Датчики

Датчики (у медицині) - спеціальні технічні пристрої, що перетворюють одні фізичні явища в інші в еквівалентних величинах.
В медицині і біології частіше застосовують датчики, що перетворюють механічне зміщення, інтенсивність світла, температуру та інші фізичні величини в електричні сигнали. Датчики зазвичай малого розміру, невеликої ваги, дають можливість вести телеметричні спостереження і реєстрацію, дозволяють вимірювати малі і швидко змінні величини. Всі датчики по конструкції і принципу перетворення вхідного сигналу в електричний поділяються на динамічні та статичні.


Рис. 1. Термопара (1) і термобатарея (2)

Рис. 2. Схема електродинамічного сенсора: 1 - тяга; 2 - рухомий магніт; 3 - індукційна котушка; 4 - керуюча пружина. Рис. 3. Схема ємнісного датчика Хансена: 1 - вихідний кабель; 2 - ізоляція; 3 - нерухома пластина конденсатора; 4 - рухома пластина конденсатора; 5 - місце прикладання тиску

Рис. 4. Схема механоэлектронного датчика (механотрон): 1 - гнучка металева діафрагма; 2 - стрижень; 3 - рухливий анод; 4 - сітка; 5 - катод; 6 - металева оболонка, поєднана з анодом. Рис. 5. Схема фотоелектричного датчика: 1 - фотокатод; 2 - анод

Серед динамічних датчиків широко використовуються п'єзоелектричні і електродинамічні. П'єзоелектричні датчики використовують для реєстрації різних процесів, пов'язаних з переміщенням і вібрацією частин тіла (пневмографія, пульсография, механокардиография, сфигмография). До динамічних датчикам відноситься і термопара, яка використовується для вимірювання температури органів і тканин (рис. 1).
Електромагнітні датчики (рис. 2) використовують для реєстрації різного роду переміщень частин тіла (баллістокардіографія, динамокардиография).
Статичні датчики, на відміну від динамічних, мають зовнішнє джерело живлення. Будучи керованим елементом електричної ланцюга, вони перетворюють незначний вплив від об'єкта великий вихідний електричний сигнал. Керованими елементами схеми можуть бути опір, індуктивність і ємність. У відповідності з цим розрізняють датчики резисторні (омічні), індуктивні та ємнісні.
До омічним датчиків відносяться вугільний мікрофон; тензометр для реєстрації напруг; термістор для реєстрації температури. У пристрої останнього використаний принцип зміни опору оксидів деяких важких металів при зміні температури, що дозволяє визначати її з високим ступенем точності.
Найчастіше використовують ємнісні датчики, що володіють високою чутливістю до різного роду переміщень і працюють на зміні ємності конденсатора при зміні відстані між пластинами. Ними користуються для реєстрації різних переміщень, що виникають в органах і тканинах,- переміщення кінцівок, руху крові по судинах, кров'яного тиску (рис. 3).
До особливих видів датчиків відносяться механоэлектронный - механотрон (рис. 4) і оптікоєлектроний - фотоелектричний (рис. 5), засновані на зміні густини потоку електронів між електродами електронної лампи або транзистора. У механотронах це досягається зміною відстаней між рухомим анодом і катодом. Вони дуже чутливі і використовуються для реєстрації механічних коливань дуже малої амплітуди (пульсація клітин, коливання стінок капілярів). Як фотоелектричного датчика використовують фототранзистор або фотоелемент, який реєструє зміни щільності світлового потоку, що виходить від об'єкта або проходить через нього (фотометрія різних тканин при їх гістологічному дослідженні, оксигемометрия - визначення насичення крові киснем).