Struktura a typy lékařských přístrojů. A6M31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Podobné dokumenty
Struktura a typy lékařských přístrojů. X31LET Lékařskátechnika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Struktura a typy lékařských přístrojů. X31LET Lékařskátechnika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Struktura a typy lékařských přístrojů. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Měření neelektrických veličin. Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování

Biologické signály. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Manuální, technická a elektrozručnost

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

EXPERIMENTÁLNÍ MECHANIKA 2 Přednáška 5 - Chyby a nejistoty měření. Jan Krystek

Měření krevního tlaku. A6M31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Resolution, Accuracy, Precision, Trueness

Chyby měření 210DPSM

Měřicí řetězec. měřicí zesilovač. převod na napětí a přizpůsobení rozsahu převodníku

CW01 - Teorie měření a regulace

RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO ZÍSKÁNÍ SPECIALIZOVANÉ ZPŮSOBILOSTI. v oboru KLINICKÝ INŽENÝR PRO TERAPEUTICKÉ ZDRAVOTNICKÉ PŘÍSTROJE

Vzorkovací zesilovač základní princip všech digitálních osciloskopů, záznamníků, převodníků,

Defibrilátory. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Zesilovače biologických signálů, PPG. A6M31LET Lékařská technika Zdeněk Horčík, Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Mikrosenzory a mikroelektromechanické systémy

Proudové převodníky AC proudů

Elektrody pro snímání biologických potenciálů. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Úvod do zpracování signálů

Posouzení přesnosti měření

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

X31EO2 - Elektrické obvody 2. Kmitočtové charakteristiky

Snímání biologických signálů. A6M31LET Lékařská technika Zdeněk Horčík Katedra teorie obvodů

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu

Literatura Elektrická měření - Přístroje a metody, Metrologie Elektrotechnická měření - měřící přístroje

Technická diagnostika, chyby měření

1 SENZORY V MECHATRONICKÝCH SOUSTAVÁCH

Elektrokardiografie. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

9. ČIDLA A PŘEVODNÍKY

Kardiostimulátory. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Elektrokardiografie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO ZÍSKÁNÍ SPECIALIZOVANÉ ZPŮSOBILOSTI. v oboru KLINICKÉ INŽENÝRSTVÍ SE ZAMĚŘENÍM NA DIAGNOSTICKÉ ZDRAVOTNICKÉ PŘÍSTROJE

Chyby a neurčitosti měření

Měřicí přístroje a měřicí metody

Elektrody pro snímání biologických potenciálů. A6M31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO ZÍSKÁNÍ SPECIALIZOVANÉ ZPŮSOBILOSTI. v oboru KLINICKÁ TECHNIKA SE ZAMĚŘENÍM NA LABORATORNÍ ZDRAVOTNICKÉ PŘÍSTROJE.

Úvod do problematiky měření

Technisches Lexikon (cz.) 16/10/14

VY_32_INOVACE_E 15 03

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

Měření srdečního výdeje. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Ultrazvukové diagnostické přístroje. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

D C A C. Otázka 1. Kolik z následujících matic je singulární? A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

Ultrasonografická diagnostika v medicíně. Daniel Smutek 3. interní klinika 1.LF UK a VFN

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Elektroencefalografie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Přenos signálů, výstupy snímačů

Měření srdečního výdeje. A6M31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Učební osnova předmětu ELEKTRICKÁ MĚŘENÍ

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

e, přičemž R Pro termistor, který máte k dispozici, platí rovnice

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

Vyjadřování přesnosti v metrologii

Stavba slovníku VIM 3: Zásady terminologické práce

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

2 Zpracování naměřených dat. 2.1 Gaussův zákon chyb. 2.2 Náhodná veličina a její rozdělení

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u

Číslicové multimetry. základním blokem je stejnosměrný číslicový voltmetr

Elektroencefalografie. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

1. Co je to senzor. Snímá fyzikální, chemickou či biologickou veličinu Převádí ji na signál nebo na jinou veličinu

Indukční snímač otáček Ri360P0-QR24M0-ELU4X2-H1151/S97

18A - PRINCIPY ČÍSLICOVÝCH MĚŘICÍCH PŘÍSTROJŮ Voltmetry, A/D převodníky - principy, vlastnosti, Kmitoměry, čítače, fázoměry, Q- metry

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

ETC Embedded Technology Club setkání 6, 3B zahájení třetího ročníku

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor.

Příloha č.: 1 ze dne: je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č.: 456/2012 ze dne: List 1 z 6

Kalibrace: Nominální teplota pro kalibraci v laboratoři: (23 ± 2) C Nominální teplota pro kalibraci mimo laboratoř: (23 ± 5) C

Měření na nízkofrekvenčním zesilovači. Schéma zapojení:

KATEDRA ELEKTRICKÝCH MĚŘENÍ

Lineární a adaptivní zpracování dat. 1. ÚVOD: SIGNÁLY a SYSTÉMY

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření vlastní a vzájemné indukčnosti část Teoretický rozbor

Senzor teploty. Katalogový list SMT

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 15. Měření elektrických veličin

Základní terminologické pojmy (Mezinárodní metrologický slovník VIM3)

List 1 z 6. Akreditovaný subjekt podle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005: FORTE a.s. Metrologická laboratoř Mostkovice 529

Universální přenosný potenciostat (nanopot)

Měřící přístroje a měření veličin

Číslicový Voltmetr s ICL7107

Biofyzikální ústav LF MU Brno. jarní semestr 2011

Měření a automatizace

Charakterizují kvantitativně vlastnosti předmětů a jevů.

A/D převodníky - parametry

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Indukční úhlový senzor s analogovým výstupem Ri360P1-QR14-ELiU5X2-0,3-RS5

Šum AD24USB a možnosti střídavé modulace

Teorie měření a regulace

I. Současná analogová technika

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. Fakulta elektrotechnická. České vysoké učení technické v Praze.

T- MaR. Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. Teorie měření a regulace. Podmínky názvy. 1.c-pod. ZS 2015/ Ing. Václav Rada, CSc.

Ultrazvuková defektoskopie. Vypracoval Jan Janský

VSTUPNÍ VÝSTUPNÍ ROZSAHY

Transkript:

Struktura a typy lékařských přístrojů A6M31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů xhavlikj@fel.cvut.cz

Elektronické lékařské přístroje využití přístrojové techniky v medicíně diagnostické systémy např. elektrokardiografy, elektroencefalografy, ultrazvukové diagnostické systémy, tonometry, pulsní oxymetry a další terapeutické systémy např. kardiostimulátory, defibrilátory, ulrazvukové terapeutické systémy, radioterapeutické systémy a další systémy pro chirurgii anesteziologické systémy, kryochirurgické systémy, ultrazvukové chirurgické systémy, laserové systémy a další podpora a náhrady orgánů naslouchadla, kochleární implantáty, podpora zraku, mimotělní krevní oběh, systémy pro hemodialýzu a další

Klasifikace přístrojů a systémů biomedicínské přístroje lze dělit podle měřené veličiny přístroje pro měření tlaku, průtoku, teploty atd. principu snímání rezistivní, induktivní, kapacitní, ultrazvukový, elektrochemický podle orgánových systémů, pro jejichž sledování jsou určeny kardiovaskulární systémy, dýchací ústrojí, endokrinologické systémy podle klinické specializace, ve které se uplatňují přístroje pro kardiologii, neurologii, radiologii, oftalmologii atd.

Způsoby měření přímé měření např. měření délky pomocí délkoměru (mechanického), měření teploty apod. nepřímé měření např. měření délky pomocí délkoměru (laserového), neinvazivní měření krevního tlaku (NIBP) apod. komparativní (nulové) měření měření proti etalonu, resp. proti známé hodnotě měřené veličiny např. můstkové měření odporu, komparační měření napětí apod.

Vyhodnocení měření střední hodnota (mean value) medián (median) prostřední hodnota ve výběru, polovina hodnot je větších, polovina je menších modus (mode) nejčastější hodnota ve výběru (u některých souborů dat, typicky u nečíselných dat jako např. u seznamu příjmení, krevních skupin apod. nelze, nebo lze jen velmi obtížně, jiný parametr definovat)

Vyhodnocení měření rozptyl (střední kvadratická chyba) směrodatná odchylka pravděpodobnost, že se náhodná veličina bude od střední hodnoty lišit nejvýše o 1σ je pro normální rozdělení 68 %, o 2σ pak již 95 %

Vyhodnocení měření standardní chyba střední hodnoty pak můžeme psát pro výsledek měření s vysokou pravděpodobností

Chyby měření systematická (soustavná) chyba při opakovaných měřeních za stejných podmínek zůstává stejná např. principiální chyba použité měřicí metody, může souviset jak s fyzikální podstatou měření (např. stanovení kyslíkové saturace krve), tak se způsobem zpracování dat postupem výpočtu (např. určení středního arteriálního tlaku z hodnot systolického a diastolického tlaku) nelze určit statisticky, v některých případech lze odhadnout náhodná (statistická) chyba měření vzniká náhodnými rušivými vlivy, např. vnějším rušením, otřesy, změnami podmínek měření, nepřesností odečtu apod. nelze ji odstranit, lze ji však minimalizovat opakovaným měřením a statistickým zpracováním dat

Charakteristiky lékařských přístrojů soubor parametrů umožňujících vzájemně srovnávat jednotlivé přístroje a kvantifikovat jejich vlastnosti v závislosti na frekvenci vstupní veličiny dělíme na statické parametry (charakteristiky) popisují chování systému pro stejnosměrné nebo velmi pomalu se měnící vstupní veličiny (některé sensory a systémy, např. piezoelektrické snímače, reagují pouze na změny vstupní veličiny) dynamické parametry (charakteristiky) popisují chování systému při změnách vstupních veličin

Statické parametry přesnost měření (accuracy) [CAR00] schopnost přístroje při opakovaných měřeních dosáhnout malé odchylky mezi střední hodnotou naměřených výsledků a hodnotou měřené veličiny rozptyl měření (precision) [CAR00] schopnost přístroje při opakovaných měření vracet pro stejnou vstupní veličinu stejný nebo alespoň velmi podobný výsledek

Statické parametry přesnost a rozptyl měření [CAR00] a) malá přesnost, velký rozptyl b) velká přesnost, velký rozptyl c) malá přesnost, malý rozptyl d) velká přesnost, malý rozptyl (ideální stav) http://www.mmspektrum.com/clanek/kalibrace-a-presnost-mereni.html

Statické parametry chyba měření (accuracy) [Web07] rozdíl mezi naměřenou a správnou hodnotou udává se v procentech z naměřeného údaje nebo rozsahu (např. ± 1 % z naměřeného údaje, ± 1 % z rozsahu), u digitálních přístrojů v počtu číslic (např. ± 1 číslice), obvykle v kombinacích údajů rozlišení přístroje (precision) [Web07] počet číslic, které přístroj zobrazuje (přístroj, který zobrazí naměřený údaj 2,3456 V má větší rozlišení než přístroj, který zobrazí 2,35 V) rozlišení, citlivost (resolution) [Web07] nejmenší změna vstupní veličiny, kterou přístroj dokáže zaznamenat, např. u A/D převodníku 1 LSB

Statické parametry reprodukovatelnost (opakovatelnost) měření schopnost přístroje naměřit v různém čase při stejném vstupu stejnou hodnotu pro lineární přenosovou funkci stejnosměrný posun (zero drift) adi vní chyba změna citlivosti (sensitivity drift) změna směrnice přenosové funkce mul plika vní chyba

Statické parametry linearita nechť platí systém je lineární, pokud platí vstupní rozsah, dynamický rozsah povolený rozsah měřené veličiny příp. rozsah měřené veličiny, ve kterém je přístroj schopen měřit s definovanými parametry

Statické parametry vstupní impedance protože často měříme neelektrické veličiny, použijme zobecněnou definici impedance pro každou měřenou veličinu X d1 (veličina typu úsilí) existuje taková veličina X d2 (veličina typu tok), že jejich součin má rozměr výkonu (jedná se o dvojice např. napětí proud, síla rychlost, tlak průtok; první veličina vždy reprezentuje úsilí, s kterým lze dosáhnout děje vyjádřeného druhou veličinou) výkon reprezentuje množství energie, kterou za jednotku času odebereme z měřeného systému

Statické parametry impedanci pak definujeme jako podíl fázorů (je třeba uvažovat harmonické průběhy veličin) dosazením do rovnice pro výkon dostaneme pro minimalizaci ovlivnění měřeného děje (minimalizaci energie spotřebované při měření) potřebujeme při měření veličin typu X d1 (veličina typu úsilí) systémy s co největší impedancí, pro měření veličin typu X d2 (veličina typu tok) naopak systémy s impedancí jdoucí k nule

Dynamické parametry parametry popisující chování systému při změnách vstupních veličin pouze ve výjimečných případech jsou biologické signály stejnosměrné nebo jen velmi pomalu se měnící (např. tělesná teplota), obvykle jsou to signály se spektrem frekvencí od jednotek do desítek Hz časové závislosti mezi vstupní a výstupní veličinou popisujeme pomocí přenosových charakteristik vztah mezi vstupní veličinou a výstupem ve frekvenční (operátorové) oblasti popisuje přenosová funkce

Přenosové charakteristiky impulsní charakteristika w(t) odezva obvodu na Diracův impuls d (t) přechodová charakteristika a(t) odezva obvodu na jednotkový skok l(t)

Přenosová funkce přenosová funkce lineárního systému s konstantními parametry je racionální lomená funkce vstupní veličina je harmonická výstupní veličina je také harmonická, se stejnou frekvencí jako vstupní veličina, amplituda a fáze výstupu jsou funkcí frekvence

Přenosová funkce přenosová funkce nultého řádu výstup je frekvenčně nezávislý na vstupu

Přenosová funkce přenosová funkce prvního řádu výstup je frekvenčně závislý na vstupu, na asymptotické modulové frekvenční charakteristice je jeden bod zlomu

Přenosová funkce přenosová funkce druhého řádu výstup je frekvenčně závislý na vstupu, na asymptotické modulové frekvenční charakteristice jsou dva body zlomu

Obecné schéma lékařského přístroje diagnostické přístroje přístroje jsou určeny pro sledování životních funkcí pacienta transport signálu (energie) především ve směru od sledované osoby k přístroji terapeutické přístroje přístroje jsou určeny pro ovlivnění stavu pacienta transport signálu (energie) především ve směru od přístroje ke sledované osobě

Diagnostické přístroje Rozman J. a kol.: Elektronické přístroje v lékařství. Academia, Praha, 2006.

Terapeutické přístroje Rozman J. a kol.: Elektronické přístroje v lékařství. Academia, Praha, 2006.

Požadavky na přístroje požadavky na elektrické lékařské přístroje jsou uvedeny v příslušných normách a standardech ČSN EN 60601-1 Zdravotnické elektrické přístroje Část 1: Všeobecné požadavky na základní bezpečnost a nezbytnou funkčnost (platné pro ČR a EU) dále např. ČSN EN 60601-2-25 Zdravotnické elektrické přístroje Část 2: Zvláštní požadavky na bezpečnost elektrokardiografů ANSI 1, AAMI 2 standards (platné USA, celosvětově) 1 American National Standards Institute 2 The Association for the Advanced of Medical Instrumentation

Literatura 1. Rozman, J. a kol.: Elektronické přístroje v lékařství. Academia, Praha, 2006. 2. Webster, J. G.: Medical Instrumentation Application and Design. Wiley, 4th ed., 2007. 3. Carr, J. J., Brown, J. M.: Introduction to Biomedical Equipment Technology. Prentice Hall, 4th ed., 2000.