборостроении получили выходные устрой­ства, основанные на использовании трех основных физи­ческих принципов: электромагнитной индукции, откло­нения потоков электронов в электрическом поле и намаг­ничивания ферромагнитных материалов под влиянием магнитного поля.

Использование принципа электромагнитной индукции реализовано в виде различных систем гальваномет-р о в, применяемых как самостоятельно, так и в виде выходных устройств стрелочных, шлейфных и черии-лопишущих регистраторов. Существуют магнитоэлек­трические и электромагнитные гальвано­метры. При использовании магнитоэлектрических систем механическое движение получают за счет изменения положения проводника, по которому проходит реги­стрируемый ток, в постоянном магнитном поле. Конструк­тивно гальванометры этого типа отличаются способом выполнения проводника — в виде струны, петли, много-витковой рамки (зеркальные гальванометры, стрелочные индикаторы).

В электромагнитных гальванометрах проводник, по которому проходит регистрируемый ток, располагается непосредственно на полюсах постоянного магнита в виде многовитковых катушек. Постоянное магнитное поле изменяет конфигурацию под влиянием переменного поля, возникающего при прохождении тока через катушки, и создает вращающий момент на якоре, помещенном между полюсами магнита. Этот тип гальванометров нашел широкое применение в регистраторах с непосред­ственно видимой записью, различающихся по способу создания самой записи: чернилопишущие, струйные, тепловые, копировальные и др.

Наибольшее распространение получили чернило-пишущие перьевые регистраторы, в которых якорь электромагнитного гальванометра передает движе­ние на перо, соединенное с резервуаром чернил. Перо записывает исследуемый процесс на движущейся бумаге. В некоторых приборах чернила заменены копировальной бумагой, движущейся синхронно с обычной. Движение писчика по копировальной ленте оставляет след на обыч­ной бумаге. Таким образом получают запись на электро­кардиографах, электроэнцефалографах и специальных регистраторах.

В последние годы все шире применяется тепловой способ записи, при котором на якоре гальванометра устанавливают специальное перо, нагреваемое электри­ческим током. Нагретое перо оставляет след на специ­альной термочувствительной бумаге. Этот способ нашел применение в переносных и стационарных электрокар­диографах. Описанные регистраторы дают запись с мак­симальной частотой до 150 Гц.

В ряде конструкций регистраторов на якоре гальвано­метра помещают капилляр, имеющий диаметр в несколько микрометров. Через капилляр под высоким давлением подаются чернила, и запись осуществляется с помощью тонкой струи чернил. Подобного типа регистраторы применяют в электромиографах, полиграфах, кардио­графах; они имеют более высокий предел регистрируемых частот — до 500 Гц.

К недостаткам регистраторов, использующих перьевую запись, помимо сравнительно низкой частоты регистри­руемых процессов, следует отнести радиальные иска­жения, обусловленные дугообразным движением кончика пера, а также небольшую скорость движения бумаги — до 150 мм/с.

Для качественной регистрации быстрых процессов (таких как потенциалы нервных проводников и др.) требуется более высокая скорость развертки.

К безинерционным регистраторам, позво­ляющим наблюдать биологические процессы в широком диапазоне частот, относятся регистраторы, использующие принцип отклонения потока электронов в электрическом поле — электронн о-лучевые осциллографы. Принцип работы такого осциллографа хорошо известен. В последние десятилетия достигнут существенный прогресс в конструировании осциллографов: появились многолучевые, широкодиапазонные по скорости развертки приборы. Применение элементов цифровой вычислитель­ной техники позволило создать средства отображения (дисплеи), способные запоминать и воспроизводить неограниченное время регистрируемый процесс в раз­личных формах представления информации, осущест­влять элементарные операции сложения или вычитания двух или нескольких процессов с индикацией результата на экране и т. д. Запись изображения с экрана дисплея осуществляется фотографированием или выводом элек­трического эквивалента изображения в медленном темпе на регистраторы с видимой записью.

Принцип намагничивания ферромагнитных материалов в магнитном поле реализован в магниторегистраторах. Магнитная запись биологических процессов удобна как для хранения, так и для дальнейшей обработки. Су­ществующие магниторегистраторы биологических процес­сов основаны на использовании двух основных принципов преобразования биологических сигналов: частотной мо­дуляции и цифрового преобразования. В приборах с час­тотной модуляцией специальный генератор создает высокую частоту (15—18 кГц). Работа генератора управ­ляется медленным биологическим электрическим процес­сом. В результате на магнитной ленте фиксируется сигнал, частота которого пропорциональна амплитуде биологи­ческого процесса. При воспроизведении осуществляется обратное преобразование сигнала. Такое преобразование позволяет регистрировать биологические процессы в диа­пазоне от 0 до 10 кГц.

Магниторегистраторы с цифровым преобразованием непрерывный (аналоговый) сигнал переводят в дискретный (цифровой) двоичный код, который и записывается в виде набора импульсов на магнитную ленту. При воспроиз­ведении осуществляется обратное цифроаналоговое преобразование. Полоса регистрируемых частот в этом случае ограничена возможностями входного аналогоцифро-вого преобразователя и в современных приборах до­стигает 50—100 кГц, что значительно превышает потреб­ности биологического эксперимента.

Цифровая запись помимо широкого диапазона регистрируемых частот позволяет существенно повысить качество, помехозащищенность записи, осуществлять регистрацию нескольких процессов (до 16) на 1—2 до­рожки магнитофона за счет введения устройств элек­тронной коммутации каналов при записи — воспроиз­ведении сигналов.

Ряд биологических процессов может быть зарегистри­рован непосредственно на бытовых магнитофонах, дина­мический диапазон которых находится в пределах 40— 20 00 Гц. Вместе с тем следует помнить, что при этом может быть потеряна или искажена запись медленных составляющих сложного биоэлектрического процесса.

Воспроизведение биоэлектрических процессов с магни-торегистратора в дальнейшем может быть осущест­влено с помощью адекватных устройств отображения.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20

перейти в каталог файлов


связь с админом