03Pril_3_2010 (1006410), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Исторически первыми регистраторами были зеркальные гальванометры на фотобумагу, затем пишущие чернилом гальванометры. С учетом их особенностей были сформированы основные требования к регистраторам:

1. Масштабный коэффициент записи по вертикальной оси (мм/мВ) должен выдерживаться с точностью 5-10%.

2. Масштабный коэффициент записи по направлению движения бумаги (мм/с - скорость движения бумаги) - с точностью 5%.

3. Число каналов регистрации 1-16.

4. Ширина поля записи на один канал не менее 40мм.

5. Способность записывать быстро изменяющиеся графики с верхней граничной частотой не ниже 75 Гц (дополнительно проверяется наличие неравномерности частотной характеристики).

6. Толщина линии записи не более 1.0 мм;

7. Отсутствие гистерезиса записи более 0.2мм.

В настоящее время о пишущих гальванометрах забыли и ведущее место заняли точечно печатающие регистраторы (принтеры). Плотным нанесением точек формируются линии, рисунки, буквы текста. Механически ударное нанесение точек так же отошло в прошлое. Точки наносятся капельками чернил, термическим нагревом малых площадок копировальной ленты или термобумаги. В термопечатающих головках терморезисторы вытянуты в линию на всю ширину листа (или бумажной ленты). В чернильных "картриджах" - на размер буквы. Терморезистор расположен рядом с капиллярным отверстием: разогрев приводит к вскипанию и выбросу капли.

Внедрение точечно печатающих методов расширило набор параметров регистратора. Дополнительно к перечисленному выше приходится вводить:

8. Плотность нанесения точек (число точек на мм) и размер точки. Плотность точек на мм определяется по двум координатам: по оси перпендикулярной движению бумаги и по оси вдоль движения бумаги. Для грубых графиков и вывода текстов достаточна плотность печати 3-4 точки/мм. Для качественного вывода графиков требуется плотности печати 8 точек на мм и более (12-16 точек на мм, типовое значение 300 точек на дюйм). Размер точки обычно связан с числом точек на мм: для плотности 8 точек на мм типовой размер имеет величину 125х125 микрон.

9. Число одновременно наносимых точек или длина наносимой линии (или штриха) за один такт печати. Для чернильных головок эта длина составляет (3-6)мм, для термо головок (50 - 100) мм.

10. Темп печати линии: число наносимых линий в секунду или время между печатью линий (обратная величина темпу - такту печати). Для термо печатающих головок период печати линии составляет 1-6 мс, для чернильных период в пятьдесят раз меньше (но и длинна одновременно наносимой линии так же меньше в 50 раз).

Темп печати подбирается так, что бы между соседними тактами печати бумага перемещалась на ширину наносимой точки или менее. Таким образом при условии нанесения непрерывной линии графика максимальная скорость перемещения бумаги (или масштабная скорость по оси Х) однозначно связывается с шириной печатаемой точки и периодом темпа печати:

v_B=A/T,

где А - размер точки по направлению перемещения, Т - темп печати. Типовые медицинские приборы должны иметь ряд масштабных скоростей: 5,10, 25, 50, 100 мм/с. Следовательно для размера точки А=125мк темп печати в Герцах должен иметь значения, указанные в таблице 1

Таблица 1 (размер точки печати 125х125 микрон)

Темп печати обычно связывается с периодом квантования АЦП, в простейшем случае они равны. Следовательно для ЭКГ, где период взятия выборок АЦП должен быть не более 2 мс (500Гц) приходится выбирать темп печати и темп АЦП равным 1.25 мс (800Гц) или использовать интерполяционные процедуры увеличения частоты квантования.

Ограничение полосы частот регистрируемого сигнала. Обычно регистраторы используют шаговые двигатели, перемещающие бумагу за один шаг на величину печатаемой точки. Возникает жесткая связь между скоростью бумаги и периодом печати. Период печати связан с темпом АЦП. Частота АЦП в свою очередь выбирается исходя из ширины спектра принимаемого сигнала. Обычно частота квантования АЦП выбирается в 6-10 раз выше верхней граничной частоты спектра сигнала. Следовательно оказываются связанными скорость движения бумаги и спектр регистрируемого сигнала. Для типовой скорости 25 мм/с оказывается возможным регистрация сигнала с шириной спектра всего 20Гц-30Гц, что приемлемо только для энцелографии.

Выход из создавшегося положения находится применением алгоритмов интерполяции или работой не в реальном времени (с трансформацией спектра). Программы интерполяции решают две проблемы: согласование темпа печати с темпом взятия выборок АЦП и улучшения зрительного восприятия графика за счет заполнения пустых промежутков между точками. Как правило для этого используется интерполяция вертикальными линиями или печать вертикальными штрихами.

Задача существенно упрощается при использовании вместо шагового двигателя мотора постоянного тока. В этом случае скорость движения бумаги можно плавно изменять и задача сопряжения масштабной скорости движения бумаги с темпом взятия выборок АЦП перестает быть критичной.

Частота сплошного чернения. Вывод графиков создает облегченный режим работы для термопечатающей головки (ТПГ), т.к. одновременно печатается малое число точек. Для большого числа одновременно печатаемых возникают большие импульсные токи разогрева, их обеспечение сопряжено с инженерными трудностями (обычно число точек одновременного чернения не более 100-200). Однако при печати высокочастотных сигналов, например шумов в фонокардиографии, приходится непрерывно печатать длинные черные области шумовых сигналов. Такой режим печати называется режимом сплошного чернения. Согласование расстояния между точками с дискретом АЦП. Целесообразно выбирать дискрет АЦП по амплитуде согласованным с плотностью (шагом расстановки) печатаемых точек регистратором. Например, в случае электрокардиографии для обеспечения чувствительности 10 мм/мВ желательно чтобы шаг дискрета АЦП был кратен 12.5 мкВ. В этом случае удается избежать процедуры умножения кодов амплитуды на поправочные коэффициенты. (Пусть ширина записи 40 мм, печать с плотностью 8 точек/мм, чувствительность 5 мм/мВ. Тогда в заданной ширине записи умещается 320 точек и 8.0 мВ размаха амплитуды графика. Цена дискрета АЦП должна быть соответственно 25 мкВ.

Приложение 16

Обеспечение электробезопасности

Основные понятия: Безопасное напряжение, Защитное заземление. Основная изоляция, дополнительная изоляция, усиленная изоляция. Рабочая часть, сигнальные цепи, части доступные для прикосновения. Защитные зазоры. Пожароустойчивость трансформатора. Ток утечки на пациента. Единичное нарушение, Приборы класса 1, класса II, типы В, ВF, CF.

Требования к защите медицинских приборов от питающей сети 220В 50Гц.

Важнейшим параметром медицинского прибора является его безопасность. Опасность истекает от сети переменного тока 220В 50Гц, если нет внутренних высоковольтных источников. Питающее напряжение в домах и медицинских учреждениях подается от распределительных трансформаторов, имеющих выходные обмотки 220В или 380В трехфазного тока. Обмотки соединены "треугольником" или "звездой". Сетевая проводка имеет 4 провода: четвертый - зануляющий. Дополнительно в помещениях потребителя должен быть провод защитного заземления. Он не соединяется с зануляющим проводом и должен выполняться только в виде стационарно закрепленной проводящей шины. Важнейшей характеристикой провода защитного заземления является его сопротивление на "землю". Это сопротивление должно измеряться под нагрузочным током 15-20 А и иметь величину не более 2 Ома.

Защитное заземление подводится ко всем сетевым розеткам (евророзетка) или имеет вид шины с отдельными зажимами для подключения. Подключение должно исключать произвольное отсоединение без применения специальных инструментов. Точка подсоединения маркируется знаком, показанным на рис П.15.1.

Безопасным считается для человека напряжение 25В эфф переменного или 60В постоянного тока. Осветительная сеть имеет эффективное напряжение 220В синусоидальной формы (с отклонениями напряжения +/- 10%). Пиковое напряжение соответственно в 1.41 раз выше (310В). Такое напряжение смертельно опасно для детей. Для взрослого человека то же смертелен, если его кожа мокрая, например стоит на сыром полу. В случае сухой кожи удар электрическим током (от напряжения 220В эфф) просто болезненен. В аварийных ситуациях (например при закорачиван одного фазного провода на землю) напряжение может увеличиваться до 380В эфф и прикосновение будет смертельно для взрослого человека и с сухой кожей.

Маркировка безопасности.

Электрические приборы, работающие от сети 220В должны обеспечивать безопасность человека в том числе в разных аварийных условиях и практически исключать возникновение опасных напряжений и токов утечек в местах, доступных для прикосновения. В приборах, осуществляющих прямой контакт с пациентом через электроды, выделяется рабочая часть. Она включает вс
е цепи, соединяемые с электродами. Рабочая часть отделяется от остальных узлов прибора дополнительной изоляцией. Безопасность в целом обеспечивается основной изоляцией, дополнительной изоляцией, (иногда они обьединяются и называются усиленной изоляцией), защитным заземлением и специальными требованиями к питающим трансформаторам.

В зависимости от наличия или отсутствия шины (провода) защитного заземления медицинские приборы делятся на исполнение по классу I и классу II. К первому классу относятся приборы, рассчитанные на питание от сети 220В с цепью защитного заземления (рис. П.15.1). Для переносных приборов соединение с защитным заземлением обычно обеспечивается тройной сетевой вилкой. Для стационарных используется заземляющая шина. В приборах, выполненных по 1 классу элементы схем и конструкций отделяются от питающей сети основной изоляцией (испытательное напряжение 1.5кВ эфф). Опасность несут элементы конструкции приборов, доступные для прикосновения. Металлические части корпуса прибора должны соединяться с защитным заземлением.

Ко второму классу относятся приборы, рассчитанные на питание от сети 220В без цепи защитного заземления. (Рис П.15.2). В этих приборах должна использоваться или "усиленная" изоляция (испытательное напряжение 4 кВ эфф), или сочетание основной и дополнительной изоляции. Основная изоляция должна выдерживать испытательное напряжение 1.5кВ эфф. Дополнительная изоляция должна выдерживать испытательное напряжение 2,5 кВ.

Приборы по классам I и II разделяются по типам B, BF, CF. Приборы типа СF и ВF имеют изолированную рабочую часть. Тип СF предназначен для работы в операционных и имеет повышенные требования к допустимым токам утечки (см таблицу 1). Испытательные напряжения типов ВF и CF не отличаются. Электробезопасность типов BF и CF обеспечивается сочетанием основной изоляции и дополнительной изоляции, типа В - усиленной изоляцией.

Важным элементом приборов, определяющих их электро­безопасность являются сигнальные цепи (выводы на ЭВМ, на педали управления и др.) и рабочее заземление. Рабочее заземление приравнивается к сигнальным цепям. (Рабочее заземление используется только по классу II для уменьшения сетевых помех, но никак не для замены защитного заземления). По классу I сигнальные цепи должны или соединяться с защитным заземлением или отделятся от доступных для прикосновения цепей усиленной изоляцией. От изолированной рабочей части сигнальные цепи должны отделяться основной изоляцией. По классу II сигнальные цепи должны отделяться усиленной изоляцией от сетевых цепей, а от изолированной рабочей части и мест, доступных для прикосновения - дополнительной изоляцией. Структура построения основной и дополнительной изоляции и области приложения испытательных напряжений показана на рис П.15.1 и рис П.15.2 (Приборы, выполненные по классу В имеют маркировку в виде двойного квадрата).

В
ходящие в состав приборов питающие трансформаторы должны быть пожароустойчивы при длительном включении с перегрузкой. Испытание проводится при двух кратной перегрузке. Например, если в Вашем приборе по документации в сетевой цепи использован плавкий предохранитель с величиной тока 1А (наличие плавких предохранителей обязательно), то во время испытания трансформатора предохранитель закорачивается, нагрузка во вторичной цепи трансформатора дополнительно увеличивается до тех пор, пока ток в первичной цепи не увеличится до удвоенного значения (2А), и выдерживается под такой нагрузкой 2 часа. Затем измеряется температура первичной обмотки трансформатора: она не должна быть выше 150⁰ Цельсия.

Элементы конструкции, разделенные цепями изоляции должны иметь воздушные (и поверхностные на платах) зазоры, по величине не менее 4 мм (или 8 мм в особых случаях).

Характеристики

Список файлов лекций