Предмет медицинской электроники Лекция 5 План 1.

Предмет медицинской электроники Лекция 5

План 1. Классификация медицинской аппаратуры. 2. Электробезопасность. 3. Надежность медицинской аппаратуры. 4. Электроды для съема биологического сигнала, датчики медикобиологической информации.

Классификация медицинской аппаратуры Выделяют следующие разделы электроники: вакуумная, твердотельная, и квантовая. Разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных схем для медико-биологических задач, относятся к медицинской электронике.

Основные группы медицинских приборов и аппаратов 1. Устройства для получения, передачи и регистрации медико-биологической информации. 2. Электронные устройства, обеспечивающие дозированное воздействие на организм различными физическими факторами. 3. Кибернетические электронные устройства

1. фонокардиограф реограф

2. аппарат для электрохирургии кардиостимулятор

кибернетический глаз 3. кибернетический нос

Электробезопасность Сопротивление тела человека между двумя касаниями складывается из сопротивления внутренних тканей и органов и сопротивления кожи. Сопротивление внутренних частей организма слабо зависит от общего состояния человека, в расчетах принимают RBH = 1 к. Ом для пути ладонь – ступня. I = U/RBH = U/1000 Ом. При U = 220 В I = 220 м. А.

Основное и главное требование — сделать недоступным касание частей аппаратуры, находящихся под напряжением. Изоляция корпусов и частей приборов не избавляет от: 1) тока утечки 2) "пробоя на корпус".

Допустимые силы тока утечки зависят от степени защиты изделий. Степеней защиты: Н – нормальная степень защиты, допустимый ток утечки 0, 25 м. А; В – повышенная степень защиты, допустимый ток утечки 0, 1 м. А; ВF – повышенная степень защиты с изолированной рабочей частью, допустимый ток утечки 0, 1 м. А; СF – наивысшая степень защиты с изолированной рабочей частью, допустимый ток утечки 0, 01 м. А. К этим изделиям в частности относятся приборы, имеющие электрический контакт с сердцем.

При пробое на корпус доступные (внешние) для касания части аппаратуры оказываются под напряжением. И в этом случае при нарушенных условиях работы изделий следует предусмотреть возможные способы защиты от поражения электрическим током. К основным защитным мерам относятся заземление.

1 – корпус аппарата, внутри него трансформатор, первичная обмотка 2 которого подсоединена к источнику напряжения сети 3. Вторичная обмотка 4 трансформатора соединяется с рабочей частью аппаратуры.

В зависимости от способа дополнительной защиты вся аппаратура делится на четыре класса. I – изделия, у которых предусмотрено совместное подключение питающего напряжения и заземления (зануления) доступных для прикосновения металлических частей. 0 I – изделия, которые отличаются от изделий класса I только тем, что имеют отдельный зажим (клемму) на доступных для прикосновения металлических частях с целью присоединения их к внешнему заземляющему устройству.

В зависимости от способа дополнительной защиты вся аппаратура делится на четыре класса. II – изделия, которые кроме основной изоляции имеют и дополнительную. Возможно вместо основной и дополнительной изоляции наличие усиленной изоляции. III – изделия, которые рассчитаны на питание от изолированного источника тока с переменным напряжением не более 24 В или с постоянным напряжением не более 50 В и не имеют внешних или внутренних цепей с более высоким напряжением.

Указания при работе с электромедицинской аппаратурой: — не касайтесь приборов одновременно двумя обнаженными руками, частями тела; — не работайте на влажном, сыром полу, на земле; — не касайтесь труб (газ, вода, отопление), металлических конструкций при работе с электроаппаратурой; — не касайтесь одновременно металлических частей двух аппаратов (приборов).

Надежность медицинской аппаратуры Способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации называется надежностью. Надежность характеризуется вероятностью безотказной работы.

Вероятность безотказной работы оценивается экспериментально в виде отношения числа N, работающих за время t изделий к общему числу No испытывающихся изделий. P(t) = N(t) / No

Кроме вероятности безотказной работы надежность характеризуется еще одним критерием, называемым интенсивностью отказов (t). Интенсивностью отказов называется коэффициент пропорциональности между числом отказов d. N(t) и произведением полного числа работающих элементов N(t) на интервал времени dt. d. N(t) = – (t)N(t) dt

Интенсивностью отказов

В зависимости возможных последствий в процессе отказа медицинские приборы подразделяются на следующие четыре класса. А – изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента. Вероятность безотказной работы изделий этого класса должна быть не менее 0, 99 в течении установленного для них срока службы. К этим изделиям относятся аппараты искусственного дыхания и кровообращения.

Б – изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма или окружающей среды, не приводящее к непосредственной опасности для жизни пациента или персонала. Вероятность безотказной работы изделий этого класса должно быть не менее 0, 8. К таким аппаратам относятся системы, следящие за больными, аппараты для стимуляции сердечной деятельности.

В – изделия, отказ которых снижает эффективность или задерживает лечебнодиагностический процесс в некритических ситуациях, либо повышает нагрузку на медицинский или обслуживающий персонал, либо приводит только к материальному ущербу. Наработка этих изделий должна быть не менее гарантии. К этому классу относится большая часть диагностической и физиотерапевтической аппаратуры. Г – изделия, не содержащие отказоспособных частей.

Электроды для съема биологического сигнала, датчики медико-биологической информации Общая схема передачи медико-биологической информации Электрод датчик Приемопередатчик Усилитель Обратная связь Регистрирующий прибор

• Электроды – это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой. • Датчик – это устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину (давление, температуру, звуки сердца) в сигнал, удобный для дальнейшей регистрации и преобразования обычно в виде электрической или магнитной величины, которая легко записывается регистрирующим прибором.

Электроды 1. Электроды кратковременного применения в кабинетах функциональной диагностики, например, для разового снятия электрокардиограммы. 2. Электроды для длительного использования, например, для постоянного наблюдения за тяжелобольными в условиях палат интенсивной терапии. 3. Электроды на подвижных обследуемых в спортивной или космической медицине. 4. Электроды для экстренного применения в условиях скорой помощи.

Датчики подразделяются на генераторные и параметрические 1. Генераторные датчики это такие, у которых измеряемый параметр приводит к электрическому сигналу: термопары, пьезодатчики, тензодатчики, фотоэлектрические датчики, индукционные. 2. Параметрические датчики это такие, у которых изменение измеряемого сигнала приводит к изменению какого-либо параметра. Это могут быть емкостные, индуктивные и реостатные датчики.

У всех датчиков имеется две основные характеристики – это чувствительность S = y/ x и зависимость чувствительности от скорости изменения переменной величины S=f( x/ t). Основные ошибки датчиков: • температурная и временная зависимость измеряемой величины, • гистерезис из-за необратимых процессов, • обратное воздействие датчика на биологическую систему.

датчик частоты дыхания