Реклама на сайте English version  DatasheetsDatasheets

KAZUS.RU - Электронный портал. Принципиальные схемы, Datasheets, Форум по электронике

Новости электроники Новости Литература, электронные книги Литература Документация, даташиты Документация Поиск даташитов (datasheets)Поиск PDF
  От производителей
Новости поставщиков
В мире электроники

  Сборник статей
Электронные книги
FAQ по электронике

  Datasheets
Поиск SMD
Он-лайн справочник

Принципиальные схемы Схемы Каталоги программ, сайтов Каталоги Общение, форум Общение Ваш аккаунтАккаунт
  Каталог схем
Избранные схемы
FAQ по электронике
  Программы
Каталог сайтов
Производители электроники
  Форумы по электронике
Удаленная работа
Помощь проекту

Производственное оборудование Медицинская техника, а также другое промышленное оборудования. Обсуждение и ремонт.

 
Опции темы
Непрочитано 19.09.2009, 21:28  
Falconist
Супер-модератор
 
Аватар для Falconist
 
Регистрация: 08.09.2007
Адрес: Kyiv, Ukraine
Сообщений: 7,979
Сказал спасибо: 427
Сказали Спасибо 3,926 раз(а) в 1,685 сообщении(ях)
Falconist на пути к лучшему
По умолчанию Выходной каскад электронейростимулятора

Глубокоуважаемые коллеги,

на "РадиоЛоцмане" (http://www.rlocman.ru/forum/showthre...t=5013&page=13) мой коллега, врач-анестезиолог изготовил (по советам местных форумчан) аппарат для поиска нервов при регионарной анестезии. Аппетит пришел во время еды: замахнулся на аппарат для определения глубины миорелаксации при наркозе. Вообще-то, вся эта эпопея - чистой воды благотворительность, но, учитывая "техническую оснащенность" медицины на большинстве постсоветского пространства, не исключено, что кому-то (родственникам, друзьям, знакомым) придется воспользоваться услугами этого врача, так что благотворительность - скорее относительная. Давайте поможем врачу-энтузиасту!

IMHO этот девайс на порядок, если не больше, сложнее предыдущего, поскольку значительную проблему составляет выходной каскад, который должен обеспечивать достаточно серьезные параметры стимулирующего импульса (прямоугольные импульсы отрицательной полярности длительностью 0,1...0,5 мс - в первом приближении 2,5 мс - с фронтами не более 5% от длительности, с регулируемой силой тока от 0 до 60 мА, с ограничением выходного напряжения 100...120 В) при соблюдении правил медицинской электробезопасности. Поскольку я в этих вопросах плаваю слишком мелко, прошу Вашей помощи.

По опыту разработки (в 90-х годах прошлого века) электромиостимуляторов и эксплуатации нейростимуляторов в составе аппарата для электромиографии, наиболее часто используемым выходным каскадом является трансформаторный, являющийся "генератором тока", что обеспечивает электробезопасность пациента - больше тока, чем задано параметрами трансформатора, он в нагрузку не отдаст.

С учетом этого IMHO выходной каскад может быть (но не обязательно!) выполнен в виде прямоходового преобразователя напряжения с двумя (?) обратными связями - первая по току ключевого транзистора и сторая - по напряжению, пропорциональному выходному (аналогично схемам развертки телевизоров?). Его возможная структура приведена на рисунке. Верна ли она? Как ее (или другую, более приемлемую на ваш взгляд схему) можно довести до реализации?

Краем уха слыхал, что сейчас существуют микросхемы драйверов, позволяющие отслеживать силу тока в каждом отдельном импульсе, но точной информации у меня по ним нет.

Прошу специалистов-"силовиков" поделиться своими мыслями. Буду весьма признателен за любую информацию и помощь в данном вопросе.
Изображения:
 
Реклама:
__________________
Выслушай и противную сторону, даже если она тебе и противна!..

Последний раз редактировалось Falconist; 19.09.2009 в 22:24.
Falconist вне форума  
Непрочитано 20.09.2009, 23:35  
Falconist
Супер-модератор
 
Аватар для Falconist
 
Регистрация: 08.09.2007
Адрес: Kyiv, Ukraine
Сообщений: 7,979
Сказал спасибо: 427
Сказали Спасибо 3,926 раз(а) в 1,685 сообщении(ях)
Falconist на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

М-дя... Не зря выходной каскад является секретнейшим "ноу-хау" большинства разработчиков. За 2 дня - ни одной реплики... Потому по душевному простатиту решил сам заняться его проектрированием. Даже Мультисим для этого себе поставил. Хотя, как писал раньше - такими схемами до этого не занимался.

Решил пойти по пути ключевания выходного трансформатора "мощным" генератором тока, схему которого тупо содрал у А.Г.Алексенка с соавт. (2-е изд., С.218, Рис.6.6.б.) - Рис. 1. Коэффициент трансформации первичной/выходной обмоток = 1/12. КТ обмотки ОС = 1/1. Нагрузка R7-R7-C1 является стандартным эквивалентом нагрузки при чрескожной стимуляции. Без С1 форма выходных импульсов просто великолепная. Но это не соответствует реальным условиям. Вроде бы можно получить около 80 мА при амплитуде управляющих импульсов (с выхода задающего генератора) 5 В. и напряжении питания 9 В.

Каскад на U1B - "корректирующий". Форма выходных сигналов с его выхода и выходных импульсов на эквиваленте нагрузки показаны на рис. 2. При отключенной ОС (отсутствии R11) он представляет собой банальный повторитель (рис. 3). Вот только ничего он все равно не корректирует - форма выходных импульсов остается далекой от желаемой. Может быть, если бы ОУ запитывать двухполярным напряжением, что-то и скорректировалось бы, но я принципиально выбрал однополярное питание - при батарейном это важно.

Поэтому вопросы:
1. Насколько еретична "идеология" построения такого каскада?
2. Не нужно ли ставить транзистор параллельно обмотке трансформатора, чтобы "рубить" задний фронт?
3. Какие вообще существуют схемотехнические решения для получения подобных импульсов?
Миниатюры:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: Diagram_00.gif
Просмотров: 266
Размер:	19.6 Кб
ID:	553   Нажмите на изображение для увеличения
Название: Track_00.gif
Просмотров: 131
Размер:	37.3 Кб
ID:	554   Нажмите на изображение для увеличения
Название: Track_01.gif
Просмотров: 114
Размер:	38.0 Кб
ID:	555  

__________________
Выслушай и противную сторону, даже если она тебе и противна!..
Falconist вне форума  
Непрочитано 21.09.2009, 01:17  
tauP10
Почётный гражданин KAZUS.RU
 
Регистрация: 26.08.2006
Сообщений: 1,405
Сказал спасибо: 1
Сказали Спасибо 89 раз(а) в 69 сообщении(ях)
tauP10 на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

Почему 100nF ? вроде как модель человеческого тела оперирует с 100-200pF.

Нужна красота по форме напряжения или форме тока для импульсов ?
И то и то имхо реализуется, но не одновременно - очень уж 100nF мешают .
tauP10 вне форума  
Непрочитано 21.09.2009, 01:46  
tauP10
Почётный гражданин KAZUS.RU
 
Регистрация: 26.08.2006
Сообщений: 1,405
Сказал спасибо: 1
Сказали Спасибо 89 раз(а) в 69 сообщении(ях)
tauP10 на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

Это простейшая схема. Но достаточно красивые импульсы. Но по напряжению , а ток - кривоват , ибо емкость нагрузки.
Миниатюры:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: Импульсы Falk 1ms 100u 100V.PNG
Просмотров: 208
Размер:	47.2 Кб
ID:	557  
tauP10 вне форума  
Непрочитано 21.09.2009, 10:43  
Falconist
Супер-модератор
 
Аватар для Falconist
 
Регистрация: 08.09.2007
Адрес: Kyiv, Ukraine
Сообщений: 7,979
Сказал спасибо: 427
Сказали Спасибо 3,926 раз(а) в 1,685 сообщении(ях)
Falconist на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

Сообщение от tauP10 Посмотреть сообщение
Почему 100nF ? вроде как модель человеческого тела оперирует с 100-200pF.
0,1 мкф я взял из справочника "Физиологические константы организма человека". Вот еще информация: http://abitur.bsuir.by/eumk/bsip/page9.htm .
Цитата:
Ткани тела являются проводником второго рода, импеданс которого содержит активную и реактивную составляющие. Емкость тканей создается мембранами образующих ткани клеток и многочисленными поверхностями, разделяющими отдельные органы и структуры тела. Реактивная составляющая тока, протекающего по подкожным тканям, по крайней мере, на порядок меньше активной составляющей, и ею можно пренебречь. Емкость тканей кожи достигает 0,1 мкФ/см2, и ее необходимо учитывать.
Так что никуда не денешься, эту емкость приходится волей-неволей учитывать, хотя она и сильно "гадит".
Цитата:
Нужна красота по форме напряжения или форме тока для импульсов?
И то и то имхо реализуется, но не одновременно - очень уж 100nF мешают .
Стимулирует ток. Вот его-то форма и является основным фактором. Кстати, по заднему фронту я сильно ужесточил требования: главное - передний фронт, он как раз и выполняет деполяризацию возбудимых мембран. Задний не столь важен, его длительность можно увеличить до 10% от длительности импульса, но не более. Иначе импульсы станут трудно дозируемыми по мощности.

Ваша схема, уважаемый tauP10, страдает тем (широко распространенным) недостатком, что запитывается от постоянного напряжения (генератора напряжения). При наличии ранок, ссадин и т.п. и выходе из строя какого-нибудь элемента может развиться запредельный ток значительной длительности. В электромедицинском оборудовании главное - безопасность, поэтому если возникает даже тень сомнения в надежности схемы - ее нужно сразу же браковать. А трансформатор является "генератором тока" - больше тока, чем определяется его параметрами, он не выдаст. Потому подобные каскады и применяются, несмотря на их "врожденные" недостатки.
__________________
Выслушай и противную сторону, даже если она тебе и противна!..
Falconist вне форума  
Непрочитано 21.09.2009, 11:29  
tauP10
Почётный гражданин KAZUS.RU
 
Регистрация: 26.08.2006
Сообщений: 1,405
Сказал спасибо: 1
Сказали Спасибо 89 раз(а) в 69 сообщении(ях)
tauP10 на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

Сообщение от Falconist Посмотреть сообщение
А трансформатор является "генератором тока" - больше тока, чем определяется его параметрами, он не выдаст.
Ошибаетесь, выдаст.
есть трансы тока а бывают и трансы напряжения.
В Вашей схеме более похоже на транс напряжение и его токоограничитеьные свойства определяются выходным сопротивлением составного ключа , трансформируемым во вторичку (сопротивления тоже трансформируются).
Другое дело флайбэк или включение на обратном ходу , как Вы писали - у телевизоров. Но там за форму никто не поручится, если она не будет жестко задаваться нагрузкой , или например емкостью обратного хода в первичке (или вторичке). Калиброванную по току прямоугольную форму на флайбэке получить нельзя. А если постараться и получить - она будет иметь бешеный запас по энергии в случае неожиданного расширения импульса во времени.
Трансы - фтопку.
счас что-нить нарисую
tauP10 вне форума  
Непрочитано 21.09.2009, 11:53  
yarunt
Прописка
 
Регистрация: 11.07.2007
Сообщений: 127
Сказал спасибо: 8
Сказали Спасибо 24 раз(а) в 18 сообщении(ях)
yarunt на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

Трансформатор не решение проблемы,делали подобный прибор. Амплитуда 60-120в и частота должна была меняться 1гц-10гц.В микроскоп смотрели живые клетки по их реакции на импульсы. Схема примерно такая была
Миниатюры:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: stim.GIF
Просмотров: 213
Размер:	5.1 Кб
ID:	559  
yarunt вне форума  
Непрочитано 21.09.2009, 12:24  
tauP10
Почётный гражданин KAZUS.RU
 
Регистрация: 26.08.2006
Сообщений: 1,405
Сказал спасибо: 1
Сказали Спасибо 89 раз(а) в 69 сообщении(ях)
tauP10 на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

примерно так предложу

Транс фтопку еще раз.

Ток ограничен . можно подстраховаться и еще в сток резистор поставить (для случая выхода и КЗ в полевике)
Полевик в этой схеме работает качественным и быстрым генератором тока.
Миниатюры:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: Импульс 1 кГц Falkonist.PNG
Просмотров: 179
Размер:	34.7 Кб
ID:	561  
tauP10 вне форума  
Непрочитано 21.09.2009, 12:35  
Falconist
Супер-модератор
 
Аватар для Falconist
 
Регистрация: 08.09.2007
Адрес: Kyiv, Ukraine
Сообщений: 7,979
Сказал спасибо: 427
Сказали Спасибо 3,926 раз(а) в 1,685 сообщении(ях)
Falconist на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

Вынимаем транс из топки и продолжаем его мучать... Не потому, что я его так "люблю", а потому, что в его вторичной обмотке просто нечему вылетать: межвитковое замыкание - не страшно, ток только уменьшится; обрыв - тем более не страшен. В первичке пусть все выгорит дотла - тоже не страшно, эта цепь к пациенту не подключена.

Я еще раз повторяю: если есть хоть мизерная доля вероятности выхода из строя любого элемента схемы, подключенной непосредственно к пациенту (2-е следствие их 1-го закона Чизхолма: "Все, что принципиально не может сломаться, все равно сломается") такая схема для медицинского применения не годится. Жаль, конечно, но...

yarunt работал с клетками, а не с живыми людьми, для его задач его схема вполне приемлема.

Досимулировал "свою" схему (рис.1) - вроде более-менее пристойные импульсы. Напряжение управляющих импульсов 3 В, ток во вторичке - 50 мА (рис.2). Потребление тока в первичной цепи в импульсе (по напряжению на эмиттерном резисторе - рис. 3) - порядка 600 мА, как и должно быть по коэффициенту трансформации (рис.4).

Остался вопрос по расчету трансформатора. Вот тут должен просить реальной помощи, мне это сложновато.
Миниатюры:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: Circuit_02.jpg
Просмотров: 126
Размер:	51.2 Кб
ID:	562   Нажмите на изображение для увеличения
Название: Track_02.jpg
Просмотров: 88
Размер:	78.4 Кб
ID:	563   Нажмите на изображение для увеличения
Название: Circuit_02-2.jpg
Просмотров: 111
Размер:	50.9 Кб
ID:	564  

Нажмите на изображение для увеличения
Название: Track_02-2.jpg
Просмотров: 83
Размер:	76.7 Кб
ID:	566  
__________________
Выслушай и противную сторону, даже если она тебе и противна!..

Последний раз редактировалось Falconist; 21.09.2009 в 12:43.
Falconist вне форума  
Непрочитано 21.09.2009, 13:04  
tauP10
Почётный гражданин KAZUS.RU
 
Регистрация: 26.08.2006
Сообщений: 1,405
Сказал спасибо: 1
Сказали Спасибо 89 раз(а) в 69 сообщении(ях)
tauP10 на пути к лучшему
По умолчанию Re: Выходной каскад электронейростимулятора

Сообщение от Falconist Посмотреть сообщение
Досимулировал "свою" схему (рис.1) - вроде более-менее пристойные импульсы. Напряжение управляющих импульсов 3 В, ток во вторичке - 50 мА (рис.2). Потребление тока в первичной цепи в импульсе (по напряжению на эмиттерном резисторе - рис. 3) - порядка 600 мА, как и должно быть по коэффициенту трансформации (рис.4).
Ага , только ток во вторичке даааааалёк от прямоугольной формы - замерьте ток датчиком тока (типа того что у меня на схеме - есть такой элементик в панели инструментов).

Ваши рассуждения насчет надежности трансформаторной схемы , основываются лишь на том что мощность импульсов через транс ограничена и постоянное напряжение приложить невозможно к пациенту.
Так вот в Вашей схеме мощность импульсов может оказаться гораздо больше предельной , если вдруг кожа станет менее 1 ком (например 100 Ом) . Так как транс не работает в режиме генератора тока (у Вас).

Все проблемы решаются и без трансформатора. Ток и мощность можно ограничить не только выходным каскадом , но и преобразователем с Кроны до 100V . Причем если можность одиночных импульсов максимум 6 Вт , то преобразователю достаточно иметь заданную мощность 0.6 Ватт (кстати можете ее ограничит даже трансом - только преобразовательным трансом а не выходным , где требуется прямоугольность импульса тока). При этом если выходной каскад выгорит - в пациента пойдет 0.6 Ватта . Это даже мыши выдерживают , не говоря про лошадей.

транс выходной - фтопку
добавлено 4.10////// Попробовал городить на простейшем умножителе до 100Вольт из 9 вольт на входе. К сожалению выходную мощность 0.6 Ватта получить не удастся если применять простой диодный умножитель. Очень мешает динамическое сопротивление диодов, которое не обойти ( и шоттки тоже). Ставить же на коммутируемых конденсаторах - неоправданно дорого , много полевиков и драйверов верхнего уровня. Наиболее реальный вариант - с дросселем или на на повышающем трансформаторе.

Последний раз редактировалось tauP10; 04.10.2009 в 17:20.
tauP10 вне форума  
 

Закладки

Метки
электростимулятор
Опции темы

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход


Часовой пояс GMT +4, время: 10:27.


Powered by vBulletin® Version 3.8.4
Copyright ©2000 - 2021, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot