Обеспечение измерительной информацией. Способы получения достоверной информации. Схема изменения информационных потоков в процессе их обработки, страница 7

Многофункциональный вестибулярный измеритель. Чувствительным элементом этого датчика (см. рис. 4.4, в) является длинная изогнутая отолитовая пластина 1 Г-образной формы. Ее большая часть (АО) располагается в боковой плоскости головы и поддерживается тонкими длинными упругими волосками 2. Меньшая часть (ОВ) располагается во фронтальной плоскости и подвешена на толстых коротких упругих волосках 3. Такой способ подвески пластины дает возможность ей совершать три вида движений: поступательное в вертикальном направлении и колебательные вокруг осей АО и ОВ. Полость, где располагается пластина, соединена отверстием 4 со слуховым аппаратом, вследствие чего энергия звуковых колебаний через жидкость передается на отолитовую пластину и вызывает ее вибрацию.

Биодатчик выполняет две функции: измеряет вертикальную составляющую линейного ускорения и угловую скорость «рысканья».

При поступательном движении головы с ускорением в вертикальном направлении отолитовая пластина смещается от своего нейтрального положения, растягивая упругие волоски 3. Это вызывает появление на выходе рецепторных клеток 5 сигналов, характеризующих ускорение  головы в вертикальном направлении.

Вибрация отолитовой пластины обуславливает наличие знакопеременного кинетического момента , направленного вдоль оси АО. При вращении головы вокруг вертикальной оси с угловой скоростью  к отолитовой пластине прикладывается момент , который вызывает знакопеременные прецессионные колебания отолитовой пластины вокруг точки О в боковой плоскости, при этом , где  – угловая скорость прецессии пластины. Прецессионные колебания растягивают упругие волоски 2, вследствие чего рецепторные клетки 6 вырабатывают сигналы, пропорциональные угловой скорости  .

Разделение вертикального и горизонтального каналов измерения линейных ускорений в вестибулярном аппарате целесообразно, так как горизонтальная составляющая  вызывается движением человека, она незначительна по величине и кратковременна по длительности. Вертикальная составляющая  обусловлена действием реакции опоры, противодействующей силе гравитационного притяжения Земли. Эта составляющая значительна по величине и действует непрерывно.

4.3. Анализаторы с распределенной структурой

Биоинформационные системы с распределенной структурой обеспечивают управление движением телом и его отдельными частями. Они определяют составляющие сил, обусловленных воздействием окружающей среды и опорно-двигательного аппарата. В организме человека такую информацию вырабатывают тактильный и проприоцепторный анализаторы.

Тактильный анализатор измеряет силу воздействия среды и других объектов путем непосредственного контакта с ними. Он состоит из множества микродатчиков, неравномерно распределенных по поверхности тела, нервных каналов связи и иерархической системы нейронных узлов и центров, где осуществляется обработка информации. Известны несколько (не менее 5) видов тактильных микродатчиков. Они различаются способами восприятия силовых воздействий, динамическими свойствами, диапазонами измерения (одни реагируют на легкое прикосновение, другие – только на давление) и другими особенностями.

На рисунке 4.5, а представлена схема одного из тактильных микродатчиков. Его чувствительным элементом является жесткий волосок 1. Один его конец погружен в заполненную жидкостью ампулу 2. Стенки ампулы покрыты чувствительными к контакту рецепторными клетками 3. Когда свободный конец жесткого волоска встречает сопротивление среды, то погруженный в ампулу его противоположный конец, поворачиваясь как рычаг, давит на чувствительные волоски 4, и рецепторные клетки вырабатывают сигналы, характеризующие силу сопротивления среды.

Проприоцепторный анализатор измеряет силовые воздействия, развиваемые опорно-двигательным аппаратом. Он включает множество микродатчиков, встроенных во все мышцы, связки и суставы, нервные каналы связи и иерархическую систему нейронных узлов и центров, обрабатывающих измерительную информацию.