Информационно-измерительные системы для оценки электрических параметров биологических объектов (методология и научно обоснованные технические решения)

• Автор: Демин, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 374 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Перечень использованных сокращений
Введение
Глава 1. Методы и технические средства, применяемые для получения 23 информации об электрических свойствах биообъектов
1.1 Живая материя, как сложный нелинейный объект
1.1.1. Электрические потенциалы
1.1.2. Электрические токи
1.1.3. Электрические сопротивления (проводимости)
1.2. Кожный покров человека
1.2.1 Структура и основные свойства кожного покрова
1.2.2. Модели кожного покрова
1.3. Особенности измерения электрических параметров
биообъектов
1.4. Классификация технических средств, применяемых для
получения информации об электрических свойствах биообъектов
1.5 Методы измерения биоимпедансометрии
Выводы и постановка задач исследования
Глава 2. Структуры ИС для оценки с повышенной достоверностью 62 электрических свойств биообъектов
2.1. ИС, работающая совместно с платой сбора данных ПЭВМ
2.1.1 Функциональная схема ИС
2.1.2 Область применения ИС
2.1.3 Алгоритм работы ИС и режимы измерительной цепи
2.2 ИС с жесткой логикой работы
2.2.1 ИС с ИГЗМ и измерением тока короткого замыкания
2.2.2 ИС с ИГЗМ воздействующим попеременно двумя разными 76 значениями электрической мощности
2.3 Перспективные типы ИС, обеспечивающие определенность 78 энергетического режима измерения
Выводы по главе
Глава 3. Функциональные узлы ИС оценки электрических параметров 83 биообъектов
3.1. Входной мультиплексор 8
3.2 Функциональный узел, обеспечивающий получение режима 87 холостого хода
3.3 Функциональный узел, обеспечивающий получение режима 92 короткого замыкания измерительных электродов
3.4 Источник заданной электрической мощности
3.4.1.1 Области использования измерительных генераторов
заданной электрической мощности
3.4.1.2. Основные требования к измерительным генераторам 104 заданной электрической мощности
3.4.1.3. Классификация измерительных генераторов заданной 109 мощности
3.5 Реализация ИГЗМ с УИН для ИС, работающей под
управлением ПСД
3.6 Устройство деления двух электрических напряжений
3.7 Функциональный узел преобразования и ввода в ПЭВМ 122 измерительной информации
3.8 Управление работой функциональных узлов
Выводы по главе
ГЛАВА 4. Исследование аналоговых измерительных генераторов 127 заданной электрической мощности
4.1 Анализ технических возможностей структур генераторов 127 заданной электрической мощности.
4.2 Элементы и узлы измерительных генераторов заданной
электрической мощности
4.3 Структурные методы улучшения основных характеристик- 148 измерительных генераторов заданной электрической мощности.
4.4 Моделирование функциональных узлов измерительных 155 генераторов заданной электрической мощности
4.5 Погрешности аналоговых генераторов заданной электрической 163 мощности
4.6.Экспериментальные исследования многодиапазонного ИГЗМ
4.6.1 Описание конструкции
4.6.2 Влияние значения и характера сопротивления нагрузки на 171 метрологические характеристики разработанного генератора
4.6.3 Особенности организации и технические возможности 180 структур ИГЗМ, работающих в ИС с программным управлением через платы сбора данных ПЭВМ
4.7 Методика инженерного проектирования генераторов заданной 181 электрической мощности с делительными устройствами
4.8 Изменение полярности напряжения у генераторов заданной
мощности и структуры квазигенераторов
4.9 Компьютерное моделирование ИГЗМ с УИН на основе АПН
4.9.1 Моделирование ИГЗМ с перемножением сигналов
4.9.2 Моделирование ИГЗМ с делением сигналов
Выводы по главе
Глава 5. Исследование цифровых измерительных генераторов заданной 198 электрической мощности
5.1 Математические модели цифровых измерительных генераторов 199 заданной электрической мощности
5.2 Описание предложенной структуры ИГЗМ
5.3 Анализ влияния параметров однокристальных микро-ЭВМ на 207 технические характеристики ИГЗМ

электрического тока, то ток будет неизменным и дополнительная поляризация и заряд на емкостях будут несколько меньше. Генератор электрической мощности обеспечивает стабильное значение внешнего теплового возмущения, вносимого в систему. Поэтому режим заданной электрической мощности является единственным режимом, при котором в объект измерений вносится стабильное и повторяемое энергетическое возмущение.
При подключении к биоткани источника внешней электрической энергии действует полярный закон раздражения. Он состоит в том, что в момент замыкания цепи постоянного тока возбуждение в нерве или мышце всегда возникает только под катодом, а в момент размыкания — только под анодом (сформулирован Э. Пфлюгером [2]). Так как при скачкообразном включении источника напряжения от анода и замыкании электродов накоротко мы наблюдали резкое увеличение интегрального значения тока в некоторых локальных зонах на кожном покрове, что, вероятно, связано с действием полярного закона возбуждения, то при подключении источника внешней энергии эти процессы, наверное, можно наблюдать на электроде, выполняющем функцию катода (это положение нуждается в дополнительной проверке). Пока можно только предположить неэквивалентность воздействия на измерительный электрод сигналов разных полярностей.
При воздействии постоянной электрической мощностью значение электрического сопротивления в установившемся режиме, будет характеризовать степень гидратации эпидермиса кожного покрова в зоне измерений. Г идратация в какой-то степени есть параметр, имеющий индивидуальную норму и изменяющийся в зависимости от психического состояния. Поэтому сопротивление, измеренное в режиме заданной постоянной мгновенной мощности, по всей вероятности, характеризует психофизиологическое состояние данной локальной зоны по сравнению с другими зонами данного организма.
Значение электрического сопротивления кожного покрова колеблется в зависимости от психического состояния в течение времени. Так в зависимости