Характеристики и условия испытаний электрокардиографа ЭК3Т-02 'АКСИОН'

Контрольная работа

по дисциплине: Метрология биомедической аппаратуры

на тему

Характеристики и условия испытаний электрокардиографа ЭК3Т-02 "АКСИОН"

Выполнил

Колесник В.В.

Киев 2012

Содержание

Вступление

Предназначение прибора

Принцип действия

Комплектность

Технические характеристики

Схема соединений

Порядок поверки по стандарту

Вывод

Источники

Введение

Электрокардиограф является переносным устройством и позволяет оперативно и качественно снимать электрокардиограмму, при этом одновременно регистрируя три, шесть или двенадцать общепринятых отведений. Принцип, в соответствии с которым функционирует аппарат- съем потенциалов с поверхности тела человека, посредством прикрепления к различным частям тела специальных чувствительных электродов.

Действующий ГОСТ 19687-89 "Приборы для измерения биоэлектрических потенциалов сердца. Общие технические требования и методы испытаний" распространяется на аналоговые приборы для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сердца.

Предназначение прибора

Электрокардиограф - специальный медицинский прибор, основное предназначение которого - проведение исследований и диагностики в области электрокардиографии. Сфера его применения достаточно широка. Его обычно используют в отделениях функциональной диагностики, интенсивной терапии и кардиологии в стационарных учреждениях, а также в кабинетах, предназначенных для функциональной диагностики в поликлиниках, медикосанитарных частях, на машинах скорой помощи, в частной медицинской практике.

Электрокардиографы трехканальные ЭКЗТ-02 "АКСИОН" предназначены для измерения и графической регистрации биоэлектрических потенциалов сердца с целью диагностики состояния сердечно-сосудистой системы человека в медицинских учреждениях и при оказании медицинской помощи на дому.

В состав стандартного устройства обычно входят электрокардиографический блок, блок сетевого питания, оснащенный кабелем, и электродный кабель.

К функциональным особенностям оборудования можно отнести:

·              обеспечение съема 6 или 12 отведений электрокардиограммы больного в общепринятой системе стандартных отведений (Франку, Кабрера, Нэбу).

·              Графический LSD дисплей, который дает возможность просматривать кардиограмму одновременно в нескольких отведениях в одинаковом масштабе, а также выводить их на печать на принтер.

·              Наличие возможности автоматического старта записи в случае обнаружения нарушений ритма сердца (аритмии) - это дает значительную экономию бумаги.

·              Возможность в автоматическом режиме анализировать электрокардиограмму, что исключает всю рутинную работу, связанную с измерением амплитудно-временных параметров электрокардиограммы.

·              ЭКГ возможно снять также и в ручном режиме, используя абсолютно любое количество электродов.

·              Устройство системы позволяет быстро переключать основные режимы работы.

·              Изменения ритма сердца возможно регистрировать в режиме записи ритма.

·              Предусмотрена также возможность для того, чтобы работать в составе специального комплекса, предназначенного для проведения нагрузочных проб.

·              Наличие памяти до 100 электрокардиограмм позволяет не только хранить результаты уже произведенных обследований, но и выводить их в дальнейшем на печать.

·              Электрокардиограф также предусматривает возможность снятия ЭКГ с детей

·              Работу с прибором облегчает наличие манипулятора и комбинированной алфавитно-цифровой и пленочной клавиатурой.

Принцип действия

Принцип действия электрокардиографа основан на съеме с помощью электродов биоэлектрических потенциалов сердца, их усилении, преобразовании в цифровую форму, вводе их в процессор регистрирующего блока и регистрации электрокардио-сигналов и служебной информации на термореактивной бумажной ленте с помощью термопринтера с одновременным отображением на жидкокристаллическом дисплее значений частоты сердечных сокращений.

Электрокардиограф имеет следующие режимы работы:

самотестирование;

режим установки;

режим ручной регистрации электрокардиограммы (ЭКГ);

режим автоматической регистрации ЭКГ;

режим записи ЭКГ в память;

режим копирования ЭКГ из памяти;

режим передачи ЭКГ в персональный компьютер.

Самотестирование электрокардиографа обеспечивает определение готовности к работе и индикацию соответствующих сообщений на дисплее при неготовности:

распознавание и индикацию отсутствия бумаги, открытой крышки термопринтера;

распознавание и индикацию плохого контакта электродов;

распознавание и индикацию нарушений температурного режима.

В режиме установки электрокардиограф обеспечивает:

установку даты и времени (часы и минуты);

включение и отключение звукового сопровождения ритма сердца;

включение и отключение подсветки дисплея;

включение и отключение сохранения установок при выключении питания;

установку длительности регистрации ЭКГ для режима автоматической регистрации;

включение и отключение записи в память копии ЭКГ для режима автоматической регистрации.

В режиме ручной и автоматической регистрации ЭКГ электрокардиограф обеспечивает:

регистрацию заголовка (обозначение позиций для внесения фамилии, возраста пациента, отделения медучреждения, заключения), даты и времени, калибровочных импульсов;

регистрацию одновременно по трем каналам ЭКГ одной из групп (I, II, III), (aVR, aVL, aVF), (VI, V2, V3), (V4, V5, V6) no выбору (в ручном режиме) или всех групп отведений в перечисленной последовательности (в автоматическом режиме) с индикацией на дисплее обозначения регистрируемой группы и выбранного режима регистрации;

индикацию на дисплее и регистрацию значения ЧСС;

индикацию на дисплее и регистрацию служебной информации о включенных (выключенных) фильтрах, режима регистрации, выбранных значениях чувствительности и скорости;

измерение и регистрацию параметров ЭКГ (Р, PQ, QRS, QT, ST, AQRS в режиме автоматической регистрации).

В режиме записи электрокардиограф обеспечивает запись и хранение в памяти электрокардиографа до 64 ЭКГ.

В режиме копирования ЭКГ электрокардиограф обеспечивает вьщачу из памяти копии ЭКГ. При комплектации электрокардиографа передатчиком акустическим обеспечивается передача копии ЭКГ по телефонному каналу.

В режиме передачи ЭКГ в персональный компьютер (ПК) электрокардиограф обеспечивает передачу ЭКГ по стандартному последовательному интерфейсу RS-232 в ПК в реальном масштабе времени.

Комплектность

Технические характеристики

Диапазон напряжений регистрируемых входных сигналов - от 0,03 до 5 мВ.

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения амплитудных параметров регистрируемых сигналов:

± 15 % - в диапазоне напряжений от 0,1 до 0 5 мВ;

d= 7 % - в диапазоне напряжений от 0,5 до 4,0 мВ.

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения временных параметров регистрируемых сигналов в диапазоне от 0,1 до 2,0 с - ± 7 %.

Чувствительность - 2,5; 5; 10 и 20 мм/мВ:

Пределы допускаемой относительной погрешности установки чувствительности -± 5 %.

Нелинейность при эффективной ширине записи не менее 32 мм - ± 2 %.

Скорость движения носителя записи - 12,5; 25 и 50 мм/с.

Пределы допускаемой относительной погрешности установки скорости движения носителя записи - ± 5 %.

Входной импеданс - не менее 10 МОм.

Коэффициент ослабления синфазных сигналов - не менее 100000 (не менее 100

дБ).

Постоянная времени - не менее 3,2 с при выключенном антидрейфовом фильтре; в пределах от 0,35 до 0,7 с при включенном антидрейфовом фильтре.

Неравномерность АЧХ относительно сигнала на частоте 10 Гц - в пределах:

от минус 10 % до +5 % - в диапазоне частот от 0,5 до 60,0 Гц;

от минус 30 % до + 5 % - в диапазоне частот св. 60 Гц до 100 Гц.

Ослабление сигнала при включенном режекторном (сетевом) фильтре:

не менее 20 дБ в диапазоне частот от 49,5 до 50,5 Гц;

не более 6 дБ на частотах менее 40 Гц и более 60 Гц.

Ослабление сигнала при включенном антитреморном фильтре:

не более 3 дБ на частоте 35 Гц;

не менее 6 дБ на частоте 70 Гц.

Дрейф нулевой линии за время автоматической регистрации ЭКГ не превышает 1,5 мм.

Время успокоения - не более 1 с.

Постоянный ток в цепи пациента, протекающий через любой электрод, исключая нейтральный не превышает 0,1 мкА.

Электрокардиограф обеспечивает автоматическое измерение и индикацию на дисплее частоты сердечных сокращений (ЧСС) в диапазоне от 30 до 240 '/мин.

Пределы допускаемой погрешности измерения ЧСС:

абсолютной - ± 2 '/мин (в диапазоне от 30 до 120 '/мин);

относительной - ± 2 % (в диапазоне от 120 до 240 '/мин).

Электропитание электрокардиографа осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 220 В через блок питания, или от внутренней аккумуляторной батареи с безопасным сверхнизким напряжением, или от бортовой сети автомобиля с номинальным напряжением 12 В (при комплектации электрокардиографа преобразователем DC-DC).

Мощность, потребляемая электрокардиографом от сети - не более 25 ВА.

Продолжительность непрерывной работы электрокардиографа при питании от сети - не менее 8 часов.

Количество циклов записи ЭКГ в автоматическом режиме при питании от полностью заряженной аккумуляторной батареи - не менее 50 циклов.

Масса электрокардиографа без упаковки - не более 1,9 кг.

Габаритные размеры - 260 (длина) х 175 (ширина) х 70 (высота) мм.

По степени защиты от опасностей поражения электрическим током электрокардиограф относится к изделиям с внутренним источником питания, класс I, тип CF по ГОСТ Р 50267.0-92 и ГОСТ Р 50267.25-94.

По электромагнитной совместимости электрокардиограф соответствует требованиям ГОСТ Р 50267.0.2-2005.

По возможным последствиям отказа электрокардиограф относится к классу В по ГОСТ Р 50444-92.

Вид климатического исполнения УЗ по ГОСТ 15150-69.

Средняя наработка на отказ - не менее 2000 часов.

Средний срок службы - не менее 5-и лет.

Электрокардиограф имеет широкие возможности по программированию и настройке различных параметров, режимов, форматов распечатки, а также занесения информации в архив.

Схема соединений

Принципиальная схема устройства показана на рисунке. Биопотенциалы сердца снимаемые посредством электродов, поступают на вход коммутатора, который обеспечивает прохождение кардиосигнала на входы 2 и 3 ОУ DA2, в соответствии с номером выбранного ЭКГ отведения. Коммутатор выполнен на герконовых реле К1-К9, сигналы управляющие их работой формируются микросхемой ПЗУ DD6, в соответствии с кодом, поступающим с вы-водов 11-14 счетчика DD4.2. Управление коммутатором осуществляется посредством транзисторных ключей VT1-VT8. Микросхема DD5, служит для согласования КМОП уровней счетчика DD4, с ТТЛ уровнями микросхемы ПЗУ DD6 и дешифратора DD7. Последний преобразует выходной код счетчика DD4.2 в сигналы управления светодиодными индикаторами HL1-HL8, служащими для отображения номера выбранного ЭКГ отведения. Микросхема ОУ DA1, служит для создания «плавающей земли» электрода заземления, это позволяет значительно уменьшить дрейф нулевой (изолинии), при недостаточно хорошем контакте электродов с кожей. Подача импульсов контрольного милливольта, на усилитель обеспечивается во время индикации нулевого номера кардиографического отведения. Импульсы снимаются с генератора на логических элементах DD3.1-DD3.4 и через резистивный делитель R12, R13 поступают на соответствующие контакты реле. При выходном коде счетчика DD4.2 соответствующему восьмому отведению, входы усилителя DA1 заземляются. В таблице приведена прошивка ПЗУ К155РЕ3 соответствующая описанной логике работы.

Технические характеристики входного усилителя следующие: IВХ = 8 pА; UШ = 1 мкВ; RВХ = 10 ГОм; КУС = 103; КОС.СФ. =110Дб.

Основное усиление кардиосигнала, а также дополнительное подавление сетевых помех осуществляется узлом на ОУ DA3.1. Далее через резистор R10 кардиосигнал поступает на вход АЦП DD2, который через схему оптической развязки на оптронах U1-U3, подключается непосредственно к последовательному порту ПК. Микросхема DD1, служит для повышения крутизны фронтов импульсов снимаемых с оптронов U1, U2. Диоды VD1, VD2, защищают вход АЦП от случайного превышения входного напряжения выше предельно допустимого. Простейшую программу для построения кардиокривой на экране монитора можно скачать на сайте. Примененный в схеме АЦП рассчитан на работу только с положительным входным напряжением (0-5 вольт), поэтому для нормальной его работы с двуполярным сигналом необходимо дополнительное смещение нулевой линии от 0 до 2,5 вольт, которое также осуществляется узлом на ОУ DA3.1.

На ОУ DA3.2-DA3.4 выполнен детектор пикового сигнала, служащий для выделения максимумов в импульсах кардиосигнала (R импульсов) , к его выходу может подключаться измеритель частоты сердечных сокращений, либо обычный светодиод для индикации пульса.

Следует обратить внимание что при подключении прибора к ПК, ни в коем случае нельзя соединять общий провод прибора с земляным - компьютра (последний на схеме изображен тремя линиями).

Конструктивно усилитель биопотенциалов и коммутатор выполнены на двух печатных платах. Для усилителя использован односторонний фольгинированный стеклотекстолит толщиной 2 мм, а для коммутатора двусторонний, размеры плат 60х50 и 130х50 мм соответственно. Источник питания выполнен отдельным блоком. Чтобы уменьшить входные токи утечки, разводка проводников на выводы контактов реле выполнена навесным монтажом. Отверстия под них рассверлены так, чтобы обеспечивался некоторый зазор между платой. Для уменьшения внешних наводок, длинна проводников соединяющих вход усилителя с коммутатором, должна быть минимальной. Необходимо также обеспечить надежное экранирование входного блока. Электроды соединяются с входом прибора с помощью экранированного провода длинной около двух метров. Во избежание поражения электрическим током в приборе необходимо предусмотреть надежную защиту, исключающую попадание напряжения на входные электроды. При изготовлении трансформатора особое внимание следует уделить качеству изоляции, можно рекомендовать использовать готовые трансформаторы повышенной электробезопастности серии ТП, описание которых есть в [2]. Категорически запрещается подключение прибора к устройствам с сетевым питанием, без надежного гальванического разделения.

Электроды для отведений от конечностей могут быть выполнены в виде металлических пластин размерами 50х35 мм. Для грудных отведений используются электроды круглой формы диаметром до 30 мм.

Наладка прибора заключается в установке резистором R13 напряжения на выходе резистивного делителя R12, R13 равного 1 милливольт. Перед началом регистрации ЭКГ, прибор калибруют подачей контрольного милливольта. Для этого установив нулевой номер отведения резистором R30 добиваются нужного усиления сигнала, а резистором R28 - напряжения 2,5 вольта на выходе ОУ DA3.2, при заземленных выводах входного усилителя (восьмой номер отведения)

При использовании самопишущих регистраторов стандартным считается отклонение пера на 10 мм на 1 мв входного напряжения, скорость движения ленты обычно выбирают 50 мм в секунду. Более точную калибровку прибора, можно произвести подачей сигнала контрольного милливольта, с выхода прецезионного генератора.

Регистрация кардиограммы должна производиться в помещении удаленном от источников электрических помех. Расстояние между электродами и проводами электросети должно составлять не менее 1.5-2 м. Запись ЭКГ желательно производить в положении лежа на спине, это позволяет добиться максимального расслабления мышц и улучшить условия регистрации.

Пластинчатые электроды накладывают на внутреннюю поверхность голеней и предплечий, в нижней их трети, и фиксируют с помощью резиновых лент. Грудной электрод устанавливают, используя резиновую грушу - присоску. Для улучшения качества ЭКГ и уменьшения наводных токов следует обеспечить хороший контакт электродов с кожей. Для этого в местах наложения электродов необходимо предварительно обезжирить кожу спиртом, и обильно смочить ее 5-10% раствором натрия хлорида, или, в крайнем случае, обычным мыльным раствором. Наилучшим вариантом будет использование специальной электродной пасты.

электрокардиограф прибор электрокардиограмма поверка

Порядок поверки по стандарту

При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице 1.

Вывод

Данная работа предоставила нам возможность ознакомится со стандартами, которые отвечают за протекание испытаний и обработке поверок при проверке работоспособности прибора и соответствия его показателей эталонным. Также при проведении данной работы мы разобрали характеристики трехканального электрокардиографа ЭКЗТ-02 "АКСИОН", его применением и порядком его испытания. Были также рассмотрены его принципиальная схема и технические характеристики.

Источники

1.       Б. Котляков. Компьютерный кардиограф. - Схемотехника, 2002, №9, с. 36, 37

.        И. Кольцов. Маломощные сетевые трансформаторы повышенной электробезопастности. - Радио, 2001, №7, с.47,48

3.       Авдеева Д.К. Приборное обеспечение неинвазивной электрокохлеографии: дис. докт. техн. наук-М., 1999.

4.       Авдеева Д.К, Вылегжанин О.Н., Грехов И.С, Казаков В.Ю., Ким

.        Бендат Д.С., Пирсол А.Д. Прикладной анализ случайных данных: пер. с англ. М.: Мир, 1989. -540 с.

.        Бодин О.Н. Системы неинвазивного контроля состояния сердца: дис. докт. техн. наук Пенза, 2008.

.        Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. -399 с.