Transcript ورودی های تغییر دهنده (Modifying input)

‫اصول کلی دستگاه های ازمایشگاهی تشخیص‬
‫طبی‬
‫دستگاه یا سیستم‬
‫‪ ‬دستگاه های آزمایشگاهی تشخیصی‪ -‬طبی در تشخیص ‪ ،‬بررسی و تحقیقات کاربرد بسزای ی دارند ‪.‬‬
‫‪ ‬برای درک خصوصیات کلی دستگاه ها ‪ ,‬می بایست اطالعاتی را در مورد خواص دستگاه ها و بهینه بودن‬
‫مقادیر قابل اندازه گیری ‪ ،‬مورد بررسی قرار داد ‪.‬‬
‫‪ ‬برای این منظور ابتدا یک سری از آصطالحات و وآژه های مربوط به سیستمها ‪ ,‬مورد بحث قرار می گیرد‬
‫‪.‬‬
‫دستگاه )‪:(instrument‬‬
‫عبارت است از ابزاری که به تشخیص ‪ ،‬بهبودی و دآنستن نادآنسته ها کمک می کند ‪.‬‬
‫در بیشتر مواقع به جای اصطالح دستگاه از مبدل یا )‪ (transducer‬استفاده می شود ‪.‬‬
‫مبدل وسیله ای است که یک شکل آنرژی رآ به شکل دیگر آنرژی تبدیل می کند که این‬
‫شکل ثانوی انرژی تفسیر و تبیین اسانتری برای اندازه گیری دارد ‪.‬‬
‫‪ o‬مبدل نبایست تغییری در انچه که اندازه گیری می کند ‪ ،‬ایجاد نماید و هم چنین نمی‬
‫بایست نسبت به ان چه که اندازه گیری نمی شود ‪ ،‬حساس باشد‪.‬‬
‫شرآیط مبدل ها‬
‫• مقدار سیگنالی که مبدل اندازه گیری می نماید ‪ ،‬می بایست حول و حوش ان مقدار ثابتی باشد که به ان داده‬
‫شده است و نمی بایست خطا یا اعوجاج در ان دخالت داشته باشد‪ .‬به بیانی دیگر هیچ عامل خارجی نباید در‬
‫ان دخالت نماید‪.‬‬
‫تقسیم بندی مبدل ها‬
‫‪‬‬
‫میتوان بر اساس ولتاژ ورودی به مبدل ها ‪ ،‬انها را به دو نوع تقسیم کرد ‪.‬‬
‫‪.1‬‬
‫اولین نوع‪ ،‬مبدل های خود تولید )‪ (Generating‬است که در این نوع مبدل خودش ‪،‬‬
‫سیگنالی به فرم مناسب در خروجی ایجاد می کند و نیازی به منبع تغذیه ‪(Power‬‬
‫)‪ supply‬ندارد‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫نوع دیگر مبدل ‪ ,‬مبدل مدوله شده )‪ (Modulating‬می باشد ‪ ،‬یعنی اینکه سیگنالی به‬
‫عنوان تغذیه به ان داده می شود و کارش این است که این مقدار را تغییر می دهد‪.‬‬
‫بر اساس مقدار ورودی های )‪ (Input‬داده‬
‫شده به دستگاه ها و همانطور ی که در شکل‬
‫شماره یک مشخص شده است ‪ ،‬ورودی ها به‬
‫سه دسته تقسیم می شوند‬
‫بعضی از این ورودی ها به سیستم داده می‬
‫شوند و برخی دیگر در اثر عوامل جانبی ‪ ،‬در‬
‫سیستم ها حاصل می شوند‪.‬‬
‫‪ -1‬ورودی مطلوب یا قابل آندآزه گیری )‪(desired input‬‬
‫منظور از ورودی مطلوب ‪ ،‬مقداری است که به عنوآن مجهول به سیستم دآده شده و می بایست اندازه گیری‬
‫شود ‪ .‬هدف اصلی از به کار گیری دستگاه ها ‪ ،‬اندازه گیری این ورودی است ‪.‬‬
‫‪ -2‬ورودی های تدآخلی )‪(Interfering input‬‬
‫این ورودی ها آز محیط های پیرآمون و دیگر آجزآ آلک تریکی سیستم ‪ ,‬وآرد دستگاه شده و مقدار قابل اندازه‬
‫گیری را با خطا مواجه می نماید‪.‬‬
‫‪ -3‬ورودی های تغییر دهنده )‪(Modifying input‬‬
‫چون این ورودی ها ‪ ,‬باعث تغییر تابع تبدیل سیستم می شوند ‪ ،‬بنابراین به ان ها ورودی های تغییر دهنده‬
‫گویند و تابع تبدیل سیستم را تغییر می دهند و مقدار قابل اندازه گیری را از مقدار واقعی دور می نماید ‪.‬‬
‫• این دو ورودی غیر مطلوب را می بایست به نحوی از بین برد ‪ ,‬یا تا حد امکان اثر ان ها را به حداقل رسانید تا‬
‫سیستم خروجی متناسب با ورودی مطلوب و با حداقل خطا حاصل نماید و به مقدار واقعی نزدیک تر باشد ‪.‬‬
‫مثال ‪:‬‬
‫اگر بخواهیم یک دستگاه اندازه گیری سیگنال های الک تریکی قلب ‪ ،‬با الک تروکاردیوگرافی‬
‫)‪ (ECG‬را مورد برسی قرار دهیم‬
‫ورودی مطلوب یا ‪ Xd‬همان فعالیت حقیقی قلب و ورودی تداخل کننده‬
‫‪ Xi‬که از المپ های برق وغیره حاصل می شود ‪ ،‬به عنوان ورودی نا مطلوب به سیستم‬
‫می رسد‪.‬‬
‫هم چنین ‪ Xm‬که ورودی تغییر دهنده می باشد‪ ،‬به عنوان سیگنال های میدان های‬
‫الک تریکی و مغناطیسی‪ ،‬بر روی این مدار بوده و یک ولتاژ را ایجاد می کند که بستگی به‬
‫موقعیت قرار گرفتن مریض نیز دارد ‪.‬‬
‫روش هاي کاهش خطا در سيستم ها‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫استفاده از فيدبک منفی(‪ :)Negative Feedback‬کس ری اس ت از خروجی که به ورودی برگ شت‬
‫داده می شود و باعث شده که مقدار ق اب ل اندازه گيری‪ ،‬به مقدار واقعی نزديک تر باشد‪ .‬فيدبک باعث می‬
‫شود که يک ارتباط بين خروجی و ورودی برقرار گردد و هميشه مقدار ورودی اندازه گيری شود‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫استفاده از سیستم های جبران کننده(‪ :)Compensation‬در این روش نه تنها سیگنال های‬
‫نامطلوب جدا می شود‪ ،‬بلکه حذف نیز می گردند‪ .‬در این حالت با وارد کردن یک اعوجاج(‪)Noise‬‬
‫مش ابه با اعواج اج ناخواس ته‪ ،‬می توان ان را از بین برد‬
‫‪ .3‬بکاربردن سیستم های تطابقی یا توافقی(‪ :)Adaptive‬این سیست م به طور خودکار ورودی تداخل کننده را‬
‫به سیستم می فرستد تا اث ر ورودی ه ای ناخواسته را کاهش دهد‪.‬‬
‫‪ .4‬استفاده از صافی یا فیلتر(‪ :)Filter‬در این روش می توان مق ادی ر ناخواسته را جدا نمود‪ .‬برای مثال در‬
‫الک تروکاردیوگرافی می توان با یک فیل ت ر پایین گذر‪ ،‬سیگنال های نامطلوب را حذف کرد‪.‬‬
‫‪ .5‬باال بردن حساسیت ذاتی سیستم(‪ :)Inherent Sensitivity‬هر چ ه حساسیت سیستم باالتر باشد‪،‬‬
‫خطای انداه گیری کمتر خواهد شد‪.‬‬
‫خوآص کلی دستگاه ها‬
‫‪ .1‬حساسیت(‪ :)Sensitivity‬حساسیت تغییرآت ورودی به تغییرآت خروجی در سیستم است که در حوزه‬
‫عملکرد سیستم می تواند مقادیری متغیر داشته باشد‪ .‬دستگاه ها باید به مقادیری که اندازه گیری انها مورد توجه‬
‫است‪ ،‬حساسیت باالی ی داشته باشند و به عوامل دیگر حساسیت نشان ندهند‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫خطی بودن(‪ :)Linearity‬خروجی دستگاه باید نسبت به تغییرات ورودی سیستم خطی باش د‪ .‬به‬
‫عبارت دیگر سیستم نباید هیچ نوع تغییری را بر روی مقدار اندازه گیری انجام دهد‪.‬‬
‫به طور کلی سیستم ها همیشه تقریبی از خطی بودن را دارند ولی به معنای واقعی سیستم خطی وجود ندارد‪.‬‬
‫خروجی‬
‫= ‪ m‬شیب‬
‫‪Δy‬‬
‫‪ΔX d‬‬
‫عرض از مبدا‬
‫‪y=mX d+b‬‬
‫ورودی ‪Xd‬‬
‫شکل شماره‪ :3‬منحنی اماری حساسیت خروجی سیستم بر حسب ورودی اندازه گی ری‬
‫شونده که نشان می دهدکه ای ن حساسیت برای یک منطق ه محدودی از ورودی ها به‬
‫ص ورت یکنواخت می باشد‪.‬‬
‫‪.3‬‬
‫دقت (‪ :)precision‬قابلیت یک سیستم در تولید نتایج نزدیک به هم درصورت تکرآر‬
‫آزمایش دقت نام دارد‪.‬‬
‫‪ .4‬صحت (‪)Accuracy‬‬
‫صحت یک سیگنال اندازه گیری شونده برابر است با مقدار واقعی منهای مق دار اندازه گیری شونده‬
‫که این اختالف به مقدار واقعی تقسیم می شود و بر حس ب درصد بیان میشود‪.‬‬
‫‪ m‬‬
‫‪C.V . ‬‬
‫‪ 100‬‬
‫‪‬‬
‫هر چه ضریب تغییرات مقدار کوچک تری داشته باشد‪ ،‬دستگاه دقیق تر اس ت‪.‬‬
‫اندازه گيري هاي با دقت باال متضمن صحت باال نيست‪ ،‬زيرا دقت هيچ مقايسه اي را با مقدار واقعي نمي دهد‪.‬‬
‫قابلیت تكرار متضمن صحت باال نيست‬
‫‪ -5‬تكرار پذيري‬
‫‪)Repeatability‬‬
‫قابليت يك دستگاه براي دادن خروجي يكسان براي ورودي هاي يكسان اعمال شده در دورهاي زماني‬
‫قابلیت تكرار متضمن صحت باال نيست‬
‫‪ -6‬محدوده آنالیز(‪)Range of analysis‬‬
‫محدوده انالیز عبارت است از محدوده آی که در ان دستگاه قادر است انالیزهای خاصی را انجام‬
‫دهد‪ .‬برای هر سیستم محدوده انالیز ان مشخص بوده و نمی توان هر مقداری را برای اندازه گیری‬
‫به دستگاه داد‪.‬‬
‫‪ -7‬پایدآری(‪)Stability‬‬
‫دستگاه های ی که قادرند در مدت زمان طوالنی استفاده شوند‪ .‬نتایجی با دقت باال ایجاد خواهند‬
‫کرد و از پایداری باالی ی برخوردارند و اغلب منحنی کالیبراسیون در ان ها ثابت است‪.‬‬
‫‪ -8‬آتالف وقت(‪)Downtime‬‬
‫دوره زمانی است که دستگاه برای تعمیر و یا رفع نقص یا انجام روندهای نگهداری پیشگیرانه از کار‬
‫می افتد‪ .‬برخی از دستگاهها نیاز به روش نگهداری خاصی ندارند‪ .‬بنابراین اتالف وقت یا زمان‬
‫خرابی در انها کمتر رخ می دهد‪.‬‬
‫سیستم های مدیریت داده ها و استفاده از الک ترودهای یک بار مصرف‪ ،‬از جمله مزایای ی هستند‬
‫که موجب کاهش اتالف وقت می شوند‪ .‬البته این مزایا باعث افزایش هزینه ها خواهند شد‪.‬‬
‫‪ -9‬قابلیت ارتقای سیستم و تجهیز ان با وسایل جانبی‬
‫(‪)Upgrading/Interfacing‬‬
‫قابلیت ارتقای دستگاه از اهمیت ویژه ای برخوردار است‪.‬‬
‫هنگام طراحی دستگاه باید به این مساله توجه شود که دستگاه قابلیت ارتقاء و تطبیق با سخت افزارهای جدیدتر را‬
‫داشته باشد تا به زودی از رده خارج نشود‪.‬‬
‫آیمنی آلک تریکی دستگاهها و بیمارستانها‬
‫(‪)Electrical Safety‬‬
‫از انجای ی که تمامی وسایل تشخیص ازمایشگاهی با جریان آلک تریکی کار می کنند‪ ،‬بنا براین مسایل ایمنی و‬
‫حفاظت در برابر جریانهای الک تریکی از اهمیت خاصی برخوردار است‪ ،‬چرا که تمامی تکنسین ها و اپراتورهای این‬
‫دستگاهها باید این نکات را به کار گرفته تا از خطر برق گرفتگی در امان باشند‪.‬‬
‫از پارامترهای مهمی که در ایجاد خطر برق گرفتگی برای انسان وجود دارد‪ ،‬می توان شدت جریان‪ ،‬مسیر عبور‬
‫جریان و فرکانس جریان را ذکر کرد‪ .‬هر چه شدت جریان عبور کننده بیشتر باشد‪ ،‬خطر نیز افزایش می یابد‪.‬‬
‫بدترین و خطرناک ترین فرکانس برای بدن انسان فرکانسهای بین ‪ 50‬تا ‪ 60‬هرتز است‪.‬‬
‫‪o‬همچنین جریان مستقیم خطرناک تر آز جریان متناوب می باشد و علت ان است که عضله فقط‬
‫منقبض می شود ولی در جریان غیر مستقیم عضله در یک سیکل منقبض و در سیکل دیگر‬
‫منبسط می شود و خطر نیز کمتر خواهد بود‪.‬‬
‫‪ o‬به طور کلی سه اثر مهم فیزیولوژیک الک تریسیته در بدن عبارت از افزایش حرآرت مقاومتی‬
‫بافت‪ ،‬تحریک آلک تریکی بافت (عضله و قلب) و سوختگی شیمیای ی برای جریانهای مستقیم می‬
‫باشد‪.‬‬
‫‪o‬از نظر ایمنی‪ ،‬عامل جریان آلک تریکی نسبت به ولتاژ آز آهمیت بیشتری برخوردآر آست‪ .‬دلیل‬
‫ان این است که اثرات نا بهنجار بیشتری را از خود روی بافتها بر جای می گذارد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫در مسیرهای ی که عضله قلب بر سر رآه عبور جریان قرآر دآرد‪ ،‬خطر افزایش مییابد‪ .‬البته برای‬
‫ا‬
‫معموال‬
‫عضله قلب بر اساس اینکه برق گرفتگی در کدام سیکل قلب صورت گیرد‪ ،‬مهم می باشد و‬
‫خطرناک ترین زمان موج ‪T‬در کمپلکس ‪ PQRST‬حاصل از فعالیت الک تریکی قلب است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫باید متذکر شد که یک سری عوامل دیگری مثل نحوه آتصال آلک ترودها به بدن‪ ،‬مقاومت‬
‫الک تریکی بدن و مدت زمان عبور جریان نیز بر میزان خطر میافزاید‪.‬‬
‫‪‬‬
‫هرچه محل اتصال الک ترودها با بدن کوچک تر باشد‪ ،‬چگالی جریان افزایش مییابد‪ .‬همچنین شکل‬
‫و نوع بافت های بدن و میزان امالح موجود در بدن مقاومت الک تریکی بدن را تحت تاثیر قرار می‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫قسمتی از جریان الک تریکی که از سینه می گذرد‪ ،‬وارد عضله قلب می شود که اگر‬
‫جریان قوی باشد و قسمتی از عضله قلب را تحریک نماید‪ ،‬در اینصورت انتشار‬
‫ایمپالسهای قلبی را مختل میسازد و باعث تحریک غیر همزمان بطنی میشود که به‬
‫ان فیبریالسیون (‪ )Fibrillation‬بطنی گویند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫برای برقراری جریان الک تریکی طبیعی قلب شوک الک تریکی میتواند مورد استفاده‬
‫قرارگیرد‪ .‬دستگاهی که انرژی برون دهی را مهیا می کند‪ ،‬دی فیبریالسیون‬
‫(‪ )Defibrillation‬نام دارد‪.‬‬
‫برق گرفتگی‬
‫•‬
‫کمترین جریان الک تریکی که یک فرد می تواند ان را حس نماید‪ ،‬جریان استانه‬
‫(‪ )Threshold Current‬نام دارد‪ .‬مقدار این جریان در افراد مختلف متفاوت می‬
‫ا‬
‫معموال حداقل ان ‪ 500‬میکروامپراست‪.‬‬
‫باشدو‬
‫•‬
‫اگر فرد احساس کند که برق گرفتگی ایجاد شده است و به طور ارادی نتواند سیم برق را رها‬
‫نماید‪ ،‬در این صورت به ان جریان رهای ی (‪ )Let-go‬گویند که حداقل ان برای مردان‬
‫‪ 9.5‬میلی امپر و برای زنان ‪ 6‬میلی امپر است‪.‬‬
‫موضوعهاي آساسي در آيمني آلک تريکي بيمارستان‪:‬‬
‫‪27‬‬
‫‪‬‬
‫حفاظت بیماران وپرسنل بيمارستان در برابر نقص هاي ناشي از الک تريسيته‪ ،‬از عوامل مهم در ايمني‬
‫الک تريکي است‪ .‬از انجاي ي که الک تريسته به دو صورت ساکن و متحرک وجود دارد‪ .‬لذا ايمني الک تريکي‬
‫در مقابل هر دو نوع‪ ،‬مهم است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫جالب توجه است که خطر ناشی از بار ساکن در بيمارستان ها‪ ،‬اهميت بيشتري دارد‪ .‬چرا که حتي با عبور‬
‫جريان ‪ 5‬میلی امپري از عضله قلب و به دنبال ان ايجاد انقباض عضله قلب ‪ ،‬مي تواند مرگ را در پ ي‬
‫داشته باشد‪ .‬رعايت اصول ايمني الک تريکي در بيمارستانها‪ ،‬مبتني بر مبارزه با خطرات ناشي از توليد‬
‫الک تريسيته ساکن در وسايل و ساختمان بيمارستانها و محافظت در برابر اسيب هاي ناشي از برق شهر‬
‫ضروري است‪.‬‬
‫‪28‬‬
‫‪‬‬
‫تمامي لباسها در بيمارستانها بايد آز جنس ک تان باشند تا الک تريسيته ساکن توليد نکنند‪.‬‬
‫دستگاههاي ي نظير لوله هاي ماشين بيهوشي بايد از مواد ضد الک تریسیته استاتيک ساخته شده‬
‫باشند و ک ف پوش بيمارستانها و مخصوصا در اتاق عمل نيز يا بايد از جنس ضد استاتيک و يا از‬
‫مواد هادي الک تريسيته باشند که بار ساکن را در خود نگه نمی دارند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫براي حفاظت هاي آلک تريکي در مقابل برق شهر‪ ،‬از سيستم هاي الک تريکي نظير ترانس ايزوله و‬
‫سيستم سیم کشي سه سيم استفاده مي شود‪ .‬يعني تمامي سيستم هاي الک تريکي نيازمند اتصال‬
‫به زمين(‪ )Earthing‬هستند‪ .‬بطور کلي در بيمارستانها ‪ ،‬هر سيستم الک تريکي نيازمند اتصال‬
‫به زمين است و هر بیمارستان بايد داراي سه چاه ارت‪ ،‬شامل چاه ارت آتاق عمل‪ ،‬چاه ارت‬
‫بخش هاي ‪ ICU‬و ‪ ، CCU‬چاه ارت مخصوص تجهيزآت و تاسيسات آلک تريکي و کليد ها‬
‫و پريزها هستند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫هر کدام از چاههاي ارت مذکور‪ ،‬داراي خواص فيزيکي خاص جداگانه اي هستند‪ .‬بطور کلي چاه‬
‫ارت بايد در زمين مرطوب ( باغچه بيمارستان) حفر شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫پس از چاه ارت ترآنس هاي آيزوله نيز اهميت بسزاي ي در ايمني الک تريکي دارند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪29‬‬
‫کار ترانس ايزوله ان است که ارتباط الک تريکي قسمت هاي مختلف بيمارستان را از هم جدا‬
‫مي کند‪ ،‬عموما توصيه مي شود که هر اتاق بيمارستان يک ترانس ايزوله داشته باشد تا از‬
‫لحاظ الک تريکي اتاقهاي ديگر ایزوله باشد‪.‬‬
‫براي رعايت نکات ايمني الک تريکي ‪ ،‬توجه به استانداردهاي الک تريکي از اهميت خاصي‬
‫برخوردار است‪ .‬هنگام تجهيز بیمارستانها‪ ،‬بايد هماهنگي الزم بين واحد تاسيسات بیمارستان‬
‫و واحدهاي تجهيز کننده وجود داشته باشد‪.‬‬