МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИНКУБАТОРОВ В НЕОНАТАЛОГИИ Муха Ю.П.,Лапшова А.В.,Лысенко Н.В.,Ким Р.А.

Волгоградский государственный медицинский университет


Номер: 6-1
Год: 2016
Страницы: 116-122
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

метрологический анализ, кувез, многоканальная измерительная система, measurement (Metrology) analysis, neonatal incubator, multi-channel measuring system

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье рассматриваются вопросы целесообразности метрологичекой аттестации инкубаторов для новорожденных, а также пример выполнения метрологического анализа его измерительной подсистемы.

Текст научной статьи

Введение. Инкубаторы для новорожденных - это медицинское оборудование, предназначенное для выхаживания и проведения эффективного лечения недоношенных и ослабленных детей в родильных домах, в отделениях неотложной и лечебной педиатрии. Инкубатор, или как его ещё называют кувез (кювез) для новорожденных, обеспечивает надежную защиту малыша от воздействия внешней среды, создавая необходимую микросреду для сохранения жизни и дальнейшего развития ребенка (поддержание постоянного температурного режима, равномерное распределение тепла, увлажнение воздуха, регулируемая подача кислорода). На данный момент инкубатор для новорожденных является актуальным в наше время. Так как инкубаторы и открытые реанимационные системы позволяют уменьшить детскую смертность, повысить эффект реанимационных и лечебных мероприятий. Постановка задачи. Кувез состоит из прозрачного стекла, нагревательного элемента, устройства для увлажнения воздуха, и управляющего блока. Инкубатор обычно изготавливают из оргстекла или подобных материалов, не боящихся химической дезинфекции, в боковых стенках располагаются окошки и дверцы для рук ухаживающего персонала. Для уменьшения потери тепла современные кувезы выпускаются с двойными стенками. Управляющий блок обычно имеет систему сервоконтроля (система автоматического слежения за заданными параметрами и параметрами окружающей среды, позволяющая оптимизировать соотношение этих показателей. Осуществляется с помощью различных датчиков обратной связи, системы обработки и анализа данных, а также с помощью системы климат-контроля), позволяющую поддерживать оптимальный температурный, кислородный режимы, степень влажности. Некоторые методы обогрева детей с недостатками этих методов. Механизм теплообмена Метод обогрева Недостатки Излучение Источник лучистого тепла Большие неощутимые потери жидкости. Потоки воздуха в палате могут охладить ребенка. Отсоединение термодатчика может привести к потере тепла или перегреву. Конвекция Инкубатор с контролем температуры воздуха Увлажнители способствуют росту микроорганизмов (бактерий, грибов). Не регулирует температуру в зависимости от потребностей ребенка. Температура воздуха колеблется при уходе за ребенком Инкубатор с накожным контролем температуры (кожным термодатчиком) Смещение (отсоединение) датчика может вызвать колебания температуры. При уходе - колебания температуры воздуха. Увлажнители способствуют росту бактерий Обогрев палаты Может быть неудобным для персонала и родителей, так как они в одежде Испарение Инкубатор с увлажнением и подогревом Увлажнители способствуют росту микроорганизмов (бактерий, грибов). При уходе - колебания температуры и влажности воздуха Обтирание ребенка Можно травмировать и инфицировать кожу ребенку Для инкубаторов характерен ряд существенных недостатков, а именно: • концентрацию кислорода в этих инкубаторах невозможно повысить сверх 60-70%. Плохая подгонка пластиковой крышки кувеза может привести к значительной утечке кислорода из кувеза, что еще больше снизит его концентрацию в окружающей младенца среде [3]. • низкий уровень относительной влажности внутри камеры инкубаторов при постоянной температуре (37°С) приводит к обезвоживанию организма ребенка при его длительном пребывании (от суток и более), что требует восполнения жидкости путем длительной инфузионной терапии; • требуется постоянный контроль за параметрами концентрации кислорода и уровня относительной влажности внутри камеры инкубаторов, чтобы избежать проявления токсических эффектов кислорода при недостаточном увлажнении вдыхаемой газовой смеси; • электрическая система (блок управления), как правило, встроена в конструкцию этих инкубаторов, что создает опасность для жизни ребенка, поскольку кислород повышенной концентрации является взрывоопасным при наличии статического электричества и возможных коротких замыканиях в электрической цепи. • при длительном пребывании ребенка в инкубаторе происходит адаптация организма новорожденного к условиям кувеза (высокие уровни концентрации кислорода, влажности, температуры, шум электродвигателя), наступает так называемая "кувезная" зависимость. В связи с этим, после вывода новорожденного из кувеза, для реадаптации его организма к условиям внешней среды необходимо проводить, как правило, поддерживающую терапию. • несмотря на тщательную дезинфекцию и проветривание инкубаторов, патогенные микробы могут сохраняться в труднодоступных для дезинфекции местах, а высокая температура и влажность способствуют размножению микробов, что приводит к заражению младенцев. Таким образом видно, что требуется регулярная метрологическая аттестация всех технических средств, входящих в состав кувеза, и прежде всего измерительных средств. Метрологическая аттестация в данном случае состоит из ряда этапов. Этап 1.Синтез измерительной структуры кувеза. В соответствии с [1] можно считать с достаточной степенью общности, что любая измерительная структура содержит следующие блоки измерительных преобразователей: -блок первичного преобразования (датчик), реализующий функцию преобразования; - блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), реализующий функцию преобразования ; - блок масштабирования, реализующий функцию преобразования ; - блок обратного преобразования, реализующий функцию . Это приводит к тому, что измерительная структура имеет вид: Рис.1. Структурная схема измерительного канала, где - блок АЦП, - блок масштабирования, - блок обратного преобразования. В данном случае для примера измерительная структура строится для кувеза Baby Guard I- 1120. При этом в соответствии с техническими характеристиками инкубатора BabyGuard I-1120 (YP2000) осуществляются следующие контрольно-измерительные операции: · cервоконтроль температуры: o температура воздуха от 25°С до 37°С (при сверхобогреве от 37°С до 39°С, опционально от 20°С до 39°С); o температура тела новорожденного от 34°С до 37°С (при сверхобогреве от 37°С до 38°С; o время прогрева до 40 мин; · контроль влажности: o диапазон контроля влажности от 20% до 90%; o объем емкости-контейнера для воды ... 1 л; o продолжительность работы на одном контейнере ... до 12 часов; · контроль содержания кислорода: o диапазон измерения уровня кислорода от 0% до 99%; o диапазон измерения уровня кислорода от 20% до 60%; · параметры рабочей камеры: o изменение угла наклона рабочей поверхности до 5°; o скорость потока воздуха в рабочей камере менее 0,1 м/с; o уровень шума в рабочей камере менее 50 дБ; · тревоги: o отключение электропитания; o остановка воздушного потока; o неисправность датчиков температуры воздуха и температуры тела; o смещение датчика температуры; o неисправность датчика перегрева; o низкий или высокий уровень температуры тела и воздуха; o низкий или высокий уровень влажности; o низкий или высокий уровень кислорода; o электропитание ... 110/220 В 50/60 Гц. Из технических характеристик кувеза следует, что измерительная подсистема осуществляет многоканальные многоточечные измерения. Тогда измерительная структура имеет вид: Рис. 2. Структурная схема измерительной подсистемы кувеза BabyGuard I-1120 (YP2000), где приняты следующие обозначения: ТТ - канал измерения температуры тела; ТВ - канал измерения температуры воздуха; ВЛ - канал измерения влажности; [O2] - канал измерения концентрации кислорода; УГ - канал измерения угла наклона детского модуля; СКВ - канал измерения скорости потока воздуха в рабочей камере; УРШ - канал измерения уровня шума в рабочей камере; RК - операция коммутации сигнала. В соответствии с [2] обобщенное измерительное уравнение - это комплекс совместных измерительных уравнений, который можно записать следующим образом: В соответствии с [1] по уравнению измерений можно записать уравнение полной погрешности результата измерений измерительной подсистемы измерительно-управляющего комплекса кувеза; где RГ - гипотетическое преобразование. В связи с уникальностью контролируемого параметра целесообразно рассматривать уравнения полных погрешностей отдельно: Принцип разложения полной погрешности на компоненты рассмотрим на примере погрешности : , где ; ; ; . Проверка разложения осуществляется по округлению полной погрешности за счёт суммирования частных погрешностей: . Этот же принцип разложения может быть применен для всех уравнений полных погрешностей по каждому из контролируемых параметров. Каждое из уравнений погрешностей: полных и частичных - целесообразно использовать для формирования схемы аттестации любого из измерительных каналов. В случае метрологического анализа канала контроля влажности в соответствии с системой уравнений разложения полной погрешности схемы эксперимента для аттестации этого канала в соответствии со стандартными схемы принимают следующий вид: Рис. 3. Схема эксперимента для аттестации канала измерения влажности. В этой схеме используются общий генератор испытательных сигналов (ГСИ), каждый подключен одновременно к испытуемому первичному преобразователю влажности (датчику) и к эталонному преобразователю влажности (датчику, имеющему более высокий класс точности, минимум в 3 раза). Затем снятые с выходов и через коммутатор К подаются на вход измерительного тракта (в данном случае → → ). В стационарном режиме в программной части формируются результаты: и Которые на программном блоке формируют результат сравнения: . Это позволяет определить относительную погрешность в виде , где при и . Заключение. Таким образом, изложенный подход позволяет значительно объективизировать процесс метрологического анализа кувеза. При этом применим к любым типам подобных устройств, не связан размещением их в специальных испытательных лабораториях, но требует предварительную организацию испытательного эксперимента с использованием дополнительного оборудования.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.