ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

Тема: «ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ТКАНИ»

МОТИВАЦИЯ ЦЕЛИ. Импульсные токи нашли широкое применение в медицине как стимуляторы нервно-мышечной системы. Поэтому необходимо знать физические характеристики электрических импульсов и приборы, используемые в качестве генераторов импульсного тока.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ. Осциллограф, генератор прямоугольных импульсов.

ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Параметры импульсного тока: амплитуда, период, частота, длительность импульса.

2. Назначение осциллографа.

3. Понятие об устройстве и принципе работы мультивибратора.

4. Влияние релаксационных колебаний различных видов на биологические ткани.

5. Законы Дюбуа-Реймона, Вейса-Лапика.

6. Понятие об электростимуляторах биологических тканей. Оптимальные параметры стимуляции.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Колебания, отличные от синусоидальных, называют релаксационными. Примером релаксационных колебаний являются импульсные токи.

В настоящее время в медицине используются электрические импульсные сигналы с лечебной и диагностической целью. Применение электрических импульсов основано на их способности оказывать стимулирующее воздействие на биологические ткани, нервно-мышечный аппарат, центральную нервную систему.

Электрическим импульсом называется кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. Повторяющиеся импульсы называют импульсным током.

Для электростимуляции используют импульсы различной формы: прямоугольные, трапецевидные, треугольные, экспоненциальные, колоколообразные, ступенчатые, пилообразные и др. (рис. 1).

Рис. 1.

Обычно импульсы следуют периодически с периодом Т, которому соответствует частота повторения (рис. 2) .

Рис. 2.

Отношение периода Т к длительности импульсов t называют скважностью: .

Величина, обратная скважности, есть коэффициент заполнения:

t

Рис. 3.

Приведенные на рис. 1 импульсы идеализированы. Реальные импульсы искажены, что выражается обычно в замедлении нарастания и убывания импульса, а также в спаде его плоской вершины. Реальные импульсы характеризуются следующими основными параметрами (рис. 3):

1) амплитудой импульса А,

2) длительностью импульса t_u, обычно определяемой на уровне 0.1 А,

3) длительностью фронта импульса t_Ф, временем нарастания импульса от 0.1 до 0.9 А,

4) длительностью среза импульса от 0.9 до 0.1 А - t_ср ,

5) спадом вершины импульса DА.

Во многих случаях для изменения формы прямоугольных импульсов применяют дифференцирующую или интегрирующую цепь. Эти названия связаны с тем, что при подаче на вход этой цепи напряжения, изменяющегося во времени как некоторая функция U = f(t), напряжение на выходе будет меняться приблизительно как её производная или как интеграл от этой функции.

Простейшая дифференцирующая цепь состоит из последовательно включенного конденсатора C и параллельно включенного резистора R. Если на вход цепи подан прямоугольный импульс напряжения (U =const), то напряжение на выходе U=IR, т.е. повторяет по форме экспоненциальные импульсы при зарядке и разрядке конденсатора.