Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Гафуров Керим Абсаламович

Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма
<
Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Гафуров Керим Абсаламович. Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.03 Махачкала, 2005 159 с. РГБ ОД, 61:06-5/881

Содержание к диссертации

Введение

1. Обзор литературы и постановка задач исследования 9

1.1. Применение термоэлектрических устройств 9

1.2. Технические методы и средства для проведения теплофизических измерений 26

1.3. Анализ диагностического значения теплофизических параметров организма человека 40

1 4. Постановка задач исследования 46

2. Математические модели термоэлектрических устройств для исследования локальных температурных полей человеческого организма 48

2.1. Математическая модель работы температурного цифро-аналогового преобразователя 48

2.2. Математическая модель работы температурного аналого-цифрового преобразователя 64

3. Экспериментальные исследования термоэлектрических устройств для исследования локальных температурных полей человеческого организма 70

3.1. Описание стенда и методики экспериментальных и лабораторных испытаний 70

3.2. Результаты экспериментальных исследований температурного цифро-аналогового преобразователя 75

3.3. Результаты экспериментальных исследований температурного аналого-цифрового преобразователя 80

3.4 Экспериментальные исследования локальных температурных полей организма человека и внутренних органов животных 90

3.5. Экспериментальные исследования интегральной оценки кровоснабжения участка биоткани с учетом изменений ее теплопроводности 101

3.6. Оценка погрешностей измерений 107

4. Разработка термоэлектрических устройств для исследования локальных температурных полей человеческого организма 109

4.1. Методика измерения локальных температурных полей человеческого организма на основе применения разработанных устройств 109

4.1.1. Методика исследования локальных температурных полей мышечной ткани человека 112

4.1.2. Косвенная методика интегральной оценки скорости кровотока .114

4.2. Температурный цифро-аналоговый преобразователь ...116

4.3. Температурные аналого-цифровые преобразователи 120

Заключение 134

Литература 135

Приложения 148

Введение к работе

Развитие человеческого общества сопровождается появлением новых болезней, обусловленных ухудшением среды обитания живого, связанным, в основном, с деятельностью человека.

В этих условиях возрастают требования к методам диагностики для раннего выявления и профилактики заболеваний. Современная медицина располагает обширным набором технических средств и методов получения диагностической информации, позволяющей проводить мониторинг состояния человеческого организма с целью выявления в организме патологических состояний.

Важнейшими параметрами при мониторинге состояния человека являются температура тела, теплопроводность и теплоемкость тканей и органов. При наличии болезненных отклонений в организме (изменении структуры биоткани и интенсивности обменных процессов) меняются теплофизические параметры как на клеточном уровне, так и в больших масштабах. Получение данных параметров делает возможным с помощью исследований температурных полей определить по распределению теплового потока структуру ткани, скорость реакции на тепловые и "холодовые" воздействия, а также оценить скорость кровотока в ней, которые, в свою очередь, дают возможность для установления диагноза заболевания и выбора методики лечения.

В большинстве медико-биологических исследований при оценке жизненно важных процессов, как правило, исходят из тепло физических параметров организма человека.

Основным недостатком известных методов измерения этих параметров является то, что измеряется только температура биообъекта без измерения теплоемкости и теплопроводности. Это не дает полной картины состояния органов, тканей и человеческого организма в целом.

Таким образом, создание устройств, позволяющих проводить регистрацию температурных полей биообъекта, является актуальной задачей современного медицинского приборостроения.

Для повышения точности регистрации температурных полей человеческого организма были разработаны конструкции аппаратов на основе термоэлектрических устройств (ТЭУ).

Целесообразность применения ТЭУ обусловлена тем, что они обладают рядом преимуществ:

компактность;

широкий диапазон рабочих температур;

высокая надежность, устойчивость к ударам и вибрациям;

возможность работы в условиях невесомости или перегрузок;

экологическая чистота (не используются газы и хладагенты);

практически неограниченный ресурс работы;

бесшумность;

конструкционная пластичность;

отсутствие эксплуатационных расходов.

Целью диссертационной работы является разработка и практическая реализация термоэлектрических цифровых преобразователей и методик для исследования локальных температурных полей организма человека, позволяющих повысить точность измерений.

Для достижения этой цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка математических моделей термоэлектрических
преобразователей для исследования локальных температурных полей
организма человека.

  1. Разработка методики дискретного формирования теплового потока и дискретной оценки температуры.

  2. Разработка устройств для формирования теплового потока и анализа температурных полей органов и тканей.

  1. Разработка методики интегральной оценки кровоснабжения исследуемого участка биоткани с учетом изменений ее теплопроводности.

  2. Проведение комплекса экспериментальных исследований для подтверждения теоретических предпосылок.

6. Практическая реализация результатов работы.

В процессе решения поставленных задач были использованы принципы системного подхода, теория множеств, методы математической статистики, теория оптимизации, численные методы решения дифференциальных уравнений и их систем, методы машинной обработки экспериментальных данных.

При решении задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие новые научные результаты:

  1. Метод цифро-аналогового и аналого-цифрового температурного преобразования на основе применения двоичной и троичной логик для обеспечения требуемого потенциала теплового воздействия на конкретном участке кожи пациента с их теоретическим и экспериментальным обоснованием.

  2. Адаптация математических моделей термоэлектрических устройств для исследования локальных температурных полей человеческого организма, позволяющих осуществить разработку высокостабильных медицинских приборов для проведения диагностических и терапевтических процедур, основанных на тепловом воздействии.

  3. Методики анализа температурных полей органов и тканей человека, исходя из нестационарных процессов, реакций в области теплового воздействия.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что разработаны прецизионные устройства для исследования локальных температурных полей человеческого организма, повышающие точность измерения.

Анализ работы ТЭУ позволил создать рекомендации по оптимизации их режимов работы и использованию в медицине.

Проведенные исследования позволяют правильно оценить возможности ТЭУ, проводить целенаправленный и обоснованный их выбор.

Полученные результаты исследований нашли, практическое применение в медицинских организациях.

ТЭУ для исследования локальных температурных полей человеческого организма при непосредственном участии автора испытаны, внедрены и переданы организациям Министерства здравоохранения Республики Дагестан.

Реализация результатов работы в медицинских учреждениях повышает эффективность диагностических и лечебных методик и приводит к получению социального эффекта.

Диссертация подводит итог комплексу исследований, выполненных автором за последние 5 лет в Дагестанском государственном техническом университете (ДГТУ).

По результатам проведенных экспериментальных и клинических исследований разработаны и изготовлены макеты устройств, опубликованы статьи, получено решение о выдаче патента РФ, оформлены материалы в Роспатент.

Анализ диагностического значения теплофизических параметров организма человека

Одним из важнейших диагностических критериев оценки состояния здоровья человека являются тепло физические параметры органов и тканей, так как с их помощью можно установить наличие патологических состояний, а также биохимические процессы, происходящие на клеточном уровне [34, 42, 43, 72].

Для повышения эффективности диагностики организма проводятся исследования локальных температурных полей человеческого организма на основе изучения теплопроводности и теплоемкости тканей и органов.

Нахождение данных параметров делает возможным с помощью ряда теплофизических исследований определение структуры ткани по распределению теплового потока, оценку интегральной скорости кровотока в ней, а также определение скорости реакции на тепловые и "холодовые" воздействия [43, 72].

Основными разрабатываемыми устройствами в данной диссертационной работе являются преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма на основе измерения теплопроводности и теплоемкости органов и тканей. Данные измерения выполняются температурным цифро-аналоговым преобразователем (ТЦАП) для создания теплового воздействия на органы и ткани человеческого организма, а для регистрации реакций организма были разработаняы температурные аналого-цифровые преобразователи (ТАЦП).

Теплообмен представляет собой физический процесс и осуществляется путем теплопроводности, конвекции, теплового излучения, испарения. Теплопроводность сред и тканей человеческого организма различна. Жидкие среды по теплопроводности близки к воде, плотные ткани значительно хуже проводят тепло. Поэтому кожа и подкожная клетчатка, обладая теплоизоляционными свойствами, способствуют сохранению тепла во внутренней среде организма. Различные участки тела человека имеют неодинаковую температуру вследствие различных условий теплоотдачи. Конвективная теплоотдача характерна для ЇКИДКИХ И газовых сред, перемешивание которых и ведет к передаче тепла. Потеря тепла путем конвекции происходит в результате передвижения окружающих слоев воздуха или воды организмом.

Контактное применение теплоносителей создает значительный запас теплоты, поступающей к телу человека во время процедуры.

Используя нагреватели различной температуры, можно передавать организму или отнимать от него значительное количество тепла, оказывая существенное влияние на работу терморегуляционных механизмов.

Тепловая энергия — физический фактор, обладающий биологической активностью. Тепловое воздействие оказывает значительное влияние на энергетический баланс организма, что вызывает многообразные ответные биологические реакции. Тепловой обмен организма представляет собой единство процессов теплопродукции и теплоотдачи. Теплоотдача является физическим процессом, а теплопродукция, связанная с окислительными реакциями в тканях,— химическим. В ходе измерения теплопроводности и теплоемкости необходимо учитывать физиологическую реакцию организма человека на действие тепла и холода, которая носит многофазный характер. При раздражении кожи холодом в первый момент возникает спазм ее мелких сосудов (первая фаза реакции). В ответ на сигналы о снижении температуры колеи через механизм центральный нервно-эндокринной регуляции организма включаются механизмы несократительного термогенеза, что обусловливает ускорение обменных процессов главным образом в печени и поперечно-полосатых мышцах. Вследствие этого температура в глубже лежащих тканях и внутренних органах повышается, что в свою очередь через систему терморецепторов внутренних органов и центральную нервную систему приводит к компенсаторному увеличению микроциркуляции в коже. Увеличивается количество действующих капилляров и расширяется просвет функционирующих, что, в свою очередь, ведет к повышению теплопроводности ткани (вторая фаза реакции). Эта фаза реакции сопровождается приятным ощущением тепла, бодрости.

При очень сильном или слишком длительном холодовом раздражении активная гиперемия кожи сменяется пассивной (застойной). Ток крови в артериальных, особенно венозных, сосудах замедляется, кожа приобретает синюшный оттенок (цианоз), вследствие чего уменьшается теплопроводность тканей. Наблюдается дрожание мышц, сокращение папиллярных мышц проявляется "гусиной" кожей - вторичный озноб (третья фаза реакции). В работах ряда авторов [43, 72] показаны большие масштабы приспособительных реакций организма к холоду. В этих реакциях у человека на первое место выступает физическая терморегуляция, обеспечивающая уменьшение теплоотдачи и теплопроводности биоткани.

В свою очередь при воздействии на организм человека теплом (так же как и холодом) наблюдается спазм периферических артерий. Такую единонаправленность в ответной реакции организма на действие противоположных по силе (холод, тепло) раздражителей можно рассматривать как неспецифическую, филогенетически сложившуюся реакцию.

Под влиянием однократных общих тепловых воздействий оптимальной дозировки относительно увеличивается содержание в крови эритроцитов и лейкоцитов в результате выхода воды из сосудистого русла в ткани, что обусловливается повышением проницаемости стенки сосудов. Значительное охлаждение способствует повышению вязкости крови, а компенсаторный выход жидкости из тканей в сосуды приводит ткани к относительной дегидратации. "Холодовые" воздействия вызывают повышение тонуса поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры, тепловые - способствуют снижению мышечного тонуса, оказывают расслабляющее действие на гладкие мышцы. При исследовании внутриполостных органов, в частности почек, необходимо учитывать, что сосуды почек отвечают на температурное раздражение такой же реакцией, как и сосуды кожи. Тепловые воздействия, способствующие расширению сосудов почек, усиливают кровообращение в них и ведут к повышению теплопроводности и теплоемкости их тканей.

Математическая модель работы температурного аналого-цифрового преобразователя

В ТАЦП режим работы второго ТЭМ зависит от варианта применяемой математической логики, используемой для дискретного формирования заданного теплового воздействия [4, 31, 58, 82]. Таким образом, при разработке математической модели необходимо учитывать, что рабочий спай устройства при подключении ТЭ по принципу двоичной логики работает только на нагрев, а при применении троичной логики для управления током питания ТЭ используется и нагрев и охлаждение. Вследствие чего для обоих разработанных вариантов подключения ТЭ во втором ТЭМ ТАЦП были разработаны математические модели их функционирования. В обоих вариантах формирования заданного теплового воздействия ток, протекающий через ТЭ - постоянный, а распределение температуры достигает стационарного значения через некоторое время после включения ТЭМ / ТЦАП. В этих условиях, как правило, определяются холодильный коэффициент, холодопроизводительность и максимальное снижение температуры. Одними из важнейших свойств ТЭ является время достижения стационарных режимов его работы, т.е. быстродействие. Необходимо также учитывать, что быстродействие охлаждающих устройств играет ключевую роль, и для его нахождения надо знать переходные процессы, протекающие в ТЭ от момента включения тока до выхода в стационарный режим [4, 53, 73, 76].

В литературных источниках получены выражения, описывающие переходные процессы в ряде специальных случаев: при учете теплообмена горячих спаев с окружающей средой [82]; при учете теплообмена с боковыми поверхностями ТЭ и влияния температурных зависимостей параметров термоэлектрического материала [4, 64, 102]; при постоянном напряжении питания ТЭ [4, 51, 52]; для медленных переходных процессов [4, 36, 46, 48, 74]. Для описания характеристик ТЭ в режиме термоэлектрического нагрева предполагалось что: 1. боковые поверхности ветвей ТЭ адиабатически изолированы; 2. холодные спаи термостатированы при температуре Т0; 3. горячие спаи отдают тепло Q& разогреваемому объекту при температуре Т}\ 4. параметры вещества ТЭ не существенно зависят от температуры. Как известно [4] на рабочем спае теплоты Джоуля и Пельтье складываются, причем для большинства случаев можно полагать, что половина выделяющегося в ветви тепла Джоуля может быть отнесена к холодному спаю, половина — к горячему [68], следовательно, тепловой поток через холодный спай ТЭ исходя из [4, 6] равен где ёоё і - коэффициент термо-ЭДС холодного и горячего спаев; / - длина ТЭ; Оо,о\ - коэффициент удельной электропроводности холодного и горячего спаев; So,S] - площадь холодного и горячего спаев; %o.Xi коэффициент удельной теплопроводности холодного и горячего спаев; а через горячий спай: Для определения эффективности термоэлектрического нагрева определяется отопительный коэффициент [4], который равен отношению выделенной на горячем спае тепловой к затраченной электрической мощности: Оптимальное значение тока 7/ в этом режиме определяем, исходя из условия —- = 0: Оптимальные соотношения геометрических размеров ветвей ТЭ при известных коэффициентах электро- и теплопроводности предполагаются равными их значениям для режима охлаждения. Максимальное значение отопительного коэффициента равно Тепло, выделяющееся на горячих спаях определяется из соотношения: где г - полное электрическое сопротивление ТЭ. Для не стационарного режима работы ТЭ, примыкающего к стационарному, температура определяется функцией где Го — начальная температура при t 0, &,, — теплопроизводительность, G — масса нагреваемого объекта, CQ — удельная теплоемкость нагреваемого биообъекта. Формула (2.2.9) получена в предположении, что теплообмен боковых поверхностей ТЭ и охлаждаемого объекта с окружающей средой отсутствует, теплопроводность вещества охлаждаемого объекта велика и перепадами температуры в нем можно пренебречь. Значение Qm, определяется по формуле (2.2.8). С учетом теплообмена на спаях, время t\, необходимое для достижения заданной температуры, было получено в следующем виде: Из (2.2.10) следует, что при возрастании тока время достижения заданной температуры Т} непрерывно уменьшается. При разработке математической модели второго ТЭМ в ТАЦП, работающего по принципу троичной логики, были применены модельные приближения, описывающие нестационарные задачи термоэлектрического охлаждения за счет приближения их к стационарному состоянию [4, 8, 82, 103]. Так как температура горячего спая ТЭ, благодаря использованию вещества в состоянии фазового перехода, имеет постоянное значение, то тепловой баланс охлаждаемого тела имеет следующий вид: где QQ — хол одо производительность одного ТЭ; т - время; сп — теплоемкость вещества ТЭ; ск- теплоемкость коммутационной пластины холодного спая; g - вес вещества одного ТЭ; Go — вес коммутационной пластины холодного спая; ат - коэффициент теплоотдачи; / - поверхность теплообмена, приходящаяся на один ТЭ; ср - коэффициент, учитывающий «эффективную массу» вещества ТЭ, участвующую в охлаждении [82, 103, 105]. При интегрировании (2.2.11) с учетом (2.2.1), при этом согласно [82] коэффициент ф ие зависит от температуры холодного спая Т0, время для охлаждения ТЭ равно где то - постоянная времени ТЭ, От0 - холодопроизводительность ТЭ в конечный момент времени. Одним из главных критериев в ходе разработки устройств являлась точность получаемых данных, вследствие чего предложенные зависимости были скорректированы с учетом джоулевого тепловыделения на прослойках припоев и в коммутационной пластине холодного спая, так как в разработанных устройствах используются ТЭ с малой высотой ветвей. Таким образом, уравнение (2.2.12) примет следующий вид

Экспериментальные исследования локальных температурных полей организма человека и внутренних органов животных

Для исследования температурных полей организма человека был проведён ряд натурных экспериментов на здоровых людях, пациентах с выраженными патологическими зонами и внутренних органах животных. В частности, исходя из результатов экспериментальных данных температурных полей этих органов, расчетным путем определялись их теплоемкость и теплопроводность. Экспериментальные исследования говядины 3 проводились в теплоизолирующем процедурном кабинете, в котором поддерживалась постоянная температура окружающей среды (25 С) (рис. 3.4.1). В качестве источника тепловой нагрузки применялся опытный образец ТЦАП 1, подключенный к блоку управления 4, питание на которое подавалось источником питания 5. Измерение температуры проводились медь константановыми термопарами 2. Для измерения термо-ЭДС, вырабатываемого термопарами использовался универсальный ампервольтомметр ФЗ0 б класса точности 0,05. Исследования теплопроводности говядины проводились по следующей схеме.

Опытный образец ТЦАП I был установлен на вырезанной из полости животного мышечной ткани 3. Блоком управления 4 на нижнем спае первого ТЭМ ТЦАП 1 была сформирована температура 40 С. В течение 10 минут термопарами 2 измерялась температура, говядины на определенном расстоянии от места воздействия (табл. 3.4.1-3.4.2). На основе экспериментальных измерений для коэффициента теплопроводности говядины получено значение / =0,45 Вт/мК, которое совпадает со значением приведенным в работах Э.И. Гуйго и др [95]. Для проведения экспериментальных исследований температурных полей мышечной ткани человека в области почек в теплоизолированном процедурном кабинете (температура окружающей среды поддерживается постоянной 25 С) (рис. 3.4.3) были проведены серии экспериментов на пациентах с нормальным функционированием почек и с выраженными патологическими изменениями. В качестве источника тепловой нагрузки применялся опытный образец ТЦАП У, подключенный к блоку управления 7, питание на который подавалось источником питания 8. Измерения температуры проводились медь-константановыми термопарами 2. Измерения термо-ЭДС, вырабатываемого термопарами, проводились универсальным ампервольтомметром Ф30 6. Для снятия общей температурной картины объекта исследования был использован тепловизор ТВ-04 «Кет» 5 с датчиком измерения температуры 4. Для выбора наиболее адекватного режима воздействия на тело пациента наряду с тепловыми воздействиями проводились и "холодовые" (с понижением температуры относительно температуры тела). Для анализа температурных полей в ходе исследования проводилась съемка тешювизионной картины процесса исследования (рис. 3.4.4-3.4.7).

Измерния проводились по следующей схеме. Опытный образец ТЦАП 1 устанавливался в область расположения почки 3. Блоком управления 7 на нижнем спае первого ТЭМ ТЦАП 1 была вначале сформирована температуры 40 С, а затем через некоторое время 5 С. В течение 10 минут термопарами измерялась температура тела на определенном расстоянии от места воздействия (табл. 3.4.7-3.4.6). Данные по обследованию пациентов с нормальным функциональным состоянием почек и с выраженными патологическими изменениями показали ощутимое различие в параметрах коэффициента теплопроводности (КоРм=0А9 Вт/мК; =0,37 Вт/мК). В плане исследования локальных температурных полей сердечнососудистой системы человека были проведены измерения косвенным методом интегральной оценки кровоснабжения исследуемого участка биоткани с учетом изменений ее теплопроводности. Экспериментальные исследования проводились на предплечье правой руки пациента без выраженных патологий сердечно-сосудистой системы. Измерения проводились в теплоизолированном процедурном кабинете, в котором поддерживалась постоянная температура окружающей среды (20 С) (рис. 3.5.1). Для подачи теплового воздействия использовался опытный образец ТЦАП 1, подключенный к блоку управления 10, питание на который подавалось источником питания 11. Для измерения температуры использовались медь-константановые термопары 2, термо-ЭДС с которых измерялась универсальным ампервольтомметром ФЗО 14. Снятие параметров сердечно-сосудистой системы проводилось под нагрузкой 3 (механическая работа левой рукой с тяжелым предметом -нагрузкой 5) с помощью электрокардиографа 12 (рис. 3.5.2), данные на который подавались с трех стандартных отведений 4 — 7 и шести грудных 8. В месте измерения температуры параметры скорости кровотока измерялись доплеровским прибором 13 (рис. 3.5.3), данные на который поступали с датчика 9.

Методика исследования локальных температурных полей мышечной ткани человека

В ходе проведения исследований температурных полей человеческого организма была разработана методика измерения температурных полей мышечной ткани и внутренних органов человека (рис. 4.1.1.1). Данные измерения необходимо проводить при следующих условиях: температура окружающей среды в пределах 20 - 25 С; помещение для исследований должно быть с низким уровнем перепадов температуры; место приложения ТЦАП необходимо смазать теплопроводящей пастой для лучшего контакта с кожей пациента; температура теплового воздействия, формируемого ТЦАП должна отличаться не более чем на +5 С, от температуры места приложения датчика; температура "холодового" воздействия, формируемая ТЦАП, должна быть не менее чем на 10 С ниже температуры окружающей среды; место наложения ТЦАП необходимо выделить маркером и измерительной линейкой отложить от него в область проекции исследуемого органа заданные интервалы (2 см, 4 см, 6 см, 8 см, 10 см); измерение температуры в контрольных точках, выделенных маркером, необходимо проводить через определенные интервалы времени (2 мин, 4 мин, 6 мин, 8 мин, 10 мин). С помощью полученных данных специализированным программным обеспечением на ПЭВМ вычисляется коэффициент теплопроводности и теплоемкости в области исследований, по которому можно оценить состояние соответствующей физиологической системы. В ходе теплофизических исследований температурных полей сердечнососудистой системы человека была разработана методика косвенной интегральной оценки скорости кровотока (рис. 4.1.2.1). Данные измерения необходимо проводить при следующих условиях: температура окружающей среды в пределах 20 - 25 С; помещение для исследования необходимо выбрать с низким уровнем перепадов температуры; место приложения ТЦАП необходимо смазать теплопроводящей пастой для лучшего контакта с кожей пациента; температура теплового воздействия, формируемая ТЦАП, должна быть не более чем на 5 С выше температуры места приложения датчика; измерение температуры необходимо проводить через определенные интервалы времени (1 мин, 2 мин, 3 мин, 4 мин, 5 мин); использование нагрузки зависит от медицинских показаний конкретного пациента; при использовании нагрузки измерение температуры необходимо проводить непрерывно. С помощью полученных данных специализированным программным обеспечением на ПЭВМ вычисляется интегральная скорость кровотока в исследуемом участке биоткани.

В устройстве исследования локальных полей человеческого организма для формирования дозированного теплового или "холодового" воздействия был разработан ТЦАП. На рис. 4.2.2 схематически показан один из вариантов разработанной конструкции ТЦАП, внешний вид которой изображен на рис. 4.2.2. Конструкция устройства содержит изготовленный из теплоизолирующего материала (например, пенопласт, эпоксидная смола и др.) цилиндрический корпус 6, внутри которого расположен ТЭМ Д его нижний спай непосредственно соприкасается с объектом воздействия 4, а верхний спай термостатируется кристаллическим веществом 3, находящимся в состоянии фазового перехода. Таким образом, ТЭМ 2 всегда работает для компенсации теплового потока с ТЭМ 1. Кроме того, ТЭМ 2 позволяет скомпенсировать воздействие в случае, если температура окружающей среды будет нестационарной. Для формирования заданного значения теплового потока на каждый ТЭ подается фиксированное оптимальное значение тока. Коммутация ТЭ осуществляется посредством ключевых устройств, соединенных с источником питания. Сигналы на ключевые устройства поступают непосредственно с ПЭВМ. Вследствие чего, для формирования дозированного теплового воздействия программным обеспечением ПЭВМ подается цифровой код, соответствующий необходимому набору цифровых разрядов для получения заданной величины теплового потока (2.1.2-2.1.3). Для повышения точности формируемая температура задается относительно вещества, находящегося в состоянии фазового перехода и имеющего, с помощью ТЭМ 2, стабильную температуру.

Похожие диссертации на Термоэлектрические цифровые преобразователи для исследования локальных температурных полей человеческого организма