Міністерство Освіти та Науки України
ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Радіофізичний факультет
Кафедра радіоелектроніки
КУРСОВІ ЗАВДАННЯ < p> З курсу: Аналогова схемотехніка
На тему
Дослідження схем визначення емоційного стану людини
Виконала: ст. гр. РБ-99-1
Дубіна О. Л.
Перевірив: ст. викл. каф. РЕ
Груздов В. Є..
Дніпропетровськ
2003
Реферат
Курсове завдання: 16 стор. , 3 рис., 4 літ. джерел.
емоційний стан ЛЮДИНИ, електроди, ОПІР ШКІРИ, ПРИСТРІЙ регістрації,
МЕДИЧНА ІНФОРМАЦІЯ, ДОСЛІДЖЕННЯ, МАКЕТ.
В даній роботі надано основні теоретичні дані щодо дослідженняемоційного стану людини. Згідно з теорією розроблений макет для вищевказаного дослідження, а саме - дослідження зміни опору шкіри людини взалежності від її емоційного стану. Також надані рекомендації та методичнівказівки щодо роботи зі розробленим макетом.
ЗМІСТ
Вступ
4
1.Основні теоретичні відомості
5
2.Робота приладу
9
3.Постановка задачі
10
4.Вібір схеми
11
5.Конструкція макету
12
6.Завдання для підготовки до роботи
13
7.Порядок виконання роботи
14
Висновки
15
Список використаних джерел < p> 16
ВСТУП
В даний час розвиток електроніки та найближчих галузей допомагаєнауково-технічному прогресу в медицині. Медицинських електроніка займаєтьсярозробкою, виробництвом та застосуванням електроних пристроїв і можерозвиватися тільки у міцній співдружності та взаєморозумінні лікарів таінженерів.
Розповісти про досягнення електроніки в галузі медичної техніки,конкретно про можливість визначення емоційного стану людини - мета цієїроботи.
1. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Класифікація пристроїв знімання медичної інформації.
Пристрої знімання медичної інформації забезпечують отриманнясигналів, пов'язаних з тими чи іншими явищами, що відбуваються в живійорганізмі. Пристрої знімання - перехідна ланка між досліджуваним організмомі наступними пристроями підсилення сигналів, їх відображення, реєстрації,обробки і т.д.
Проблема знімання медичної інформації є першою, яканеминуче виникає при контакті лікаря та інженера на стику медицини татехніки. Для того, щоб отримати достовірний результат при вимірюванні іреєстрації, об'єктивно відображає суть процесів, що відбуваються ворганізмі, зробити правильний висновок при постановці діагнозу або продослідженні емоційного стану людини, необхідно чіткопредставляти принципи, роботу і методику застосування пристроїв зніманняінформації, переваги й недоліки їх різних конструкцій.
Всі медичні параметри, що підлягають виміру і реєстрації, можнарозділити на дві групи: вимірювані безпосередньо і вимірювані побічно.
До першої групи належать, наприклад, вимірювання температури тіла,біоелектричних потенціалів. Знімання цих величин здійснюється за допомогоювідповідних пристроїв, які безпосередньо сприймають віддосліджуваного організму зміни тих чи інших параметрів: механічногопереміщення, температури, електричного потенціалу.
До другої групи параметрів відносяться такі, які самі по собі неможуть бути виміряні або проведення подібних вимірів утруднене, алевимірювання яких призводять до змін інших показників, більш зручнихдля вимірювань. Очевидно, потрібно звернути особливу увагу на встановленняпервинних залежностей між параметрами, що цікавлять дослідника,і фактичними вимірюваними непрямими показниками.
Незалежно від особливостей конкретних технічних реалізацій допристроїв знімання інформації можна пред'явити ряд загальних вимог. Вониповинні забезпечити:
- отримання стійкого інформативного сигналу;
- максимальну перешкодозахищеність;
- зручність розміщення в необхідному для вимірювання місці;
- відсутність побічно - дратівної або іншої дії на організм;
- можливість стерилізації (без зміни характеристик) і багаторазового використання.
Всю сукупність різних пристроїв знімання медичної інформації доцільно підрозділити лише на дві великі групи (рис. 1): це електроди і датчики (перетворювачі).
Рис. 1. Класифікація прістроів регістрації медіцінської информації.
Електроди - це провідники спеціальної форми, за допомогою яких частинаелектричного кола, складена з проводів, з'єднується з іншою частиноюцього ланцюга неметалічного типу провідності (наприклад, з тією чи іншоючастиною тіла, органом, поверхнею шкіри і т.д.). Електроди найчастішевикористовуються для знімання електричного сигналу, реально існуючого вдосліджуваному організмі. Вони просто виконують роль контакту, здійснюючивідведення електричного сигналу без втрат, що залежить від якості контактуміж електродом і тією частиною організму, з якої від стикається.
До електродів, як елементів знімання медико - біологічної інформації,зазвичай висувають специфічні вимоги:
- вони повинні швидко фіксуватися і зніматися;
- володіти низькою вартістю;
- володіти високою стабільністю електричних параметрів;
- еластичністю при достатньої механічної міцності;
- не давати артефактів і перешкод;
- не чинити дратівної дії.
Датчик - (перетворювач медичної інформації ) - пристрій знімання інформації, що реагує своїм чутливим елементом на вплив вимірюваної величини, а також здійснює перетворення цього впливу у форму, зручну для подальшого посилення, реєстрації, обробки і т. д.
Тип і конструкція датчика залежать від виду необхідного перетворення,тобто визначаються конкретними фізичними уявленнями вхідногонеелектричної сигналу і вихідного електричного, а також залежать відумов роботи датчика.
Електроди
Найважливішим загальним вимогам, які ставляться до різних електродів,є вимога мінімуму втрат корисного сигналу, особливо наперехідному опорі електрод - шкіра, яке потрібно прагнути зробитинайменшим. Величина перехідного опору залежить від типу металу, зякого виготовлений електрод, властивостей шкіри, площі її зіткнення зелектродом і від провідності провідної середовища між ними.
Перехідний опір зменшується зі збільшенням площіконтакту електрод - шкіра. Перехідний опір між чистою сухою шкіроюі електродом вимірюється сотнями кіло. Для його зменшення між шкірою іелектродом зазвичай прокладається марлеву серветку, змоченуфізіологічним розчином. При цьому перехідний опір знижується додесятків кіло. Останнім часом частіше застосовують спеціальні проводятьелектродні пасти, які дають кращий результат, ніж прості електроліти.
Існує безліч типів металевих електродів. В якостіматеріалу для їх виготовлення застосовуються золото, платина, срібло,паладій, нержавіюча сталь, сплави з іридію та інші метали і хімічніз'єднання. Причому, питання про вплив металу і способу обробки нахарактер одержуваних результатів до цих пір залишається предметом постійноїдискусії.
Конструкції і характеристики електродів залежать багато в чому від цілей їхзастосування.
За призначенням електроди поділяються на чотири групи:
1) для одноразового використання (в кабінетах функціональної діагностики і т.д.);
2) для тривалого, безперервного спостереження (в умовах палат реанімації, інтенсивної терапії);
3) для динамічного спостереження (в умовах фізичних навантажень, у спортивній медицині);
4) для екстремального застосування (в умовах невідкладної терапії, швидкої допомоги).
Для короткочасного використання застосовується так званий електрод - присосок. Цей електрод забезпечений гумовим балончиком, який дає можливість просто і достатньо надійно прикріпити електрод у потрібному місці. Однак такий електрод не можна використовувати для тривалої реєстрації через недостатню герметичності та можливих крововиливів в шкіру і підшкірну клітковину.
Для довготривалої реєстрації застосовується паста спеціального складу, що не викликає роздратування шкіри, і частіше застосовуються тарілкоподібні електроди.
Похибки пристроїв реєстрації інформації.
Похибки пристроїв реєстрації інформації - одне з ланок у загальномуланцюга помилок вимірів, що залежать від ряду технічних і специфічнихпричин.
Розрізняють похибки, пов'язані з:
А) зміною фізичних параметрів навколишнього середовища;
Б) індивідуальними особливостями організму (варіанти струкрути і складутканин, наприклад);
В) неточним виконанням процесу вимірювання фізичних параметрів організму
(кріплення, орієнтація та узгодження датчика з об'єктом, обробка шкіри іт.д.);
В) недосконалістю вимірювальної системи.
В даний час на представляється возмодним дати точнухарактеристику окремих складових повної похибки вимірюванняфізіологічних параметрів.
2. РОБОТА прилад для визначення емоційного стану ЛЮДИНИ.
Прилад для визначення емоційного стану людини застосовують услідчій практиці. Було встановлено, що брехня і заперечення провинизлочинцями супроводжується нервовим напруженням, що ведуть до різнихфізіологічним явищ: підвищення кров'яного тиску та ін
Сучасні пристрої дозволяють приблизно в 85% випадків вірнооцінювати відповіді. Прилад складається з комплекту чутливих вимірювальнихприладів, підключених до датчиків тиску. Еластичний браслет з такимдатчиком, закріплений вище ліктя, дозволяє реєструвати на самописцізапис зміни пульсу і тиску. Датчик, що розміщується на рівні грудей,дозволяє реєструвати ритм дихання. Однак у радіоаматорського практицізначно простіше реєструвати зміна опору шкіри на кистях рукабо на зап'ясті. Електроди у вигляді електропровідних смужок шириноюприблизно 20 мм за допомогою липкої стрічки прикріплюють до шкіри (зап'ястя, долоні,чола) на відстані 10-15 мм. Випробуваному ставлять серію питань, на яківін повинен дати відповіді «так» і «ні». Розшифрувавши запис на самописці або завідхилення стрілки приладу, визначають реакцію організму на правильнівідповіді і на свідомо помилкові.
Схема (рис.) спрощеного приладу має високу чутливість,дозволяє відзначати навіть слабке хвилювання досліджуваного у разі навмисногобрехні і реагує на зміну опору шкіри. У звичайному станіопір шкіри складає 3 ... 100 кОм, а під впливом збудженнязмінюється приблизно на 5%.
рис. 2. Схема визначення емоційного стану людини.
До вихідних затискачів пристрою підключають гальванометр або самописець.
Чутливість приладу регулюють резистором R1. Пристрій придатне дляорганізації психологічних тестів і вікторин.
3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ
Згідно з раніше вказаним, існує способів регістрації медичноїінформації. Для їх дослідження необхідно було розробити та виготовитиекспериментальний макет, на якому було б можливо проводити дослідженняпринципу їх роботи.
Крім того необхідно було розробити методичні вказівки щодо визначенняємоційного стану людини на цьому макеті.
4.ВІБІР СХЕМИ
Виберемо нескладну схему для визначення емоційного стану людини, якаскладається з чотирьох транзисторів, п'яти резисторів постійного опору, однорезистора зі змінним опором, електролітичного конденсатора тамікроамперметра (Рис.14).
рис. 2. Схема визначення емоційного стану людини.
Для того, щоб можна було за допомогою мікроамперметра, вмонтованим намакет, вимірювати великі за значенням струми, необхідно шунтуваті цеймікроамперметр.
Було отримано, що опір шунтуючого резистора неохідно було взятипримірно у 12 разів менше, ніж опір R6 тому, що опір самогомікроамперметра у даному випадку незрівняно малий порівняно з опором в 10кОм.
Це особливість даної схеми, яка була врахована підчас виконаннярозробки лабораторного макету для визначення емоційного стану людини.
5.КОНСТРУКЦІЯ МАКЕТ
Конструктивно макет виконаний у виді набору пластин розмірами 110х80мм.
Одна з пластин є лицьовою частиною макета. Вона у свою чергу міститьдві пластини: верхня - ламінованій поліетилен, нижня - ДВП. У них уставленізалізні розйомі верхнім діаметром 8 мм, нижнім - 6мм.
Друга пластина - друкована плата, виготовлена з фольгованогогетинакс, з вітравленімі доріжками за допомогою хлорованого заліза
(FeCl3). Для кращого контактування на доріжки нанесений припой.
Третя пластина є підставкою під макет, передбаченої щоб уникнутиконтакту плати зі сторонніми предметами. Вона виконана з ДВП поперечнимрозміром 3 мм.
доріжки на платі з лицьовою частиною макета з'єднані дротінкамідовжиною 30-50 мм і діаметром 0,5 мм.
Усі пластини з'єднані і закріплені за допомогою чотирьох болтіврозмірами 4х40 мм із потайною голівкою і шістнадцяти гайок відповідногодіаметра.
Таким чином, метод виготовлення макета - друкована плата з елементаминачіпного монтажу.
Рис. 3. Схематичне зображення лицьової частини макета.
6.ЗАВДАННЯ ДЛЯ ПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ
При підготовці до виконання даної лабораторної роботи студентиповинні:
1. Вивчити теоретичний матеріал, даний в теоретичних відомостях.
2. Ретельно вівчіті інструкцію для роботи з даним лабораторним макетом, яку я приводжу нижче:
- виконати необхідні з'єднання для дослідження схеми даної мікросхеми, підключивши до входу А проводи з електродами;
-- перед закріпленням електродів на тілі (лобі, долонях, наприклад) піддослідного необхідно на вибране місце закріпленя єлектродів накласти марлеву серветку, змочений фізіологічнім розчином. (Також можка використати будь-який електроліт, але краще електропровідну пасту).
- в місце накладення серветки з розчином необхідно накласти електроди та закріпити їх лентою, що прітісне щільно електроди до тіла;
- підключити "вихід" на макеті до при ладу, який Сможе зафіксуваті зміну емоційного стану піддослідного. (Це може бути осцилограф).
- задаючи піддослідному питання, відповіді на які експеріментатореві відомі заздалегідь, визначити, наскільки коректно працює даний прилад;
Після даної перевірки піддослідному можна задавити вже будь - які інші питання та слідкувати за відхиленням стрілки мікроамперметра, який вмонтовано в макет.
3. Підготувати відповіді на контрольні питання, поміщені наприкінці даного керівництва.
4. Заготовити звіт по даній лабораторній роботі, для чого
- повторити опис лабораторної установки і порядок роботи з нею.
- без допомоги теорії, на основі результатів лабораторної роботи візначіні зімні, які відбуваються з піддослідним післе задавання того чи іншого питання, тобто визначити, що саме відбувається з опором шкіри в той час, коли піддослідній намагався сказати неправду, і як саме змінюється струм, поданий на мікроамперметр схеми.
7.Порядок ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Уключіті лабораторну установку, установити напругу живлення - Їжак =
6 В.
2. Прикріпити необхідним чином, як визначено за інструкцією, електроди до тіла людини.
3. Дослідити зміну емоційного стану людини в лабораторній роботі пристроєм, представленим на рис. 3.
4. Визначити, що саме відбувається з опором шкіри в той час, коли піддослідній намагався сказати неправду, і як саме змінюється струм, поданий на мікроамперметр схеми.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що таке пристрій регістрації медичної інформації?
2. Основні проблеми регістрації медичної інформації.
3. Класифікація медичних параметрів.
4. Як саме впливає зміна опору шкіри на здібність ії проводити електричній струм?
ВИСНОВКИ
В результаті виконаної курсового завдання виготовлено лабораторниймакет, який виявився працездатним. Розроблені та надані рекомендації іметодичні вказівки щодо виконання дослідження на цьому макеті.
Список використаних джерел
1. Зельдин Е. А. Цифрові інтегральні мікросхеми в інформаційно-вимірювальної літературі. -Л.: Энергоатомиздат, 1986.-276 с.
2. Каган Б. М. Електронні обчислювальні машини і системи.
-М.: Енергія, 1979. -525с.
3. Жуковський В.Д. Медичні електронні системи. М., «Медицина»,
1976р.
4. Звегенцев В.Н. Принципи побудови інформаційних систем оперативного лікарського контролю. М., «Наука», 1978 р.
-----------------------
Пристрої регістрації медіцінської информації
Сенсори (перетворювач) < p> енергетичні
електроди
біокерувальні
активні
пасивні
