المحاضرة الحادية عشر
الأربعاء، كانون الأول 17, 2014
9:42 AM
| 67 |
مراجعة عن المحاضرة السابقة:
تحدثنا عن مراحل الترشيح.
تحدثنا عن المرشحات الممكن استخدامها، مرشح تمرير منخفض ومرشح تمرير عالي.
يمكن استخدام مرشح مانع حزمة ضيقة، بهدف إذا كان تردد خطوط الشبكة موجودا 50 هرتز فنستطيع حذفه بشكل خاص.
مرحلة مضخم العزل، الهدف الرئيسي التخلص من الحلقات الأرضية، التخلص من أي تيار تسربي ناتج عن ربط دارة تحصيل الإشارة بدارات القياس اللاحقة.
عملية الربط بين النقاط الأرضية (بهدف الأمان) تولد إشارات بترددات عالية من رتبة الميللي فولت وتشوه الإشارة الحيوية المطلوب تسجيلها.
عندما يكون النظام مربوطا بالحاسب، فيكون هناك نقطتين أرضيتين، تشابهية ورقمية، يسبب الربط بينهما أيضا إشارات ضجيج، ولذلك يجب أن يكون العزل بينهما تام.
المحاضرة الجديدة:
طرق العزل:
العزل التشابهي.
مضخم العزل الرقمي: يعتمد في بنيته على المحول (جهد إلى تردد) فتقوم بتحويل إشارة الجهد إلى إشارة رقمية يمكن نقلها بسهولة بين أجزاء الدارة.
من أمثلة تقنية العزل التشابهية:
العزل باستخدام المحولة أو باستخدام العناصر الضوئية،
الحالة الأولى يتم نقل الإشارة بصورة تحريضية، يتم تعديلها بواسطة مطال الإشارة الحيوية. ويستخدم مبدأ ضرب إشارة الحامل مع الإشارة المطلوب نقلها.
كلما كان التردد عالي، فيكون حجم المحولة المستخدمة ذات حجم أصغر. ولذلك يتم تحميل الإشارة على تردد حمل عالي. ثم يتم نقلها على الملفات لمحولة صغيرة نسبيا (بسبب التردد العالي).
دارة فك التعديل، موجودة في دارة الاستقبال بحيث نستحصل الإشارة الحيوية.
وبذلك يتم الفصل بشكل تام للإشارة الحيوية عن إشارات المعالجة.
غالبا في هذه المحولات يتم استخدام الترددات من 400 لـ 900 كيلو هرتز كنبضات مربعة.
التقنية الثانية (الطريقة الضوئية):
تستخدم الرابط الضوئي (مرسل مع مستقبل)، يهمنا أن يكون الرابط من النوع التشابهي حيث أن خرج المستقبل يكون تشابهي يتم تعديله وفق الإشارة الحيوية ثم يتم تحويل الإشارة إلى رقمية.
مشكلته الأساسية هي الخطية والاستقرارية كونها تابعة للزمن ولدرجة الحرارة.
لكن يمكن تحسين الأداء في حال استخدام عنصري نبض متماثلين من حيث المواصفات.
يفضل في التصميم أن تكون مرحلة الدخل تستخدم تغذية معزولة عن التغذية التي تغذي الدارات اللاحقة.
نستخدم محولة تمتاز بتيار تسربي صغير جدا، وعادة ما يستخدم محولات دي سي معزولة.
الحل الثاني هو استخدام البطاريات والتي تؤمن نقطة تغذية معزولة عن النقطة الأرضية.
| 68 |
استخدام الربط البصري يعطي مرونة في توضع الأجزاء، وأيضا استخدام البطاريات يعطي مرونة.
الحماية من الصدمة، عزل الغلفاني، نتعرض لهذه المشكلة في غرف الجراحة أو الاسعاف، خاصة عندما نستخدم جهاز الصدمة الكهربائية أو أدوات الجراحة. حيث يمكن أن تنتقل الإشارة عبر الالكترودات إلى نظام تسجيل الإشارة الحيوية.
في حال تسببت أجهزة الصدمة إلى تلف الأجهزة الكهربائية عندها قد تتضرر دارة العزل (أو بعض المراحل في الدارة الالكترونية) وقد يشكل ذلك خطرا على صحة المريض.
الحل الأساسي هو استخدام عناصر تحديد الجهد، يتم وضعها بين نقاط التسجيل والأرضي.
في حالة العمل الطبيعي تكون هذه العناصر دارة مفتوحة لا تؤثر على عمل الدارة نهائيا.
إذا زاد الجهد عن جهد العتبة يصبح العنصر دارة مغلقة وتعمل قصر لخط الأرض (مثل زينر). وبالتالي يتم حماية الدارة وبالتالي جسم المريض.
العناصر الممكن استخدامها هي (الديودات، ديود زينر، أنابيب التفريغ الغازية)
الثنائيات (الديودات) المتوضعة على التفرع: جهد الفتح لها هو 0.6 فولت، مما يؤمن حماية من الجهد العالي، إذا تطلب الحماية من جهود أعلى من ذلك يمكن أن نضيف ديودات على التسلسل.
السيئة لها هي أن عملية النقل غير حادة 100% وبالتالي لن تكون عملية القصر مباشرة. التغير المتدرج هذا (في ميزة الديود) يسبب تشويه في الإشارة الحيوية في المطالات القريبة من 300 ميللي فولت.
| 69 |
عنصر زينر: تعطي جهد انهيار أعلى بالمقارنة مع الديودات، نختاره حسب التطبيق، نختار زينرين متعاكسين، نستفيد منها في حالة وجود جهود عالية بالاتجاهين (نستفيد من وصل زينزين على التعاكس).
الميزة أن مميزتها تكون أسرع من مميزة الديود التقليدي.
أنبوب تفريغ الغاز: الأكثر استخداما بالنسبة لمضخمات الإشارة الحيوية، أنابيب من غاز النيون صغيرة الأبعاد (قليلة التكلفة) مميزتها بالنسبة للاتجاهين متناظرة (على عكس الديودات). عندما يكون الغاز خامل ضمن الانبوب يكون هناك قطع تام، عند الوصول إلى جهد الانهيار يصبح الغاز ناقل، وتصبح الدارة مغلقة. حالة التمرير تكون عند 50-60 فولت؟؟
مع وجود عناصر الحماية، تظهر بعض الجهود على دارة المضخم الأولي ممكن أن تكون من رتبة عالية بالنسبة للمضخم، يمكن استخدام مرحلة حماية أخرى لتقليص التيار المار عبر المضخم التفاضلي.
فكرة ثانية: تحدثنا عن الحماية من الجهود العالية (الصدمات الكهربائية). الآن نتحدث عن مرحلة حماية الدخل: الهدف الأساسي منها زيادة الحساسية السلبية لإشارات النمط المشترك (زيادة النسبة CMRR) بالنسبة للمضخم، ويتم ذلك عن طريق أخذ إشارة النمط المشترك وربطها عن طريق تغذية عكسية إلى مرحلة الدخل على غمد الحماية لإشارات الدخل. مما يقلص تأثير إشارات النمط المشترك على الإشارات الحيوية.
إذا كانت أسلاك الدخل دون حماية فتظهر سعات طفيلية، واستخدام الطريقة السابقة يقلص بشكل كبير من السعات الطفيلية.
يتم ربط نقطة الربط المشترك عن طريق مضخم عاكس إلى النقطة المرجعية على جسم الإنسان مما (يرفع؟؟) نسبة ربط النمط المشترك لدارة التضخيم.
الأنظمة المقادة بالرجل اليمنى كنقطة مرجعية (لا يجوز على اليسرى لأنها أحد نقاط مثلث آينتهوفن).
مرحلة التضخيم مرحلة أساسية، وبشكل خاص المضخم الأولي، لها تأثير كبير على جودة الإشارة الناتجة، أي خلل في تصميمها يسبب عرض إشارة ضجيج.
تؤثر بشكل كبير على جودة ومحتوى الإشارة الحيوية، يؤثر على تشخيص الحالة المرضية.
من الميزات الضرورية لدارة التضخيم: عرض الحزمة، الحساسية، المجال الديناميكي، نسبة الربح، نسبة رفض النمط المشترك، أمان المريض أولا وآخرا.
انتهت المحاضرات!!!
| 70 |
رامي قباني 