Датчики для измерения температуры и двигательной активности

В качестве термочувствительных элементов для биомедицинских измерений температуры обычно используются терморсзисторы различных типов, включаемые в частотно-задающую схему ЧМ-генератора. Широкое применение терморезисторов объясняется их малыми размерами, надежностью, простотой измерительной схемы. Терморезисторы изготавливаются из смеси окислов марганца, кобальта, меди, никеля, платины, иридия и имеют самую различную конструкцию.

Схема температурного генератора для измерения температуры тела биотелеметрическим методом изображена на рис. 3.13. Температурный генератор представляет собой симметричный мультивибратор, в одно из плеч которого включен терморезистор R_r Изменение сопротивления R_T под влиянием температуры приводит к изменению частоты следования импульсов. Для выделения первой гармоники выходной сигнал подастся на фильтр нижних частот. Для компенсации погрешности измерений от изменения температуры окружающей среды используют различные схемные и конструктивные методы.

В ряде радиотелеметрических систем для измерения температуры применяется схема ЧМ-генератора, изображенная на рис. 3.14 [35]. В качестве температурного датчика служат сопротивление запертого коллекторного перехода транзистора, микротерморезисторы из платино-иридиевой проволоки с добавкой эпоксидной смолы и другие термозависимые элементы. Результаты измерения температур представляются в аналоговой или дискретной форме. Точность измерения температуры обычно не превосходит 0,1°С.

Двигательная активность (ДА) живого организма может быть оценена различными способами. Наиболее простыми и распространенными методами определения ДА у человека являются измерения суммарной сократительной деятельности сердца за определенный промежуток времени и подсчет общего числа шагов за день.

Суммарная сердечная деятельность оценивается с помощью сумматора пульса, блок-схема которого изображена на рис. 3.15. Электрические потенциалы сердца ЭКГ (зубцы — R) усиливаются усилителем с полосой пропускания 0,5…20 Гц и поступают на формирующее устройство ФУ, с выхода которого снимаются импульсы стандартной амплитуды и длительности. В счетчике подсчитывается число импульсов за промежуток времени, определяемый реле времени.

Рис. 3.14.

Рис. 3.15.

Измерение ДА по числу шагов производится в обычных условиях с помощью различных шагомеров. Работа шагомера основана на принципе маятника, движение которого регистрируют все вертикальные перемещения тела. В результате шагомер фиксирует не только шаг и бег, но и другие резкие движения туловища (наклоны, повороты и др.), поэтому шагомер дает весьма грубую оценку двигательной активности. Конструируется шагомер обычно на базе часового механизма с несколькими стрелками.

Существуют и другие типы датчиков двигательной активности: потенциометрические, индуктивные, пьезоэлектрические, контактные и др. В качестве примера на рис. 3.16 изображена конструкция емкостного датчика ДА, предназначенного для регистрации двигательной активности человека и животных. Датчик представляет собой переменный конденсатор, состоящий из двух полукруглых латунных пластин, помещенных в герметичный пластиковый корпус — цилиндр, наполненный маслом. При движении биообъекта пластины поворачиваются относительно друг друга на угол 0, изменяя емкость конденсатора, который включен в схему ЧМ-генератора.