Модуль сьема дыхания термисторным методом

Модернизация аппаратных средств монитора МИТАР-01-"Р-Д": разработка конструкции датчика модуля термисторного съема дыхания вместо модуля инвазивного давления. Расчет стоимости прибора, анализ его соответствия критериям экологичности и безопасности.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время развитие специализированных отделений кардиологического наблюдения и интенсивной терапии в структуре современных больниц и клиник отражает тенденцию медицины к повышению уровня автоматизации технологии лечения больных. Такие отделения, как правило, оснащены электронными приборами, комплексами и системами для автоматизированного длительного непрерывного контроля за состоянием тяжелобольных - медицинскими мониторами. Эта специфика весьма существенна и требует, вообще говоря, как активного участия человека в работе над созданием и совершенствованием мониторов, так и определенного биомедицинского уровня инженеров-разработчиков этих приборов.

Необходимо учитывать, что в любой больнице существует определенный контингент больных, находящихся в критической ситуации и требующих к себе повышенного внимания с точки зрения оперативной диагностики, лечения и ухода. Размещение таких больных в обычной палате, в которой одна сестра, особенно в ночное время ведет к большому риску смертельному исходу при внезапно возникшем осложнении. Выделение для каждого из таких больных отдельной сестры (сиделки) в обычной палате практически неосуществимо и ненамного уменьшает этот риск из-за отсутствия непосредственно у постели больного приборов для объективной оценки показателей жизнедеятельности и аппаратов для поддержания жизни в критических ситуациях.

Особое внимание следует обращать на то, что для лечения таких больных в последнее 20-30 лет организуются специальные подразделения - блоки, отделения или палаты интенсивной терапии и кардиологического наблюдения. Эти блоки, рассчитанные на 4-12 и более больных, оснащаются прикроватной аппаратурой непрерывного и длительного контроля за физиологическими параметрами организма: частотой сердечных сокращений (ЧСС), артериальным и венозным давлениями, частотой дыхания, температурой тела и др. Такая аппаратура, построенная обычно по блочному принципу, называется медицинской мониторной системой. Отдельные электронные блоки или устройства - мониторы - осуществляют контроль за соответствующими параметрами. Мониторные системы позволяют врачу без труда, как у постели больного, так и на центральном посту, наблюдать изменения физиологических параметров организма больного в критическом состоянии. Они освобождают сестер и врачей от ручного измерения этих параметров и рутинной работы по их обработке и документации фигурации для одновременного обслуживания многих пациентов.

Целью дипломного проекта является разработка модуля для съема дыхания термисторным методом. Модуль должен устанавливаться в монитор по опции вместо верхнего модуля инвазивного давления (ИД1). К выходному разъему модуля должен подключаться термисторный датчик дыхания.

В процессе разработки должны быть учтены следующие моменты:

· должна быть разработана конструкция термисторного датчика дыхания;

· предусмотреть возможность установки модуля дыхания вместо одного из модулей инвазивного давления;

· на плате процессора надо предусмотреть порты для распознавания типа установленного в монитор модуля.

Модуль должен обеспечивать по каналу термисторного дыхания:

· Усиление и фильтрацию электрического сигнала от термисторного датчика.

· Полоса пропускания 0,1-3,3 Гц (по уровню -3дБ)

· Формирование сигнала наличия датчика.

· Построение кривой дыхания.

· Произвести расчет мощности (на сколько увеличится потребление монитора)

· Произвести расчет надежности элементов модуля

· Сделать разводку элементов модуля на плате габаритами 115х25 мм

· Разработать методику проверки модуля термисторного дыхания



1. Общие принципы мониторостоения

Электронные устройства в самом общем случае представляют собой совокупность аппаратных средств, предназначенных для преобразования, обработки и отображения информации. В нашем случае под информацией понимают ЭКС и данные его обработки в КМ на всех этапах, а также управляющие и тестирующие сигналы. Основной состав ЭУ охватывает широкий арсенал аналоговых и цифровых полупроводниковых схем, обеспечивающих выполнение функций:

- усиление ЭКС при значительных синфазных электрических помехах;

- преобразование ЭКС в удобную для обработки форму;

- анализа ЭКС во временной или частотной областях в реальном масштабе;

- накопление и обработка данных анализа;

- оперативного отображения и документирование ЭКС и результатов;

- дистанционной передачи ЭКС и результатов обработки по каналам связи;

- сопряжение КМ с автоматизированными системами;

- автоматизации процесса управления прибором;

- самодиагностирование неисправностей.

Если общие вопросы ЭУ обработки данных достаточно полно освещены в литературе, то обработке ЭКС значительно меньшее внимание из-за специфичности задачи.

Современный этап развития медицинского приборостроения характеризуется использованием последних достижений науки и техники, применением новых технологий и конструктивных решений. Для повышения эффективности разработок, производства и эксплуатации медицинских приборов в этих условиях требуется оптимизация путей их проектирования, заключающаяся в выполнении следующих требований:

- применение максимальной унификации в схемных, конструктивных и технологических решениях. Такой подход повышает надежность приборов, снижает трудоемкость и разработки производства и, следовательно, стоимость приборов, а также облегчает внедрение их в медицинскую практику и последующую эксплуатацию;

- использование встроенных средств вычислительной техники для обработки данных, отображения информации и управления приборами. Появления микропроцессоров и микро - ЭВМ усилило эту тенденцию, что способствует максимальной автоматизации функций медицинских приборов;

- возможности агрегатирования приборов различного назначения для создания специализированных комплексов (для функциональной диагностики, реанимации и т.п.). Агрегатирование обеспечивает конструктивную и электрическую совместимость;

- системный подход к проектированию больших систем, характеризующийся тем, что каждый компонент системы (прибор) является составной частью всей системы и совместим с ней. При разработке обращается внимание на то, чтобы каждый новый прибор или новая модификация прибора соответствовали уже существующей системе без каких-либо дополнительных согласующих устройств. Необходимость системного подхода наиболее очевидна при создании автоматизированных систем для палат интенсивного наблюдения за кардиологическими больными.

Наиболее достоверная оценка эффективности КМ может быть получена в результате длительной ее эксплуатации в клинике, однако для разработчиков и для потенциальных пользователей в условиях отсутствия опыта эксплуатации и необходимости проверки приборов в лабораторных и цеховых условиях оценка качества анализа аритмий должна производится по некоторому набору формальных показателей, характеризующих прибор с момента его создания . Последнее обстоятельство заставляет использовать описание классов аритмий в виде набора реализаций ЭКС, организованных на основании базы ЭКГ - данных, использованной при разработке алгоритмов обработки ЭКС.

Технический контроль диагностических процедур может реализовываться аппаратно в виде встроенных средств, но это существенно увеличивает объем оборудования. Эффективнее использовать внешние генераторы тестовых последовательностей - имитаторов ЭКС. Осуществлять такую проверку на прокомментированной базе ЭКГ - данных, как это делается для оценки алгоритмов, представляется нецелесообразным из-за больших временных затрат. Лучше осуществлять ее на ограниченном множестве специальных тестовых реализаций в реальном масштабе времени на прототипной микро-ЭВМ, на которой велась отладка программ. Для проверки КМ выход микро-ЭВМ подключается к ЦАП.

Программы генерации аритмий могут быть составлены путем дискретизации фрагментов ЭКГ, взятых из банка ЭКГ - данных.

1.1 Обзор мониторов

1.1.1 Обзор мониторов по производителям

· Прикроватный монитор Icard M

В каждом модуле монитора Icard М применен мощный микропроцессор, реализующий сложную схему цифровой фильтрации сигналов и результатов расчета.

Примененные нелинейные оптимальные и статистические фильтры оптимизированы для подавления артефактов измерения, возникающих по разным причинам. Модули имеют встроенную защиту от электрохирургических помех и защиту от воздействия импульсов дефибриллятора. Программа каждого модуля содержит рабочую и тестовую часть. Мониторы могут быть объединены в локальную беспроводную сеть с Центральной станцией. Канал сети не оказывает влияния на другие приборы, не создаёт помех.

Модуль ЭКГ

* диапазон измерений: 20-250 комплексов (QRST) в минуту;

* выбор по желанию комбинации мониторируемого отведения;

* ручной выбор коэффициентов усиления кардиосигнала;

* выбор времени развертки экрана - 12,5;25;50 мм/сек.

* возможность применения вместе с дефибриллятором и электорокоагулятором.

Регистрация асистолий, фибрилляций и аритмий. Автоматическое архивирование участков кривых с нарушениями ритма

Модуль пульсоксиметрии...