Телеизмерения на небольших расстояниях при помощи заглатываемых или имплантируемых датчиков (У. Толлес)

Меня интересуют в основном так называемые пассивные датчики. Поскольку активным датчикам посвящено достаточно большое число работ и их много раз обсуждали, я буду упоминать о них только в целях сравнения.

Простой пассивный датчик, о котором я главным образом и буду говорить, представляет собой параллельный резонансный контур, состоящий из индуктивности и емкости (сопротивлением пренебрегаем). В датчике нет батареи, и работа его основана на изменении индуктивности или емкости при изменениях измеряемого этим датчиком параметра - температуры, давления или положения в пространстве.

Активный датчик впервые был предложен Зворыкиными Фэррером [1]. Эти авторы, а также Маккей и Джекобсен продемонстрировали возможность использования таких датчиков для непрерывных измерений давления, температуры и pH в различных органах и системах.

Несколько позже Зворыкин и Беркли [2] предложили пассивный датчик и показали возможности применения его для измерения температуры в кишечнике и давления в различных органах и системах у обезьян и человека.

Датчик давления, предложенный Зворыкиным и его сотрудниками, представлял собой просто катушку с сердечником из мягкого железа, в которой зазор изменялся при изменении давления. В температурных датчиках можно использовать конденсаторы, емкость которых изменяется с температурой.

Очевидно, что на основании принципа, использованного Зворыкиным в датчике давления, можно сконструировать датчики, чувствительные к ориентации, ускорению и различным механическим силам. Было показано также, что электрическое напряжение может влиять на диэлектрическую проницаемость, а ток может изменять магнитную проницаемость. Таким образом, мы получаем системы с собственной модуляцией.

В настоящее время размеры этих приборов, с нашей точки зрения, невелики (диаметр 6-10 мм, длина 20-25 мм). Но урологов они не удовлетворяют, и поэтому необходимо искать пути к дальнейшему уменьшению размеров. Сейчас такая работа уже ведется.

Трудность состоит в том, что с уменьшением размеров приборов уменьшается их радиус действия [3]. В настоящее время сигнал от пассивных датчиков принимается в пределах шара объемом 1/8 м³, в центре которого находится датчик. Этот объем можно увеличить до 1 м³. Сигналы от активных датчиков принимаются, конечно, на гораздо большем расстоянии. Но в тех случаях, когда требуется имплантация прибора, пассивные датчики ввиду их большого срока службы имеют определенное преимущество перед активными датчиками, для которых требуется периодическая перезарядка батареи.

Литература

1. Farrar J. Т., Zworykin V. K., B. J., Вaum J., Pressure-sensitive telemetering capsule for study of gastrointestinal motility, Science, November 8 (1957).

2. Farrar J. T., Zworykin V. K., Berkley C., Telemetering of physiologic information from the gastrointestinal tract by an externally energized capsule, Third International Conference on Medical Electronics, July, 1960.

3. Zworykin V. K., Farrar J. T., Bostrom R. C., Hatke F. L., Deboo G. J., The measurement of internal physiological phenomena using the passive type telemetering capsule, Proceedings of the 1961 IRE International Convention, Part 9.