Главная страница
Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей
qrcode

ЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МЕД... Электронные генераторы и их использование в медицинской аппаратуре


НазваниеЭлектронные генераторы и их использование в медицинской аппаратуре
АнкорЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МЕД.
Дата24.09.2017
Размер0.75 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МЕД...doc
ТипМетодическая разработка
#18561
КаталогОбразовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей
Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей


Методическая разработка

для студентов лечебного и педиатрического факультетов

к практическому занятию по теме:

«Электронные генераторы и их использование в медицинской аппаратуре»

1. Научно-методическое обоснование темы:

Современная медицина базируется на широком использовании разнообразной аппаратуры, которая в основном является физической по конструкции. Так, большая группа медицинских по назначению аппаратов является генераторами электромагнитных колебаний и волн различного диапазона частот.

2. Краткая теория:

  1. Разновидности электронных генераторов


Большая группа медицинских по назначению аппаратов является конструктивно генераторами разнообразных электромагнитных колебаний.

Генераторами (электронными генераторами) называют устройства, которые преобразуют энергию источников постоянного напряжения в энергию электромагнитных колебаний различной формы.

По принципу работы различают:

  • генераторы с самовозбуждением (автогенераторы);

  • генераторы с внешним возбуждением.

Большинство генераторов, применяемых для решения радиотехнических задач, являются генераторами с самовозбуждением; их подразделяют на генераторы гармонических (синусоидальных) колебаний и генераторы импульсных (релаксационных) колебаний.

Технической основой генератора могут быть вакуумные устройства (электронные лампы), газоразрядные лампы, полупроводниковые элементы и интегральные схемы.

Генераторы также подразделяют по частоте и мощности колебаний.

В медицине электронные генераторы находят три основных применения:

  1. В физиотерапевтической электронной аппаратуре;

  2. В электронных стимуляторах;

  3. В диагностических приборах.

2.Генератор гармонических колебаний на транзисторе

Рассмотрим принцип работы генератора на транзисторе (рис.1). В таком генераторе возникают автоколебания, близкие к гармоническим.



Рис.1

Колебательный контур LKCK расположен в цепи коллектора. Катушка L, индуктивно связанная с LK, выполняет роль обратной связи. Источником энергии служит батарея ε. Транзистор используется в качестве «клапана» - пропускает в контур энергию в нужный момент.

При включении схемы в колебательном контуре возникают малые случайные электромагнитные колебания. За счет индуктивной обратной связи эти колебания передаются в транзистор и усиливаются. Усиленные транзистором колебания через цепь коллектора подаются в колебательный контур в резонанс с теми, которые там уже

существуют, и амплитуда колебаний возрастает. При этом обратная связь должна быть положительной. Если поменять концы обмотки L, то желаемый эффект не будет достигнут: малые колебания контура, возникшие из-за случайных токов во время включения схемы, будут подавляться транзистором.

Возрастание амплитуды колебаний не может происходить бесконечно. Во-первых, батарея ε является источником вполне конечной энергии и не может обеспечить колебаний бесконечной амплитуды. Во-вторых, амплитудная характеристика имеет ограниченный линейный участок, выход за пределы которого означает уменьшение коэффициента усиления.

Таким образом, процесс будет периодическим, близким к гармоническому. Схема генерирует колебания, частота которых равна частоте собственных колебаний контураLKCK. Изменить эту частоту можно, изменяя параметры контура — индуктивность и емкость. Из конструктивных соображений обычно делают переменной емкость Ск.

3.Генератор импульсных (релаксационных) колебаний

В качестве примера такого генератора рассмотрим генератор на неоновой лампе Л (рис.2). Такие лампы зажигаются при некотором строго определенном значении напряжения U3, а гаснут при меньшем напряжении Uг.

Рис.2

Процесс начинается с зарядки конденсатора С согласно уравнению



(1)

На графике зависимости выходного напряжения от времени (рис.3) этот этап показан отрезком ОА:



Рис.3

В точке А напряжение на конденсаторе достигает значенияU3, достаточного для ионизации газа в неоновой лампе, лампа загорается и конденсатор разряжается через нее согласно уравнению:



(2)

В точке В напряжение на лампе станет равнымUг , лампа гаснет и ее сопротивление значительно возрастает. Конденсатор опять подзаряжается, и процесс повторяется.

Как видно из (1), скорость возрастания напряжения в такой схеме можно изменять, изменяя параметры Rи С.

Так, увеличение сопротивления приведет к увеличению времени t, участок OAстанет более пологим. Изменение напряжения на участке АВ происходит при разряде неоновой лампы и зависит, следовательно, от ее характеристик. Подбирая параметры схемы, можно реальный график (рис.3) приблизить к идеальному, называемому пилообразным напряжением (рис.4):



Рис.4

График зависимости этого напряжения от времени напоминает профиль пилы. В течение времени Т1 напряжение линейно возрастает от U1 до U2, затем за время Т2 оно линейно уменьшается до минимального значения.

4.Низкочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура. Электронные стимуляторы

Физиотерапевтическую электронную аппаратуру низкой и звуковой частоты называют низкочастотной. Электронную аппаратуру всех других частот —высокочастотной.

Медицинские аппараты — генераторы гармонических и импульсных низкочастотных электромагнитных колебаний — объединяют две большие группы устройств:электронные стимуляторы (электростимуляторы) и аппараты физиотерапии.

При небольших частотах наиболее существенно специфическое, а не тепловое, действие тока. Поэтому лечение током имеет характер стимулирования какого-либо эффекта раздражением токами.

Электростимуляторы могут быть подразделены на стационарные, носимые и имплантируемые (вживляемые). Для полностью имплантируемых электростимуляторов, например кардиостимуляторов, достаточно серьезной проблемой являются источники питания, которые должны длительно и экономно функционировать. Эта проблема решается как созданием соответствующих источников, так и разработкой экономичных генераторов. Так, например, желательно иметь генераторы, которые практически не потребляли бы энергию в паузе между импульсами.

Примером своеобразного стимулятора являются дефибрилляторы — аппараты, представляющие собой генераторы мощных высоковольтных электрических импульсов, предназначаемые для лечения тяжелых нарушений ритма сердца.



Импульсный дефибриллятор

Носимым и частично имплантируемым кардиостимулятором является имплантируемый радиочастотный электрокардиостимулятор (рис.5):



Рис.5

Имплантируемая его часть (приемник) показана в центре рисунка, ее масса 22 г, толщина 8,5 мм. Приемник воспринимает радиосигналы от внешнего передатчика (на рисунке слева). Эти сигналы воспринимаются внутри тела больного имплантируемой частью и в виде импульсов через электроды подаются на сердце. В правой части рисунка показан блок питания, который, как и передатчик, носится больным снаружи.



Имплантация кардиостимулятора

К техническим устройствам электростимуляции относятся также электроды для подведения электрического сигнала к биологической системе. Во многих случаях электростимулирование осуществляется пластинчатыми электродами, которые накладываются на тело человека подобно электродам для электрокардиографии.

Для вживляемых электродов имеется проблема выбора материала, устойчивого к коррозии при прохождении тока в условиях агрессивной биологической среды.

5.Высокочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура. Аппараты электрохирургии

Большая группа медицинских аппаратов — генераторов электромагнитных колебаний и волн — работает в диапазоне ультразвуковых, высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот и называется обобщающим термином высокочастотная электронная аппаратура.

Проблема электродов в данном случае решается по-разному. Для высокочастотных токов используются стеклянные электроды, воздействие переменным магнитным полем (индуктотермия) оказывается через спирали или плоские свернутые кабели, по которым проходит переменный ток, создавая переменное магнитное поле.

При УВЧ-терапии прогреваемую часть тела помещают между дискообразными металлическими электродами покрытыми слоем изолятора. При воздействии электромагнитными волнами приближают к телу излучатель этих волн.

Физиотерапевтические аппараты, являющиеся генераторами электромагнитных колебаний, конструируются так, чтобы не мешать радиоприему и телевидению.

К высокочастотной электронной медицинской аппаратуре относят и аппараты электрохирургии (высокочастотной хирургии). Основой этих устройств является генератор электромагнитных колебаний, гармонических или модулированных. Мощность используемых в электрохирургии электромагнитных колебаний может быть от 1 Вт до нескольких сотен ватт.

При электрохирургии электромагнитные колебания подаются на электроды, которые рассекают или коагулируют ткань. Различают электроды для монополярной и биполярной электрохирургии.

В первом случае один выход генератора соединен с активным электродом, которым и осуществляют электрохирургическое воздействие, а другой электрод — пассивный — контактирует с телом пациента.

Во втором случае оба выхода генератора соединены с двумя активными электродами, между которыми протекает высокочастотный ток, оказывая хирургическое воздействие. В этом случае оба электрода являются активными, а пассивный электрод не используется.

3. Цель деятельности студентов на занятии:

Студент должен знать:

1. Классификацию генераторов электрических колебаний.

2.Устройство и принцип работы генератора гармонических (синусоидальных) колебаний на транзисторе.

3.Устройство и принцип работы генератора импульсных (релаксационных) колебаний на неоновой лампе.

4.Классификацию и назначение низкочастотной и высокочастотной физиотерапевтической электронной аппаратуры.

Студент должен уметь:

1.Приводить электрическую схему и объяснять принцип работы генератора гармонических (синусоидальных) колебаний на транзисторе.

2.Приводить электрическую схему и объяснять принцип работы генератора импульсных (релаксационных) колебаний на неоновой лампе.

3.Объяснять назначение и принцип работы низкочастотной и высокочастотной физиотерапевтической электронной аппаратуры

4. Содержание обучения:

1. Генераторы электрических колебаний. Разновидности генераторов.

2. Генератор гармонических колебаний на транзисторе.

3. Генератор импульсных колебаний на неоновой лампе.

4.Низкочастотная и высокочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура.

5. Перечень вопросов для проверки исходного уровня знаний:

1. Какое устройство называется генератором?

2. Приведите классификацию электронных генераторов.

3. Приведите схему генератора гармонических колебаний на транзисторе.

4. Приведите схему генератора импульсных колебаний на неоновой лампе.

5.Какая физиотерапевтическая электронная аппаратура называется низкочастотной? Высокочастотной?

6. Перечень вопросов для проверки исходного уровня знаний:

1. Какие применения имеют электронные генераторы в медицине?

2. Рассмотрите принцип работы генератора гармонических колебаний на транзисторе.

3. Рассмотрите принцип работы генератора импульсных колебаний на неоновой лампе.

4. Как получить пилообразное напряжение? Где оно применяется?

5.Приведите классификацию электростимуляторов, опишите их устройство и принцип работы.

6.Как решается проблема электродов в высокочастотной физиотерапевтической электронной аппаратуре?

7.Какова мощность используемых в электрохирургии электромагнитных колебаний?

8.В чем особенность генераторов электромагнитных колебаний, используемых в аппаратах электрохирургии?

9.Каково назначение электродов для монополярной и биполярной электрохирургии?

7. Хронокарта учебного занятия:

1. Организационный момент – 5 мин.

2. Разбор темы – 60 мин.

3.Текущий контроль знаний– 60 мин.

4. Подведение итогов занятия – 10 мин.

8. Перечень учебной литературы к занятию:

Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика. М., «Дрофа», 2008, §§ 18.5-18.8.
перейти в каталог файлов

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей