CC BY
9
УДК 621.317.39:536.55
СТАШУК В. Д., ТАРАПУН В. А.
ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ЧОТИРЬОХЕЛЕКТРОДНОГ СХЕМИ ВИМ1РЮВАННЯ ЕЛ ЕКТРОШII ЕДАН С НИХ ПАРАМЕТРШ БГОЛОГ1ЧНИХ ОБЧКПВ
Описано генератор для електр<им1 гедансних вишрювань бюлопчних об'екттв, що дозволяе окремо вишрювати отр шири 1 шдшырних бютканин Наведено результата його випробувань.
Електро1мпедансш ви\прювання бюлопчних об'екпв виконуються з метою д1агностики, наприклад, в електр<импеданснш томографп 1 термограф«. Електроди, до яких щдключаються генератори, розташовуються на поверхш бюоб'екта. Втпряш величини струм1в 1 напруг використовують для реконс-трукци розподдлу провщностей всередшп бюоб'екта, що дозволяе робиги висновки про анатом1чну будову та про наявшсть тих чи шших патолопй.
Вгешрювання електрймпедансних характеристик внутршпих бюлопчних тканин ускладнюе те, що отр шири значно перевищуе отр тдширних тканин. Звичайно цю проблему вир1шують, застосовуючи складеш електрода, що складаються з зовюшнього електрода у вигляд! ильця 1 внутриинього електрода [1]. Щоб задати певну величину струму, що пропускають через гадширну бютканину, до активного електрода пуцслючають генератор струму, вих1дний огар якого мае бути значно бшьшим за огар шири. Якщо при цьому до вим1рювального електрода вв1мкнути вольтметр з вхщним опором, що значно перевищуе огар шири, вш буде вим!рювати напругу на гадширнш бютканиш. Такий пщхщ до розв'язання проблеми втпрювання електро^мпедансних характеристик мае значш техшчш трудношд, пов'язаш з необхщюстю застосування прсцизшних генератор1в струму з великим вихад-ним опором. Осильки вихщний огар генератора мютить емшсть кабелю, що з'еднуе генератор з електродом, а вим1рювання виконують на частотах у десятки илогерщв, що обумовлено особливостями протткання струму в бю-тканинах [2], досягти високого вихщного опору дуже важко. В [3] запропо-новано схему генератора, що дозволяе задавати напругу на активному електрода 1 вим1рювати його струм. Це усувае необхщюсть застосування прсцизшних генератор1в струму, а також вплив емносл кабелю, осильки генератор мае малий вихщний огар. Цей генератор задае напругу на активному електрода, тобто на поверхш шири, тода бажано мати можливклъ задавати вим1рювальну напругу безпосередньо на дослщжуванш бютканиш. 3 щею метою нами було розроблено 1 випробувано генератор [4], що дозволяе
Сташук В. Д., Тарапун В. А.
83
задавати напрут безпосередньо на тдшюрнш бютканиш, вишрювати цю напругу, а також напругу i струм активного електрода, що дае змогу роздыь-но визначати як ¿мпсданс бютканини, так i ¿мпеданс шюри.
Рис. 1
Схему генератора зображено на рис. 1. Вона складаеться з видного шд-силювача DA1, тдсилювача активного електрода - втпрювача струму електрода DA2. шдсшповача зворотного зв'язку DA3, активного електрода АЕ1 i вим1рювального електрода BEI. Onip R моделюе onip шюри, а г - onip гадш-KipHOï бютканини. Керуюча напруга U\ подасгься на вмд генератора i надхо-дить до нешвертуючого входу операщйного шдсшповача (ОП) DA1, а на його швертуючий вх1д подасгься напруга U2 з виходу шдсшповача зворотного зв'язку. За умовою R* - Ri i = R2 напруга на вихода шдсилювача DA1
U3=^(l\-U2). (1)
Ця напруга подаегься на не1нвертуючий вхщ ОП2. Осюльки швертую-чий вхщ цього пщсилювача вв1мкнено до активного електроду, на ньому встановлюегься також напруга U3. Ця напруга долиться м!ж опором шюри R i опором бютканини г. ГНдсилювач DA3, на якому з1брано повторювач на-пруги, мае великий вхщний onip, тому напруга U2 практично дор1внюе на-npy3i на б10тканию, а саме:
R + r
3 (1) i (2) знаходимо
U 2 =
R7
R
(3)
+ 1 \Ri+R2
Якщо Н2 >>Я], маемо С/2 = СД. Таким чином, напруга на бютканиш мало В!др1знясться в1д напруги, що подаегься на вхщ генератора. Це дае змогу задавати напругу на дослщжувашй бютканиш. Аналопчно можна встанови-ти напругу и2 на протилежному кшщ д1лянки бютканини за допомогою електродав АЕ21ВЕ2.
Струм в бютканиш протнсае через активний електрод АЕ1 1 дат через еталонний резистор Яп вшиирювача струму електрода БА2. Тому цей струм знаходимо як /' = ([/4 - Ь\ )/R0 . Тода можна розрахувати огар бютканиш!
U2 Г = ■——
■U 2
-и.
и4-и3
(4)
1 отр шюри
R = = R и г-и г
i °U4-U3
(5)
Bei напруги, що входять до формул (4) i низькоомних виходах генератора.
(5), зручш для вим1рювання на
Таблщя 1
/, Ü2, и3г UА, R, К?, RJR г Rр, Гр/Г
кГц мВ мВ мВ кОм кОм % кОм кОм %
0,2 33,5 6568 6940 99,0 97,7 -1,3 517,5 500,7 -3,2
2,0 48,5 5117 7922 10,1 10,0 -1,0 97,5 96,1 -1,4
2,0 50,0 4936 5206 100,0 100,6 0,6 1008 1030 2,2
2,0 34,0 6930 7125 199,1 196,6 -1,3 1008 969 -3,9
20 90,0 1010 6197 0,99 0,98 1,0 97.5 96,5 -1,0
20 61,0 3490 5390 9,94 10,03 0,9 191,5 184 -3,9
20 44,0 4878 5403 50,8 51,2 0,8 509,3 486 -4,8
20 46,0 4625 4881 100,0 99,5 -0,5 1008 999 -0,9
20 27,0 6082 6245 199,1 206,5 3,7 1008 961 -4,7
50 91,4 1036 6345 0,994 0,991 -0,3 97,5 95,9 -1,6
100 92,8 1085 6529 0,994 1,013 1,9 97,5 94,8 -2,8
200 47,6 640 3560 0,994 1,043 4,9 97,5 92,6 -5,0
Випробування генератора проводились з метою визначення можливос-тсй для застосування для електро1мпедансних вшпрювань. Для цього опори R i г, що ¡мпують опори шири i бютканини вщповадно, вибирались у широких межах величин. KpiM цього, робоч1 частота також вибирались у широких межах. Проводились ви.\прювання напруг U2, С/3, U4 i за формулами (4) i (5) розраховувались опори R i г. Щ ж опори втпрювались цифровим омметром з похибкою не прше 0,5%. Результата вимфювань i розрахунив зведено у табл. 1, в яий наведено робочу частоту /, ви\нряш напруги U2, U3, U4, вимь ряш омметром величини onopiB R i г, розраховаш за результатами вим1рю-вань напруг величини цих onopiB Rp и гр, а також подаш у вщсотках похибки цих onopie в]дносно вим1ряних омметром величин onopiB.
Одержат експериментальн1 дан! дозволяють зробига висновок, що описаний генератор може забезпечити роздшьне вим1рювання onopiB шири i пщширно! б1отканини до 200 кОм з похибкою не прше 5% у даапазош частот вад 200 Гц до 200 кГц.
Б1БЛЮГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Rosell, ColominusJ., Riu P., Pallas-Areny R., Webster J. G. Skin impedance from 1 Hz to 1 MHz // ШЕЕ Trans. Biomed. Eng.- 1988,- Vol. BME-35.- P. 649-651.
2. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник / Березовский В. А. и др.- Киев : Наук, думка - 1990 - 224 с.
3. Zhu О., Lionheart W. R. В., Lidgey F. J., McLeod С. N., Paulson К. S„ Pid-cockM. K. An adaptive current tomograf using voltage sources I I IEEE Trans. Biomed. Eng.- 1993,-Vol. BME-40.-P. 163-168.
4. Сташук В. Д., Тарапун В. А. Генератор для элеюроимпедансных измерений биологических объектов // Заявка на патент Украины № 98020632 от 5.02.98.
Надшшла до редколегп 5.03.98.
УДК 621.372.852
РЕПА Ф. М.
МАЛОГАБАРИТНИЙ Ф1ЛБТР 3 ПЕРЕСТРОЙКОЮ НВЧ НА П1ДВИЩЕНИЙ РШЕНЬ ПОТУЖНОСТ1
Наведено результата дослщжень дворезонаторного з магштною перестройкою НВЧ фшьтра на тдвшцений piвeнь потужносп. Система охолодження феритово! пласти-ни, яка використовуеться, дозволяе розширити можливосл структури без злачного попршення и eлeктpoдинaмiчниx характеристик.
86
О Репа Ф. М.
