Реферат: Анализ задачи общего воздействия динамическим магнитным полем на человека и формирование требований на технические средства комплексной магнитотерапии - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Анализ задачи общего воздействия динамическим магнитным полем на человека и формирование требований на технические средства комплексной магнитотерапии

Банк рефератов / Информатика, информационные технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 834 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

11 БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра ЭТТ РЕФЕРАТ На тему: "Анализ задачи общего воздействия динамическим магнитным полем на человека и формирование требований на технические средства комплексной магнитотерапии" МИНСК, 2008 Воздействию магнитных полей на организм человека посвящено бол ь шое число работ и, хотя физика воздействия до сих пор проявлена слабо, имеется значительный ряд исследований по установлению функциональных связей состояния организма человека с параметрами магнитных полей. На повестке дня стоит вопрос формирования динамических магнитных полей, имеющих определенную функциональную направленность прежде всего для лечения различных заболеваний. Причем формирование магнитных полей в локальной области уже не отвечает многим требованиям медицины. Требуе т ся формирование динамических магнитных полей вокруг всего организма человека вначале как физиотерапевтической процедуры, а в дальнейшем и как фактора среды обитания. Методологическое, математическое, физиологическое и, наконец, те х ническое решение этой задачи для формирования магнитных полей явилось бы прецедентом решения аналогичных задач для других видов полей и, в к о нечном итоге, привело бы к решению глобальной задачи формирования ну ж ной структуры физических полей вокруг человека, наличие которых помогло бы ему справиться с болезнями. Для развития рассматриваемого направления с целью повышения эффективности лечения, расширения класса заболев а ний, охватываемых системами магнитотерапии, требуется решение следу ю щих вопросов: · разработка единичного универсального излучателя магнитного поля, методики его расчета и оптимизации параметров в соответствии с заданными критериями; · разработка способов формирования оптимальной конфигурации поля в целом, соответствующей заданной методике лечения; · конструирование эффективных технических средств для создания заданных полей вокруг человека; · исследование механизмов воздействия динамических магнитных полей (ДМП) на организм человека и его важнейшие функции; · разработка эффективных каналов обратной связи и отыскание их параметров с целью автоматизированного управления характеристиками ДМП в ходе воздействия на основе измерения реакцией пациента. В настоящем разделе сконцентрировано внимание на формировании динамических магнитных полей вокруг всего человека. Под динамическим магнитным полем будем понимать поле, изменяющееся во времени и в пр о странстве заданного объема (в данном случае внутри и вокруг человека) и имеющее ячеистую структуру, дискретность которой определяется элеме н тами объекта восприятия (например, органы, сосуды, ткани и т.п.), что п о зволяет обеспечить достаточную независимость управления векторами ма г нитного поля в соседних ячейках структуры. Реализация этой идеи распадается на две задачи. Первая из них связана с техническим решением формирования в заданной локальной области пр о странства ничтожно малого объема (физическая точка, далее - просто точка) вектора магнитной индукции, локализацией выделенных точек, формиров а нием объемных матриц векторов магнитного поля, локализацией точек с уч е том формы тела человека и его органов, обеспечивающей необходимое ра с пределение магнитного поля как внутри тела человека, так и на поверхности. Эта задача обусловливает разработку и создание источников магнитного п о ля, определение их числа, размеров, пространственного расположения, вза и модействия и конфигурации. Внешним проявлением решения данной задачи является вид объема, в котором размешается человек. Это может быть ма г нитная комната, магнитный бокс, магнитная камера, магнитная кушетка, магнитный ложемент, магнитный скафандр и др. При этом конструкция об ъ ема размещения источников излучения играет не последнюю роль в эффе к тивности воздействия, а тем более в системах, обеспечивающих формиров а ние заданной конфигурации динамического магнитного поля в заданной о б ласти пространства. Вторая задача связана с системой электронного формирования и управления электрическими токами и напряжениями с целью получения з а данной динамики (перемещения во времени и пространстве) векторов ма г нитной индукции в каждой ячейке заданного объема. Рассмотрим эти задачи раздельно. Формирование метрики векторов магнитного поля Многомерный вектор динамического магнитного поля D - И m , Im составлен из многомерного вектора пространственного расположения инду к торов И m = И1, И2,... И s и многомерного вектора токов, протекающих ч е рез индукторы, Iт = I 1, I2,... I п , где s - число индукторов, n - число каналов аппарата. В свою очередь последний составлен из векторов канальных токов Ii = I ,Р, Т, t , где I - интенсивность, Р - полярность, Т - время подключения, t - текущее время. Таким образом поставленная задача может быть формализована в сл е дующих этапах: · синтез пространственного расположения излучателей магнитного поля и формирование параметров одиночного базового излучателя; · синтез канала формирования тока, изменяющегося во времени по заданному закону в определенном диапазоне интенсивностей и спектра, отражающему закон изменения магнитного поля во времени; · синтез многомерности каналов, имеющей заданную корреляционную зависимость, отражающей заданную функциональную связь между локалиями и формирующей закон изменения поля в пространстве. Наложим некоторые ограничения на решаемую задачу синтеза с уч е том биологических свойств объекта восприятия и технической реализуем о сти системы. Изменения магнитного поля во времени и в пространстве должны иметь периодический или квазипериодический характер, хотя и со сложным периодом формирования. Это связано с периодичностью основных биори т мов объекта (пульс, a -ритм, B -ритм) и периодичностью основной среды об и тания (день, ночь и т.п.). Изменения во времени и в пространстве должны учитывать периоди ч ность биоритмов объекта либо с целью синхронизации с ними, либо наоб о рот, с целью десинхронизации. Скорость изменения магнитного поля во времени и в пространстве должна быть одного порядка с основными скоростями функционирования организма объекта на макро-уровне (скорость кровотока, распространение ощущений, сокращение мышц и т.п.) и перекрывать их на достаточные зн а чения в обе стороны. Дискретность структуры динамического поля во времени, в простра н стве и по уровню должны быть одного порядка и функционально связаны с обобщенной дискретностью макроэлементов объекта воздействия (органов человека). Метрика динамического поля в пространстве должна быть согласована с метрикой макроэлементов и процессов в человеке. Рассмотрим задачу фо р мирования динамического процесса во времени в одной точке пространства. Процесс квантования по уровню и дискретизации по времени. Рисунок 1 – Диаграмма формирования полей, дисентируясь на сл е дующие кратных по уровню и во времени рассуждения. Формирование ячеистой структуры магнитного поля на одной коне ч ности человека длиной L ограничено, кроме всего прочего, способностью в концентрации поля. Так как значение индукции магнитного поля в одноро д ной среде убывает пропорционально квадрату расстояния, то по длине к о нечности в качестве размера локальной ячейки примем область, на границах которой поле убывает в два раза. Если принять, что магнитная индукция в центре ячейки Вц = Bi , а на границе Вг - В i /2, можно определить ее размер D , исходя из размера ячейки R я и размера Ri области формирования однородн о го поля: (1) Из последнего соотношения определим размер эффективного действия ячейки: (2) Тогда размер ячейки составит Техническая реализу е мость диктует размеры источника излучения в пределах D я = 3...5 см. Тогда размер одной элементарной ячейки магнитного поля D = 2,41- D я, = 2,41(3...5) может быть определен в пределах D = 7...12 см. Следовательно, на длине конечности L -1 м должно быть сформировано от 8 до 14 ячеек, а по длине всего тела человека 16...30 ячеек. Таким образом, порядок размерностей ячеек и процессов определился в пределах 8...30, т.е. значения m и n (рис.1) также должны находиться в пределах 8...30. При этом необходимо учесть, что определяющим фактором в расчете размеров явилась физическая реализуемость источников магнитного поля на современном уровне развития техники. Анализ метрики поля Выше проанализирована пространственная метрика ячеистой структ у ры динамического магнитного поля, создаваемого вокруг человека. Причем диаметр D я одной ячейки магнитного поля должен находиться в пределах 7...12 см. На следующем этапе анализа следует выяснить необходимое количес т во ячеек для формирования замкнутого магнитного поля вокруг человека. Обозначим общую площадь поверхности тела человека Sn и рассчитаем н е обходимое число ячеек в соответствии с выражением: (3) Если принять общую площадь поверхности тела человека в среднем равную Sn = 40000 см2 (с запасом на комфортное расположение пациента), то общее число ячеек определится в пределах N = 400...1000. Обратимся теперь к вопросу формирования конфигурации объема ма г нитного поля вокруг человека. Очевидно, что пространственная структура макрополя, окружающая все тело пациента в целом, имеет немаловажное значение для достижения высокоэффективного лечения. Можно предложить множество моделей конфигурации ячеистой структуры излучателей: · в форме плоскости, на которой располагается человек; · в форме двух плоскостей, между которыми располагается человек; · в форме цилиндра, внутри которого располагается человек; · по форме тела человека и др. Конфигурации перечислены в порядке усложнения конструкции. Здр а вый смысл подсказывает, что, по-видимому, наиболее эффективной будет конструкция, учитывающая форму тела человека. Однако реализация ее в в и де гибкого эластичного костюма (напоминающего гидрокостюм) вряд ли окажется целесообразной, прежде всего из-за массы конструкции (порядка 100 кг). Поэтому безусловно требуется некоторый жесткий каркас, воспр и нимающий всю нагрузку. В этом плане сформировались следующие напра в ления конструирования МТА общего воздействия. В первом из них для всех конечностей, головы и туловища человека формируются цилиндры жесткой конструкции, в которые необходимо п о местить пациента для проведения сеанса магнитотерапии, что не так просто для больного человека. Во втором для каждой конечности, головы и туловища создается некая упруго сгибающаяся в цилиндр плоскость, которая держит свою форму за счет упругих сил. Исходно на эти плоскости ложится пациент, а затем уже на частях его тела формируются цилиндры. В третьем изготавливаются две жесткие полусферы по форме тела ч е ловека (скорлупы), в которых размещены индукторы. В нижнюю укладыв а ется пациент и закрывается верхней. Второй и третий подходы являются наиболее приемлемыми для конс т руирования средства, обеспечивающего целесообразную модель конфигур а ции магнитного поля, учитывающую форму тела человека. Таким образом, задача, связанная с техническим решением направле н ного формирования в заданной физической точке пространства вектора ма г нитной индукции, в конечном итоге наиболее целесообразно решается путем генерации магнитного поля в конфигурации тела человека с помощью конс т рукции, собираемой из излучающих плоскостей ячеистой структуры с чи с лом ячеек в пределах 400...1000. Анализ метрики управления Перейдем к решению второй задачи, связанной с системой электронн о го формирования и управления электрическими токами и напряжениями с целью получения заданной динамики (перемещения во времени и простра н стве) векторов магнитной индукции в каждой ячейке заданного объема. Прежде всего обратим внимание на то, что излучатели магнитного п о ля исходно имеют вид плоскостей, из которых формируется затем объем по форме тела человека. Следовательно, управление ячеистой структурой на плоскости в общем виде наиболее целесообразно представить матричной о р ганизацией NxM (рис.2). Так как по нашим расчетам число ячеек находится в пределах 400...1000, то в случае использования квадратной матрицы ее ра з мерность в среднем равна 2020. Данная размерность достаточно велика для реализации, хотя и выполнима. Проанализируем возможности ее уменьш е ния. Прежде всего обратимся к определенной симметричности тела человека и достаточному единообразию функционирования его частей. При этом в ы делим 6 макрочастей тела человека: 2 ноги, 2 руки, голова и туловище. Рисунок 2 – Ячеистая структура плоскости, создающее магнитное поле. Четыре из выделенных частей (ноги и руки действительно обладают единообразием функционирования, чего однако никак нельзя сказать относ и тельно остальных частей. Тогда, принимая во внимание, что суммарная пл о щадь поверхности ног и рук составляет около 2/3 общей площади поверхн о сти тела человека, то независимой становится площадь, равная (4) или, в нашем случае, независимое управление достаточно организовать в числе ячеек в пределах 200...500, при этом размерность квадратной матр и цы снижается в среднем до 16x16. Однако и эта размерность достаточна в е лика, поэтому для дальнейшего упрощения можно всю площадь разбить на шесть единообразных матриц, работающих параллельно. Тогда независимое управление достаточно организовать в числе ячеек 60...160 и свести к ра з мерности матрицы управления 8x8, что особенно удобно при использовании микропроцессорных средств управления. Важной подзадачей электронного управления является формирование заданной величины и направления тока в одной ячейке матрицы излучения независимо от других ячеек. Выделим ячейку и управляющие элементы, представленные на рис.3. Вектор индукции магнитного поля В(Т) - Y , X , Uy ) Ux представляет собой функцию векторов управления ключами Ку (строка матрицы), К x (столбец матрицы) и векторов напряжений Uy и Ux , Выделим множество, при котором В( I ) отлично от нуля. Это множество соответствует следующим условиям: Yi & Xj - - I , Uy ф Ux . При этом вектор индукции ма г нитного поля пропорционален В( I ) = ( Uy - Ux ) / Q я, где Q я - общее сопроти в ление индуктора, расположенного в ячейке. Упростим вектор управления с четырех - до трехмерного. Это оказывается возможным, если, например, сд е лать управляющее напряжение Ux = 0. Но тогда становится необходимой двухполярная реализация вектора Uy . Необходимо отметить, что если вект о ры управления Y , X задать в булевском представлении, то вектор Uy оказыв а ется в представлениях бесконечнозначной логики. Сведем управление яче й кой исключительно к булевым представлениям. Это оказывается возможным, если применить широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) или цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) при управлении вектором индукции. Т о гда структуру управления ячейкой можно представить в виде, показанном на рис.4, где Z - код управления ЦАП или ШИМ. При этом вектор магнитного поля оказывается пропорционален В( I ) - Z ( Y & X ), что реализовать достато ч но просто в цифровой форме, причем наиболее просто реализуется ШИМ. Таким образом, управление ячейками матрицы удалось свести к трехмерному управлению булевыми переменными. Рисунок 3 – Схема ячейки матрицы излучения. Рисунок 4 – Схема управления матрицы излучения. ЛИТЕРАТУРА 1. Системы комплексной электромагнитотерапии : Учебное пособие для вузов / Под ред А.М . Беркутова , В.И . Жулева , Г.А . Кураева , Е.М . Прошина . – М .: Лаборатория Базовых знаний , 2000г . – 376с . 2. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ред Р.И . Утямышева и М . Враны - М .: Энергоатомиздат , 2003.384с . 3. Ливенсон А.Р . Электромедицинская аппаратура .: [Учебн . пособие ] - Мн .: Медицина , 2001. - 344с .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Дорогая, ты не знаешь, сколько лет живут козлы?
- Что, нездоровится?
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по информатике и информационным технологиям "Анализ задачи общего воздействия динамическим магнитным полем на человека и формирование требований на технические средства комплексной магнитотерапии", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru