トランジスタの再プレチスモグラフ。スキーム、説明

トランジスタのレオプレチスモグラフ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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人間の心血管系の状態を評価する場合、現代の医学と生物学では、いわゆるインピーダンスリプレチスモグラフィ (人体の電気伝導度の変化の記録) の手法が広く使用されています。レオプレチスモグラフィーは、中枢循環と末梢循環の両方の研究に使用されます。この方法の利点は、調査自体が調査対象のオブジェクトの状態を実質的に変更しないことです。

人体の任意の部分間の電気抵抗は、複雑な体積抵抗であり、交流の簡略化された等価回路が図 1 に示されています。 XNUMX。

キャパシタンスＳｅｔは、電極の表面と皮膚の内側に隣接する組織との間に発生する。皮膚、特に上皮は抵抗率が非常に高く、Se-t コンデンサの誘電体です。皮膚の下にある組織は、構造が均一であると条件付きで受け入れられます。これらは要素 St と Rt の形で表されます。 Se-tコンデンサの静電容量は、皮膚の誘電特性、その状態（湿気など）、および適用される電極の面積によって異なります。

トランジスタのReoplethysmograph
Pic.1

静電容量の値は分極効果の値によって決まり、周波数の増加とともに減少します。 80-100 kHz を超える周波数では、分極現象は実際には観察されず、コンデンサ St の静電容量は小さくなります。したがって、これらの周波数の領域における組織の導電率には、アクティブな成分のみがあると想定できます。

生体組織の抵抗の絶対値は不安定ですが、多くの場合、考慮に入れるのが難しい多くの理由に依存します。その結果、彼らは興味を持っています。抵抗の絶対値ではなく、初期レベルからの相対的な変化。

現在、生体組織の電気伝導度は、主に血液供給の程度によって決まることが証明されていると考えられます。これは、血液 (主に血漿) の電気伝導度が非常に高いためです。したがって、高周波での生体組織の電気伝導率によって、個々の臓器や体の部分の血液充填を判断できます。この研究手法はレオプレチスモグラフィーと呼ばれ、レオグラフィーと呼ばれることもあります。

以下に説明するレオプレチスモグラフと呼ばれる装置は、血液充填のパルス変動を反映する生体組織の電気伝導率の高速で小さな変化、および例えば呼吸中の血液充填の遅い (0 Hz からの) 変化を研究するように設計されています。 . レオプレチスモグラフは、任意の心電計へのトランジスタのポータブルプレフィックスです (血液充填のパルス振動を記録する場合)。このアタッチメントの出力から、レコーダ（例：H373）に電圧を印加することもできます。

動作周波数150kHz。出力電圧は、2 オームの抵抗変化で少なくとも 50 mV です。 0,1%増加します。出力 1 ～ 4 から取得される出力電圧の周波数範囲は 0,2 ～ 150 Hz、出力 2 ～ 3 から取得される出力電圧の周波数範囲は 0 ～ 150 Hz です。

概略図

レオプレチスモグラフの動作原理をブロック図で示します（図2）。調査対象の生体組織領域は、ブリッジのアームの 150 つに接続されており、周波数 XNUMX kHz の交流電流が供給されています。ブリッジは、対角線上の RF 電圧が最小になるようにバランスが取れています。

トランジスタのReoplethysmograph
Pic.2

調査中の物体の導電率の変化は、調査中の物体の導電率の変化の法則に従って、ブリッジの出力での RF 電圧の変調につながります。変調された RF 電圧は増幅され、検出されます。検出の結果、変調 LF 電圧がリリースされ、記録デバイスに供給されます。

レプレチスモグラフの模式図を図3に示します。 1. RF 発生器は、容量性フィードバック回路に従ってトランジスタ T1 で作成されます。発振回路はトランジスタのコレクタ回路に含まれており、その共振周波数はコイルL2のインダクタンスとコンデンサC3〜C2の総容量によって決まります。正帰還の深さは、コンデンサ C3 ～ C2 の静電容量と抵抗 R1 の抵抗値の比に依存します。トランジスタのベースは、（コンデンサCXNUMXを介して）交流によって接地されています。

図3（クリックすると拡大）

この方式に従って組み立てられた発電機は、高い周波数安定性を持ち、そのループコイルの設計は簡単で、コイルリードをオンにする順序を選択する必要がないため、調整に問題はありません。

コイル L1 から測定ブリッジに高周波電圧が印加されます。スキームに従って、左側の下部、ブリッジの肩、要素C13R5-R7と直列に、シールドケーブルを使用して、調査対象のオブジェクトが接続されています（条件付きで図「患者」に示されています）。（「バランス」）、アクティブコンポーネントに関してブリッジのバランスを取り、リアクタンスコンポーネント用にコンデンサC4-C4を使用してバランスを取ることができます。

実際の状況では、電気伝導率の速い (パルス) 変動と、たとえば呼吸によって引き起こされる遅い変動の両方が常に観察されます。低速振動の振幅は、原則として、パルス振動の振幅よりもはるかに大きくなります。ブリッジが細かくバランスが取れている場合、発振の変化が遅いと不均衡が発生し、出力電圧の位相が変化する可能性があります。したがって、平衡時は、スイッチ P2 を抵抗 R8 を短絡する位置に設定し、平衡指示計 (マイクロアンメータ) を検出器出力に接続します。

研究成果は数値で得ることができます。この目的のために、デバイスの管全体の感度が較正される抵抗を変更することにより、「患者」と直列に（時にはそれと並列に）ポテンショメータのスイッチを入れます。ほとんどの場合、次の校正方法が使用されます:「患者」回路の抵抗が 0,05 オーム変化する場合、記録振幅は 1 cm にする必要があります。接点の接触抵抗の影響を排除するために、図. 3 が使用されます。抵抗R5は「患者」と直列に接続され、抵抗R1はVk6iスイッチに並列に接続され、その抵抗はR200の5倍です。同時に、それらの合計抵抗は R0,05 よりも 5 オーム小さくなります。低速振動を記録する前にキャリブレーションを行う場合、抵抗 R5 が R7 と並列に接続されます。次に、回路の総抵抗が1オーム減少します。

ブリッジからの電圧は、トランジスタT2で組み立てられたエミッタフォロワに供給され、次にカスコード方式に従って作成された3段アンプに供給されます。増幅器の負荷は、17 kHz の周波数に調整された L150CXNUMX 回路です。

検出器は半導体ダイオード D1 ～ D2 で構成されており、全波検出器を使用した結果、アタッチメントの出力は対称になります。検出器の放電回路の時定数は、検出後に最大 150 Hz の周波数の信号成分が区別されるように選択されます。低周波側から見ると、時定数は遷移コンデンサC21、C22の容量と後段の入力インピーダンスによって決まります。入力インピーダンスが 1 MΩ の場合、低域カットオフは -0,2 dB で約 3 Hz です。

マイクロアンメータは、測定を開始する前にブリッジのバランスをとる矢印の最小偏差に従って、検出器の出力に接続されます。

構造と詳細

レオプレチスモグラフは、外形寸法が 50X120X180 mm の長方形の金属ケースで作られています。電源を除くすべての部品は、フロントパネルでもあるトップカバーに取り付けられた回路基板に取り付けられています。フロントパネルには、マイクロアンメータ、スイッチ Vk1 - Vk3、スイッチ P1、P2、および「患者」ケーブルを接続するためのコネクタがあります。デバイスを記録デバイスに接続するためのコネクタは、リアパネルにあります。レオプレチスモグラフのすべての部品は、XNUMX つの回路基板に取り付けられています。スズ製のスクリーンに配置された一方には、発電機が取り付けられ、もう一方には、増幅器、検出器、および測定ブリッジが取り付けられています。

このデバイスは、V が 30 ～ 50 の範囲のトランジスタを使用しています。ループコイルは、PEV 2 ワイヤで巻かれた SB-0,1a タイプのコアで作成され、コイル L1-200 ターン、コイル L2 - 80 ターン、コイル L3 - 200 ターン、コイル L4 - 100 ターンが含まれます。

インダクタ Dr1 は、外径が 600 mm の F-12 フェライトリングに巻かれ、200 ターンの PEV 0,1 ワイヤが含まれています。

抵抗器 R4 は巻線である必要があり、抵抗器 R5 は 27,27 オームと 91 オームの抵抗を持つ 50 つの並列接続で構成されます。インジケーターとして、感度が 200 ～ XNUMX μA のマイクロ電流計を使用できます。

説明したレオプレチスモグラフで得られたサンプルレコードを図 4 に示します。四。

トランジスタのReoplethysmograph
Pic.4

著者: V. ボルショフ、V. スミルノフ。出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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