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Réopléthysmographe sur transistors. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / L'électronique au quotidien Lors de l'évaluation de l'état du système cardiovasculaire humain, la médecine et la biologie modernes utilisent largement la technique de la réoplétisme dite d'impédance (enregistrement des modifications de la conductivité électrique du corps humain). La rhéopléthysmographie est utilisée dans l'étude de la circulation centrale et périphérique. L'avantage de cette méthode est que l'étude elle-même ne modifie pratiquement pas l'état de l'objet étudié. La résistance électrique entre toutes les parties du corps humain est une résistance volumétrique complexe, dont un circuit équivalent simplifié pour le courant alternatif est illustré à la Fig. une. La capacité Se-t se produit entre les surfaces des électrodes et les tissus adjacents à la face interne de la peau. La peau, en particulier l'épithélium, a une résistivité très élevée et constitue le diélectrique des condensateurs Se-t. Les tissus situés sous la peau sont conditionnellement acceptés comme étant de structure homogène. Ils se présentent sous la forme d'éléments St et Rt. Les capacités des condensateurs Se-t dépendent des propriétés diélectriques de la peau, de son état (par exemple, de l'humidité) et de la surface des électrodes appliquées.
La valeur de la capacité est déterminée par la valeur de l'effet de polarisation, qui diminue avec l'augmentation de la fréquence. Aux fréquences supérieures à 80-100 kHz, le phénomène de polarisation n'est pratiquement pas observé et la capacité des condensateurs St est faible. Par conséquent, nous pouvons supposer que la conductivité du tissu dans la région de ces fréquences n'a qu'une composante active. Les valeurs absolues de la résistance des tissus vivants sont instables, mais dépendent d'un certain nombre de raisons souvent difficiles à prendre en compte. En conséquence, ils sont intéressants. pas des valeurs absolues de résistance, mais ses changements relatifs à partir d'un certain niveau initial. À l'heure actuelle, on peut considérer comme prouvé que la conductivité électrique des tissus vivants est principalement déterminée par le degré de leur apport sanguin. Cela est dû au fait que le sang (principalement son plasma) a une conductivité électrique très élevée. Par conséquent, par la conductivité électrique des tissus vivants à haute fréquence, on peut juger du remplissage sanguin d'organes individuels ou de parties du corps. La technique de recherche est appelée rhéoplétisme, et parfois simplement rhéographie. L'appareil décrit ci-dessous, appelé réopléthysmographe, est conçu pour étudier les modifications mineures rapides de la conductivité électrique des tissus vivants, reflétant les fluctuations du pouls dans le remplissage sanguin, ainsi que les modifications lentes (à partir de 0 Hz) du remplissage sanguin, par exemple lors de la respiration. . Un réoplétismographe est un préfixe portable sur les transistors de tout cardiographe (lors de l'enregistrement des oscillations d'impulsions du remplissage sanguin). À partir de la sortie de cet accessoire, une tension peut également être appliquée à l'enregistreur (par exemple, H373). Fréquence de fonctionnement 150 kHz. La tension de sortie est d'au moins 2 mV avec un changement de résistance de 50 ohms. de 0,1%. Les plages de fréquences de la tension de sortie extraite de la sortie 1-4 sont de 0,2 à 150 Hz et de la sortie 2-3 de 0 à 150 Hz. Diagramme schématique Le principe de fonctionnement du réopléthysmographe est illustré par un schéma bloc (Fig. 2). La zone étudiée de tissu vivant est reliée à l'un des bras du pont, alimenté en courant alternatif d'une fréquence de 150 kHz. Le pont est équilibré de manière à ce que la tension RF sur sa diagonale soit minimale.
L'évolution de la conductivité de l'objet étudié entraîne une modulation de la tension RF en sortie du pont selon la loi d'évolution de la conductivité électrique de l'objet étudié. La tension RF modulée est amplifiée et détectée. À la suite de la détection, une tension LF modulante est libérée, qui est envoyée au dispositif d'enregistrement. Le schéma de principe du réoplétismographe est illustré à la fig. 3. Le générateur RF est réalisé sur un transistor T1 selon un circuit de rétroaction capacitif. Le circuit oscillant est inclus dans le circuit collecteur du transistor, sa fréquence de résonance est déterminée par l'inductance de la bobine L1 et la capacité totale des condensateurs C2 - C3. La profondeur de la rétroaction positive dépend du rapport des capacités des condensateurs C2-C3 et de la résistance de la résistance R2. La base du transistor est mise à la masse par un courant alternatif (par le biais du condensateur C1).
Le générateur, assemblé selon ce schéma, a une stabilité à haute fréquence, la conception de ses bobines de boucle est simple et le réglage ne pose pas de difficultés, car il n'est pas nécessaire de sélectionner l'ordre dans lequel les fils de la bobine sont allumés. A partir de la bobine L1, une tension haute fréquence est appliquée au pont de mesure. A gauche, en bas selon le schéma, épaule du pont, en série avec les éléments C13R5-R7, à l'aide d'un câble blindé, l'objet à l'étude (indiqué conditionnellement sur le schéma "Patient") est connecté.A l'aide du potentiomètre R4 ("Balance"), vous pouvez équilibrer le pont en termes de composant actif, et en utilisant des condensateurs C4-C11 - pour le composant réactif. Dans des conditions réelles, des fluctuations rapides (impulsionnelles) de la conductivité électrique et des fluctuations lentes, causées, par exemple, par la respiration, sont toujours observées. L'amplitude des oscillations lentes, en règle générale, est beaucoup plus grande que l'amplitude des oscillations pulsées. Si le pont est finement équilibré, de lents changements d'oscillation peuvent entraîner un déséquilibre, qui à son tour modifiera la phase de la tension de sortie. Par conséquent, lors de l'équilibrage, le commutateur P2 est réglé sur une position où la résistance R8 est court-circuitée et l'indicateur d'équilibre (microampèremètre) est connecté à la sortie du détecteur. Les résultats de la recherche peuvent être obtenus en termes numériques. A cet effet, un potentiomètre est enclenché en série avec le "Patient" (et parfois en parallèle avec lui), en changeant la résistance dont la sensibilité de l'ensemble des voies de l'appareil est calibrée. Le plus souvent, la méthode d'étalonnage suivante est utilisée : lorsque la résistance dans le circuit "Patient" change de 0,05 ohm, l'amplitude d'enregistrement doit être de 1 cm. Pour éliminer l'influence de la résistance de contact des contacts, le schéma d'étalonnage illustré à la Fig. .3 est utilisé. Une résistance R5 est connectée en série avec le "Patient", en parallèle avec laquelle une résistance R1 est connectée à un interrupteur Vk6i, dont la résistance est 200 fois supérieure à R5. Dans le même temps, leur résistance totale est inférieure de 0,05 ohm à R5. Lors de l'étalonnage avant l'enregistrement des oscillations lentes, une résistance R5 est connectée en parallèle avec R7. Ensuite, la résistance totale du circuit est réduite de 1 ohm. La tension du pont est fournie à l'émetteur suiveur, monté sur le transistor T2, puis à un amplificateur à deux étages, réalisé selon le schéma cascode. La charge de l'amplificateur est le circuit L3C17, accordé à une fréquence de 150 kHz. Le détecteur est réalisé sur des diodes semi-conductrices D1 - D2. Grâce à l'utilisation d'un détecteur double onde, l'accessoire a une sortie symétrique. Les constantes de temps des circuits de décharge du détecteur sont choisies de telle sorte qu'après détection, des composantes de signal avec des fréquences allant jusqu'à 150 Hz soient distinguées. Du côté des fréquences inférieures, la constante de temps est déterminée par les capacités des condensateurs de transition C21 et C22 et l'impédance d'entrée des étages suivants. Avec des impédances d'entrée de 1 MΩ, la fréquence de coupure inférieure est d'environ 0,2 Hz à -3 dB. Un microampèremètre est connecté à la sortie du détecteur, en fonction de l'écart minimal de la flèche dont le pont est équilibré avant de commencer la mesure. Construction et détails Le réopléthysmographe est réalisé dans un boîtier métallique rectangulaire de dimensions extérieures 50X120X180 mm. Toutes ses pièces, à l'exception des alimentations, sont montées sur des circuits imprimés fixés au capot supérieur, qui est également un panneau avant. Sur le panneau avant, il y a: un microampèremètre, des interrupteurs Vk1 - Vk3, des interrupteurs P1, P2 et un connecteur pour connecter le câble "Patient". Le connecteur pour connecter l'appareil aux appareils d'enregistrement est situé sur le panneau arrière. Toutes les parties du réopléthysmographe sont montées sur deux circuits imprimés. Sur l'un, placé dans un écran en étain, un générateur est monté, sur l'autre - un amplificateur, un détecteur et un pont de mesure. L'appareil utilise des transistors avec V dans la plage de 30 à 50. Les bobines de boucle sont fabriquées sur des noyaux de type SB-2a, enroulés avec du fil PEV 0,1 et contiennent : bobine L1 - 200 spires, bobine L2 - 80 spires, bobine L3 - 200 spires et bobine L4 - 100 spires. L'inductance Dr1 est bobinée sur un anneau de ferrite F-600 dont le diamètre extérieur est de 12 mm et contient 200 spires de fil PEV 0,1. La résistance R4 doit être bobinée et la résistance R5 est composée de trois résistances connectées en parallèle de 27,27 et 91 ohms. Comme indicateur, vous pouvez utiliser n'importe quel microampèremètre dont la sensibilité est de 50 à 200 μA. Les exemples d'enregistrements obtenus avec le rhéopléthysmographe décrit sont illustrés à la fig. quatre.
Auteurs : V. Bolchov, V. Smirnov ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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