4. Общая схема получения, передачи и регистрации медико-биологической информации.

Любое медицинское и биологическое исследование связано с по­лучением и регистрацией определенной информации. Для того, чтобы получить и зафиксировать информацию о состоянии медико-биологиче­ской системы, необходимо иметь целую совокупность устройств.

Первичным элементом при этом является устройство съёма (электроды, датчики), которое непременно должно контактировать или взаимодействовать с самой си­стемой. Все остальные элементы обычно находятся обособленно от ме­дико-биологической системы и в некоторых случаях могут быть отне­сены на значительные расстояния от исследуемого объекта. Такие измерения относятся к телеметрии. Связь между устройствами съёма при этом осуществляется либо по проводам, либо по радио (радиотелеметрия).

Структурная схема измерительной цепи представлена на рис.3. Она является общей и отражает всевозможные реальные медицинские

с истемы для диагностики и исследования.

Устройство съёма преобразует информацию медико-биологического или физиологического содержания в сигнал электронного устройства. В медицинской практике используются для этой цели электроды и дат­чики. Завершающим элементом этой цепи является средство измерений, которое отображает или регистрирует информацию о биологической сис­теме в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюда­телем. Между устройством съёма и выходным измерительным прибором могут находиться элементы, усиливающие сигнал и передающие его на расстояние.

В приведенной схеме Х означает некоторый параметр биосистемы (давление крови). Буквой Y обозначена выходная информация (величина), например, сила тока на электроизмерительном приборе (mА) или смеще­ние писчика на ленте (мм) регистрирующего прибора. Для получения истинной информации необходимо знать функциональную зависимость Y = f(X).

5. Электроды для съёма биоэлектрического сигнала.

Электроды - это проводники специальной формы, соединяющие изме­рительную цепь с биологической системой. Электроды используются в диагностике, например, для съёма биопотенциалов сердца; для подведения внешнего электромагнитного воздействия, например, в реографии. Электроды могут использоваться при лечении и при электростимуляции (гальванизация, электрофорез, УВЧ-терапия и т.д.). К электродам предъявляются определенные требования:

1. Они должны быстро фиксироваться, легко сниматься.

2. Они должны обладать небольшим переходным сопротивлением элек­трод–кожа, чтобы свести до минимума потери полезной информации. В приведенной схеме (рис.4) съёма биопотенциалов (БП) ε_бп – ЭДС источника биопо­тенциалов (например, сердца); r – сопротивление внутренних тканей системы; R_КЭ – суммарное сопротивление кожи и электродов; R_ВХ – входное сопротивление усилителя.

С огласно закону Ома:

ε_бп = Ir + IR_КЭ + IR_ВХ = IR_i + IR_ВХ, где R_i = r + R_КЭ.

Чтобы увеличить падение напряжения на входе усилителя U_ВХ=IR_ВХ, необходимо уменьшить до минимума R_КЭ, так как повлиять на падение напряжения на r невозможно. Для уменьшения R_КЭ используются марлевые прокладки, смоченные физраствором или электропроводящие па­сты. При этом необходимо требование, чтобы электроды не взаимодей­ствовали с физраствором и пастой.

3. Электроды должны иметь вполне определенную поверхность, чтобы при съёме не захватывать несколько эквипотенциальных линий и тем са­мым не искажать истинную картину электрического поля.

4. Электроды во время прохождения тока не должны давать поляри­зационную ЭДС (ЭДС поляризации противоположная по знаку БП). Чтобы избежать влияния ЭДС поляризации необходимо, чтобы ЭДС поляризации была меньше БП. Для этого электроды делают из платины, нержавеющей стали и дру­гих металлов, которые плохо взаимодействуют с ионами.

Используемые электроды в медико-биологических исследованиях мо­гут быть в виде металлических пластин с клеммами, круглого электрода с присоской и клеммой – грудной электрод.

Для исследований на клеточном уровне используют микроэлектроды. Кончик его имеет диаметр 0,5 мкм. Корпус электрода является изолято­ром, внутри находится проводник в виде электролита. Такой микроэлектрод позволяет прокалывать мембрану клетки и проводить внутриклеточные исследования.