На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Преобразователь для измерения давления спинномозговой жидкости

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 24.06.2012. Сдан: 2011. Страниц: 9. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РФ
ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра: « Приборостроение, метрология и  сертификация» 

      Допустить к защите
        «_____»________200__г.                                                                                       

      Руководитель__________ 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине:
«Измерительные  преобразователи и схемы их включения» 
 

Тема  курсовой работы:
«Преобразователь  для измерения давления спинномозговой жидкости» 

Проект  выполнил студент Стародубцева Ольга Леонидовна
шифр 070366 группа 41-ИД  УНИИ ИТ     
Специальность    200402
Курсовая  работа защищена с оценкой   ______________
Студент         __________________/ ФИО/
Руководитель __________________/ФИО/
Члены комиссии ________________/ФИО/
                 ________________/ФИО/ 
 
 

Орёл, 2010 г
ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Факультет УНИИ  ИТ Кафедра ПМиС
 
Специальность «Инженерное дело в медицине и  биологической практике»  200402
 
ЗАДАНИЕ
по  курсовой работе студента Стародубцевой Ольги Леонидовны
 
1. Тема курсовой  работы     Преобразователь для измерения давления спинномозговой
  жидкости
 
   2. Исходные данные
 
   3. Срок сдачи студентом  законченной работы   
   4. Содержание расчетно-пояснительной  записки (перечень  подлежащих разработке  вопросов)
     Введение 1 Медико-биологическое  описание объекта исследования; 2Обзор  преобразователе 3 Анализ преобразователей и выбор оптимального 4 Медико-технические  требования; 5 Расчет основных параметров преобразователя (со схемой включения); 6 Расчет  погрешностей преобразователя; Заключение. Список использованных источников.
     
5. Перечень графического  материала (с точным  указанием обязательных  чертежей)
-обзор возможных типов преобразователей, обеспечивающих преобразование  заданных физических величин  – 1 лист формата А1;
- расчет погрешностей – 1 лист  формата А3; - конструкция  преобразователя – 1 лист формата  А3;
- схема включения преобразователя  – 1 лист формата А2;
-графики  функций преобразования преобразователя  – 1 лист формата А2;
-медико-биологическое  описание объекта исследования  и обоснование необходимости  разработки преобразователя -1 лист  формата А2.
 
5. Дата выдачи задания:.----------------------------------------------------           
             
Руководитель-----------------------------------------------------------------
                                                                               (подпись руководителя)
            
  Задание принял  к исполнению--------------------------------------
                                                                                (подпись студента) 
 
 
 
 

     
       Аннотация        В данной курсовой работе рассмотрен устройство регистрации ЭЭГ двухканальное. Работа включает в себя медико-биологическое обоснование, обзор преобразователей; анализ преобразователей и выбор оптимального, медико-технические требования, предъявляемые к устройству.
       Рассмотрена конструкция преобразователя и  схема его включения.
       Рассчитаны  основные параметры преобразователя  и погрешности.
       Курсовая  работа включает 1 листа формата А1, 3 листа формата А2 и два листа формата А3. Пояснительная записка занимает 26 листов формата А4.
31-ИД 070366 КР  по дисциплине ИПиСВ «Преобразователь для измерения давления спинномозговой жидкости»
  Фамилия Подп Дата
Разраб Стародубцева       Лит Лист Листов
Пров Давыдова              
                  ОрелГТУ ПМиС
Н контр      
Зав каф Подмастерьев    
 
     Содержание
     Введение                                                                                                      5
    Медико-биологическое обоснование                                                  6
    Обзор датчиков давления                                                                     10
    2.1 Упругие  элементы                                                                           10
    2.2 Тензометрический  преобразователь                                            12
    2,3 Емкостной  преобразователь                                                         14
    2.4 Индуктивный  преобразователь                                                    15
    2.5 Пьезоэлектрический  преобразователь                                         16
     3 Анализ преобразователей давления  спинномозговой жидкости       18
     4 Медико-технические требования                                                          19
     5 Расчет параметров и характеристик выбранного преобразователя  20
         5.1 Расчет параметров преобразователя                                            20
         5.2 Расчет погрешностей                                                                     24
     Заключение                                                                                               25
     Список  используемых источников                                                         26                        
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение
     Различные преобразователи неэлектрических  величин в электрические прочно заняли свое место во многих областях человеческого знания, и уж тем  более — в медицине. Трудно представить  современного врача, занимающегося  диагностикой различных заболеваний  и их лечением, не опирающегося на огромное число достижений таких наук как  радиоэлектроника, микроэлектроника, метрология, материаловедение. И хотя, преобразователи являются одной из самых медленно развивающихся областей медицинской электроники, да и всей электроники в целом, подавляющее большинство диагностических и терапевтических приборов и систем прямо или косвенно содержат множество самых разных преобразователей и электродов, без которых, подчас немыслима работа этой системы.
       В данной курсовой работе рассмотрены  преобразователи для измерения давления спинномозговой жидкости. Для измерения давления были созданы различные приборы, основанные на нескольких биофизических принципах. Каждая разновидность таких приборов, называемых манометрами, имеет свои недостатки и преимущества, связанные с методом измерения, способами обработки полученной информации. И до сих пор существует множество вопросов в области измерения давления: поиск новых способов измерения, ускорение измерений, повышение точности и повторяемости результатов. 
 
 
 
 

     1 Медико-биологическое обоснование
     Измерение давления спинномозговой жидкости является важной процедурой при диагностике  опухолей и отеков головного мозга, определением гипер- и гипотензионных синдромов. Также давление спинномозговой жидкости напрямую связано с внутричерепным давлением.
     Наш головной мозг окружен со всех сторон жидкостью, в которой он находится  во взвешенном состоянии. Такое положение  предохраняет ткань мозга от внешних  воздействий и травм. Жидкость, окружающая головной мозг, называется цереброспинальной  жидкостью или ликвором и находится в желудочках головного мозга (рис. 1). Внутричерепное давление создается давлением ликвора. Нормальный уровень внутричерепного давления во многом определяет здоровье и самочувствие человека.
     
     Рисунок 1 – Желудочки головного мозга.
1. Левое полушарие головного мозга.  2. Боковые желудочки.  3. Третий желудочек. 4. Водопровод среднего мозга.  5. Четвертый желудочек.  6. Мозжечок.  7. Вход в центральный канал спинного мозга.  8. Спинной мозг.
Повышение внутричерепного давления может  возникать при увеличении количества ликвора, при этом ликвор начинает оказывать  повышенное давление на головной мозг. Это бывает при увеличении притока  крови к головному мозгу (расширение артерий головного мозга) или  при набухании (отеке) ткани головного мозга, при перераспределении ликвора в результате вытеснения его из некоторых мест, например опухолью. Все это может быть следствием перенесенной черепно-мозговой травмы, менингита или энцефалита, врожденных особенностей строения головного и спинного мозга. Когда повышенное внутричерепное давление держится длительно, ткань головного мозга сдавливается и уменьшается в объеме, а пространство, заполненное жидкостью, увеличивается. Такое состояние называется гидроцефалией.
     Определение ликвородинамических нарушений  при различных органических страданиях головного мозга имеет существенное   значение в клинической практике. Между тем в оценке ликворной  гипо- и гипертензии при различного рода органических процессах данные разных авторов расходятся. Так, нижняя граница нормы давления ликвора  в положении лежа, по литературным данным, колеблется от 80 до 100  и даже 120  мм вод. ст.; верхний уровень  нормы ликворного давления   оценивается  в пределах от 120 до 200 мм.   Отсутствие единого мнения о границах нормы  ликворного давления затрудняет общий  подход к вопросам диагностики и  лечения гипер- и гипотензионных синдромов.
     Для сопоставления уровня ликворного давления с клиническими показателями у практически здоровых лиц и у больных с органическими и функциональными заболеваниями нервной системы, был применен метод анализа по перфокартам. Проведен анализ 1467 историй болезни за 1960— 1965 гг. Все обследуемые (мужчины в возрасте от 19 лет до 31 года) разделены на 2 группы. В 1-ю группу (588 лиц без органических заболеваний нервной системы) вошло 244 практически здоровых, 81 страдающий психопатией, 263 больных неврозами (неврастения, истерия, невротические состояния). Во 2-ю группу с органическими заболеваниями центральной нервной системы (всего 879 человек)  отнесены 161 больной шизофренией, 139 с последствиями органических заболеваний головного мозга (нейроинфекций, васкулитов, интоксикаций) и 579 с последствиями закрытой черепно-мозговой травмы. Обследуемые каждой группы по уровню ликворного давления   были   разделены на 3 подгруппы; с давлением 99 мм и ниже, 100—199 мм и 200 мм и выше. Ликворное давление измеряли манометрической   трубкой   через   1—2 мин. после люмбального прокола, после расслабления мышц больного во избежание получения неправильных результатов в связи с натуживанием и эмоциональным фактором. Пункцию производили   натощак   в   положений больного лежа. Результаты измерения ликворного давления у обследуемых обеих групп представлены в табл. 1. 

Таблица 1. Распределение обследуемых по уровню ликворного давления.
 
Уровень ликворного давления (мм. вод.  ст.)
     1-я  группа      2-я  группа
Практически здоровые Страдающие  психопатией Больные неврозами всего Страдающие  шизофренией С последствиями  органических заболеваний ЦНС С последствиями  закрытой травмы мозга всего
99 и ниже 43/17,6 26/32,1 59/22,4 128/21,7 47/29,1 26/18,7 62/10,7 135/15,3
199-100 190/77,8 53/65,4 199/75,6 442/75,1 108/67,0 106/76,2 428/73,9 642/73,0
200 и выше 11/4,6 2/2,5 5/2,0 18/3,2 6/3,9 7/5,1 89/15,4 102/11,7
Итого 244 81 263 588 161 139 579 879
 
ПРИМЕЧАНИЕ: числитель – абсолютное число  больных, знаменатель – процент.
    Г и п о т е н з и я. Как видно из таблицы 1, ликворное давление  99 мм. вод. ст. обнаруживалось у 21,7 % лиц без органических заболеваний центральной нервной системы, в том числе у 17,6% практически здоровых; в то же время, по мнению большинства авторов, этот уровень этот уровень находится за пределами нижней границы нормы и характеризует внутричерепную гипотензию. Возникает вопрос, можно ли отнести к патологическому ликворному синдрому уровень давления, определяемый у 21,7% лиц без органических заболеваний центральной нервной системы или у 17,6% практически здоровых.
 
     Таблица 2. Уровень низкого ликворного давления.
Уровень ликворного давления (мм. вод. ст.)      1-я  группа      2-я  группа
Практически здоровые Страдающие  психопатией Больные неврозами всего Страдающие  шизофренией С последствиями  органических заболеваний ЦНС С последствиями  закрытой травмы головы      всего
99-80 79-60
59-40
23 20
-
21 5
-
47 12
-
91 37
-
31 12
4
     17      9
     -
     41      18
     3
89 39
7
Итого 43 17,6%
26 32,1%
59 22,4%
128 21,7%
47 29,1%
     26      18,7%
62 10,7%
135 15,3%
 
    Как видно  из таблицы 2, у ряда обследуемых 1-й  и 2-й группы отмечено значительное снижение ликворного давления. Особого  внимания заслуживает снижение давления у практически здоровых  и больных  неврозами до 80-60 мм, что обычно принимается  за проявление резкой гипотензии и, по мнению ряда авторов, требует неотложных терапевтических мероприятий/
     Статистические  данные показывают, что при диагностике неврологических заболеваний и нарушениях работы мозга определение давления спинномозговой жидкости ставится одной из главных задач. Разработка преобразователя для измерения давления является актуальной проблемой медицины, так как современные методы, такие как  люмбальная пункция, являются очень болезненными и рискованными для пациента. 

     2 Обзор преобразователей для измерения давления спинномозговой жидкости
     Давление  люмбальной жидкости определяется во время проведения люмбальной пункции. После введения пункционной иглы, давление определяется по вытекшей жидкости. В измерительных преобразователях основным элементом являются упруги чувствительные элементы, по деформации которых можно судить об изменении давления. Принцип действия всех измерительных преобразователей давления жидкости основан на измерении деформации упругого чувствительного элемента (УЧЭ).  

     2.1 Упругие чувствительные элементы
     Упругие чувствительные элементы используются в качестве первичного преобразователя давления. Чувствительный элемент, воспринимающий измеряемое давление, представляет собой упругую оболочку, которая обычно выполняется в форме тела вращения, причем толщина стенки оболочки существенно меньше ее внешних размеров. Под действием измеряемого давления упругая оболочка деформируется так, что в любой точке оболочки возникают напряжения, уравновешивающие действующее на нее давление
     Преобразователи в зависимости от конструкции чувствительного элемента делятся на трубчатые, мембранные и сильфонные.
     Мембрана (рис. 2, а) представляет собой упругую пластину в форме диска, жестко закрепленную по наружному контуру, прогиб которой определяется действующим на нее давлением.
     

     Рисунок 2- Основные типы УЧЭ 

     Мембранная  коробка (рис. 2, б) состоит из двух гофрированных мембран, герметично соединенных по наружному контуру, что соответственно увеличивает ее прогиб под действием давления.
     Сильфон (рис. 2, в) имеет форму тонкостенного цилиндра, боковая поверхность которого гофрирована с целью увеличения его прогиба под действием давления. При большой глубине вытяжки гофр сильфона становится идентичным батарее последовательно соединенных мембранных коробок.
     Трубчатая пружина (рис. 2, г) представляет собой тонкостенную трубку, ось которой искривлена по дуге окружности. В отличие от предыдущего трубчатая пружина под действием давления разгибается, а ее свободный конец перемещается по дуге.
     При преобразовании давления в перемещение  основными метрологическими характеристиками УЧЭ являются: упругая характеристика, нелинейность упругой характеристики, чувствительность и жесткость, гистерезис и постоянство упругой характеристики.

     2.2 Тензометрический преобразователь

     Измерение давления спинномозговой жидкости при  помощи тензорезистивного датчика  основывается на воздействии жидкости на чувствительный элемент (мембрану). По деформации мембраны можно судить об изменении активного электросопротивления (тензоэффект). Измерение проводят во время введения пункционной иглы и извлечении мандрена. Жидкость, поступающая по каналу иглы, оказывает воздействие на преобразователь, в следствии чего можно получить результат измерения давления.
     Тензорезистивный преобразователь давления, содержащий корпус с установленной в нем мембраной, связанной посредством штока с жестко защемленной с двух концов балкой, на которой размещены тензорезисторы, соединенные в мостовую измерительную схему, отличающийся тем, что в нем тензорезисторы, входящие в смежные плечи мостовой схемы, расположены вдоль балки в ее центральной части на противоположных сторонах параллельно друг другу, а длина балки в 1,4 - 1,7 раза больше базы тензорезисторов.
     На  рисунке 3 представлен тензометрический преобразователь давления. Он содержит мембрану, балку длиной L, корпус, шток, тензорезисторы с базой.
     Датчик  давления содержит мембрану, связанную  с балкой, которая жестко защемлена  с двух концов в корпусе. Центр  мембраны соединен с балкой посредством  штока. Вдоль балки в ее центральной  части на противоположных сторонах симметрично установлены параллельно  друг другу тензорезисторы, соединенные  попарно в противоположные плечи  измерительной мостовой схемы. Длина  балки в 1,4-1,7 раза больше базы тензорезисторов.
     При подаче давления на мембрану она изгибается. Прогиб ее центра посредством штока  передается центру балки, вызывая ее изгиб. При изгибе балки на ее противоположных поверхностях возникает деформация, которая измеряется мостовой схемой, состоящей из тензорезисторов.
     
       
 
 
 
 

                   
                       а                                                                          б                                                        

     Рисунок 3 – Тензометрический датчик давления: а – общий вид: 1 – мембрана; 2 – балка; 3 – корпус; 4 – шток; 5 – тензорезисторы; б – разрез
     Пребразователь давления содержит мембрану из стали толщиной 0,22 мм с рабочим диаметром 8 мм. Балка длиной 3 мм, толщиной 0,05 мм и шириной 3 мм выполнена из окисленного ковара и приварена лазером к корпусу из ковара. Центр балки соединен с центром мембраны посредством штока диаметром 0,5 мм и длиной 2 мм, выполненного из ковара. Вдоль балки в ее центральной части на противоположных сторонах симметрично закреплены с помощью ситаллоцемента параллельно друг другу четыре тензорезистора 5 из нитевидных кристаллов кремния длиной 2 мм. Длина балки в 1,5 раза больше базы тензорезисторов.
     Тензорезисторы, расположенные на верхней и нижней сторонах балки, попарно соединены  в смежные плечи мостовой схемы. При подаче давления на мембрану балка  изгибается, верхние тензорезисторы испытывают деформацию сжатия, а нижние - равную ей деформацию растяжения. Однако существуют также емкостные методы измерения давления.

     2.3 Емкостной преобразователь

     Емкостные преобразователи используют метод  изменения емкости конденсатора при изменении расстояния между  обкладками. Известны керамические или  кремниевые емкостные первичные  преобразователи давления и преобразователи, выполненные с использованием упругой  металлической мембраны. При изменении  давления мембрана с электродом деформируется  и происходит изменение емкости. 
     В элементе из керамики или кремния, пространство между обкладками обычно заполнено  маслом или другой органической жидкостью.
     Емкостный датчик пульсаций давления содержит не менее четырех диэлектрических  пленок, одна из которых перфорирована. В его состав также входит основание, на верхней поверхности которого из металлической фольги выполнены  обкладка конденсатора с выводом  и боковой экран, мембрану, на обе  поверхности которой нанесены диэлектрические  пленки. Причем внутренняя полость  датчика соединена с атмосферой через капиллярное отверстие. На верхнюю поверхность обкладки конденсатора и бокового экрана нанесена третья диэлектрическая пленка, четвертая  перфорированная диэлектрическая  пленка расположена между обкладкой  конденсатора и мембраной, выполненной  из металлической пленки. При этом толщина четвертой диэлектрической  пленки больше толщины металлической  пленки мембраны вместе с толщинами  нанесенных на нее пятой и шестой диэлектрических пленок в 4 - 8 раз.
        
 
 
 
 

       а                                                     б
     Рисунок 4 - Емкостной преобразователь давления: а – конструкция датчика: 1 – основной экран, выполненный из ферромагнитного материала; 2, 3 – первая и вторая диэлектрические пленки; 6 – третья диэлектрическая пленка; 8 – четвертая диэлектрическая пленка; 9 – мембрана из металлической фольги; 10, 11 – пятая и шестая диэлектрические пленки; б – вид датчика в сечении: 4 – Обкладки конденсатора; 5 – боковой экран; 7 – капиллярное отверстие;
     При изменении давления ?P изменяется расстояние между обкладками конденсатора и  мембраной. В результате прогиба  мембраны изменяется начальная емкость C, приращение емкости ?C и относительное  изменение емкости ?C/C. Напряжение поляризации подают на мембрану. Напряжение на выходе датчика, пропорциональное приращению ?C/C и напряжению поляризации, измеряют между обкладками конденсатора и  мембраной. 

     2.4 Индуктивные и трансформаторные (взаимоиндуктивные) электромагнитные  преобразователи 
     Индуктивными  преобразователями называются преобразователи, преобразующие перемещение в  изменение индуктивности магнитной  цепи. Принцип действия преобразователя заключается в следующем (рис. 5). Преобразователь содержит магнитопроводы 1 и 2 с катушками Z1 и Z2, между которыми помещен жесткий центр 3 мембраны. Катушки питаются напряжением переменного тока и включены в индуктивный мост, два дополнительных плеча которого составляют постоянные сопротивления Z3 и Z4. В равновесном положении мост сбалансирован и сила тока Iк в диагонали моста равна нулю. При воздействии на мембрану давления жесткий центр сместится, что приведет к увеличению магнитного сопротивления магнитопровода 1 и уменьшению сопротивления магнитопровода 2, а вместе с тем и их полных электрических сопротивлений Z1 и Z2. В результате разбаланса моста по диагонали последнего потечет ток Iк, пропорциональный перемещению центра мембраны, а следовательно, давлению.
     

     Рисунок 5 - Принцип действия индуктивного преобразователя  

     По  принципу действия индуктивные преобразователи  пригодны для измерения любого вида давления: абсолютного, избыточного  и разности давлений. При этом достоинством индуктивных преобразователей является отсутствие механических устройств для вывода выходного сигнала УЧЭ к промежуточным преобразователям, что обусловливает отсутствие потерь на трение в передаточном механизме. Поэтому индуктивные преобразователи пригодны для измерения небольших разностей давлений при высоком статическом давлении с хорошими динамическими характеристиками.  

     2.5 Пьезоэлектрический преобразователь
     Пьезоэлектрический  преобразователь – измерительный преобразователь механического усилия в электрический сигнал; его действие основано на использовании пьезоэлектрического эффекта. Один из вариантов конструкции пьезоэлектрического датчика давления показан на рисунке 6.
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 6  - Схема устройства пьезоэлектрического датчика давления: p – измеряемое давление; 1 – пьезопластины; 2 – гайка из диэлектрика; 3 – электрический вывод; 4 – корпус (служащий вторым выводом); 5 – изолятор; 6 – металлический электрод
     Под действием измеряемого давления на внешней и внутренней сторонах пары пластин пьезоэлектрика возникают  электрические заряды, причём суммарная  ЭДС (между выводом и корпусом) изменяется пропорционально давлению. Пьезоэлектрический датчик целесообразно  применять при измерении быстроменяющегося  давления; если давление меняется медленно, то возрастает погрешность преобразования из-за «стекания» электрического заряда с пластин на корпус. Включением дополнительного конденсатора параллельно  пьезоэлектрическому датчику можно  уменьшить погрешность измерения, однако при этом уменьшается напряжение на выводах преобразователя. Основные достоинства пьезоэлектрических преобразователей – их высокие динамические характеристики и способность воспринимать колебания давления с частотой от десятков Гц до десятков МГц.
     3 Анализ преобразователей давления  спинномозговой жидкости
     Выбор измерительного преобразователя является сложной задачей для данного  способа измерения давления. Сложность  заключается в особенностях проведения процедуры измерения давления. Так  как существуют только инвазивные методы измерения давления, то применение некоторых преобразователей является невозможным из-за их конструктивных особенностей. Измерение должно проводится в момент извлечения мандрена, после  введения пункционной иглы. Это связанно с тем, что введение иглы является сложной задачей и при введение нужно точно убедится что игла попала в пазуху(субарахноидальное пространство), содержащую цереброспинальную жидкость, а не в кость. Как только игла попала в субарахноидальное пространство, к ней присоединяют манометр и измеряют давление.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.