close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Zaychenko

код для вставкиСкачать
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САНКТ+ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
БАРОКАМЕРА
С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
(БАРОКАМЕРА КРАВЧЕНКО)
Методические указания
к выполнению лабораторной работы
Санкт+Петербург
2006
Составители: К. В. Зайченко, Л.А. Кулыгина, Л. К. Крюкова,
Ю.П. Покровский, В. М. Федулов
Рецензент кандидат технических наук, доцент О. И. Красильникова
Приводятся методические указания к лабораторной работе по
курсам «Технические методы диагностических измерений в меди+
ко+биологических системах» и «Медико+биологические электрон+
ные системы и комплексы», выполняемой студентами, обучающи+
мися по специальности «Радиоэлектронные системы», специали+
зации «Медико+биологические электронные компьютеризирован+
ные системы».
Подготовлены кафедрой радиоэлектронных комплексов и реко+
мендованы к изданию редакционно+издательским советом Санкт+
Петербургского государственного университета аэрокосмического
приборостроения.
Редактор А. В. Подчепаева
Компьютерная верстка И. С. Чернешева
Подписано к печати 21.04.06. Формат 60´84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 0,75. Уч. +изд. л. 0,71. Тираж 100 экз. Заказ №
Редакционно+издательский отдел
Отдел электронных публикаций и библиографии библиотеки
Отдел оперативной полиграфии
ГУАП
190000, Санкт+Петербург, ул. Б. Морская, 67
©
2
ГОУ ВПО «Санкт+Петербургский
государственный университет
аэрокосмического приборостроения»,
2006
Лабораторная работа
БАРОКАМЕРА С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Цель работы: изучение принципа действия и особенностей техни+
ческой реализации системы автоматического управления, предназ+
наченной для поддержания заданных температуры и давления в ба+
рокамере: ознакомление с основами физиологического лечебного дей+
ствия в барокамере В. А. Кравченко.
1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Медико#биологические аспекты применения барокамеры
Кравченко
Подавляющее большинство заболеваний имеет в своей основе так
называемую гипоксию, т. е. кислородное голодание клеток, тканей,
организма в целом.
Кислород доставляется к клеткам организма в основном с по+
мощью гемоглобина. В условиях обычного атмосферного давле+
ния количество поступающего кислорода ограничено кислород+
ной емкостью гемоглобина, т. е. его химической способностью
связывать строго определенное количество кислородных моле+
кул. Кислородное голодание возникает в случаях либо понижен+
ного содержания гемоглобина, либо неспособности клеток и тка+
ней усвоить доставленный к ним кислород и по ряду других при+
чин.
Основы физиологического и лечебного действия баротерапии с
использованием барокамеры Кравченко связаны с декомпрессией,
компрессией и температурным воздействием на конечности.
Подвергаясь воздействию пониженного барометрического дав+
ления, организм больного начинает функционировать на новом
уровне; наблюдается стимуляция адаптационно+защитных меха+
низмов. Под влиянием декомпрессии изменяется проницаемость
клеточных мембран, улучшаются условия транспорта кислорода
и питательных веществ к тканям. Улучшение гемодинамики (про+
цесса движения крови) происходит вследствие расширения сосу+
дов, особенно периферических, увеличения скорости кровотока и
межклеточной жидкости. Снижение парциального давления кис+
лорода в условиях гипобарического режима уменьшает чувстви+
тельность тканей и организма в целом к гипоксии. В результате
декомпрессии повышается активность обменных процессов, фер+
ментная активность (активность соединений ферментов, регули+
3
рующих обменные процессы в организме); улучшается метаболизм
тканей (совокупность процессов распада и синтеза веществ). Мес+
тная декомпрессия действует не только локально, вызывая мно+
гообразные ответные реакции, но и оказывает влияние на состоя+
ние организма в целом.
В условиях гипербарического режима (компрессии) происходит
перераспределение крови в организме, депонирование (застой) ее во
внутренних органах или в более глубоких тканях. Под воздействием
компрессии возникает вазомоторный эффект (явление сужения или
расширения кровеносных сосудов), изменяется чувствительность
нервных рецепторов. Повышение давления приводит также к тому,
что кислород доставляется к клеткам и тканям не только с помощью
гемоглобина, но и в растворенном в плазме крови виде. Поскольку
под действием гипербарического кислорода улучшается микроцир+
куляция крови, то усвоение кислорода клетками резко возрастает,
что в свою очередь ведет к ликвидации кислородного голодания.
При баротерапии необходимо учитывать, что помещение тела в среду
повышенного давления вызывает увеличение его (тела) температуры и
наоборот. В то же время снижение температуры тела уменьшает, а повы+
шение температуры увеличивает потребление кислорода клетками.
Следует отметить, что длительное (более 2 мин) воздействие от+
рицательного давления вызывает спазмы артериальных сосудов. В
то же время применение компрессии в течение 30 с ускоряет отток
крови из конечностей, но препятствует ее притоку. Поэтому наибо+
лее благоприятные условия для кровообращения в конечностях воз+
никают при использовании прерывистых режимов декомпрессии+ком+
прессии с предварительным прогреванием лампой.
1.2. Устройство барокамеры Кравченко
Барокамера Кравченко представляет собой аппарат, предназна+
ченный для локального гипо+ и гипербарического воздействия на
конечности.
Барокамера состоит из смонтированных на отдельных тележках
и соединенных между собой электрическими кабелями и шлангами
собственно камеры (рис. 1) и пульта управления (рис. 2), содержа+
щего компрессорную установку и систему автоматической стабили+
зации температуры и давления, устройство и работа которой подроб+
но рассмотрены ниже.
Собственно барокамера представляет собой стеклянный цилиндр
1 с закрепленными на нем передним 2 и задним 3 фланцами. В пере+
днем фланце имеется отверстие, через которое в камеру помещают
4
4
Рис. 1
12
Рис. 2
ногу или руку. Для герметизации камеры с помещенной в нее конеч+
ностью в отверстии переднего фланца закрепляется в соответствии с
обхватом руки или ноги одна из пяти сменных надувных манжет 5 (в
лабораторном макете вместо надувной манжеты установлена заг+
лушка). Герметизация конечности осуществляется нагнетанием
воздуха в манжету при помощи резинового баллончика 4 через
5
распределительную коробку 6 (изображена крупным планом вверху
рис. 1), укрепленную сверху на переднем фланце. Стравливание воз+
духа из манжеты осуществляется через ту же коробку.
На распределительной коробке 6 имеются: штуцер 7 для присое+
динения манжеты; штуцер 8 для соединения распределительной ко+
робки с резиновым баллончиком 4; штуцер 9 для соединения с тоно+
метром; гайка 10 для стравливания воздуха; кран 11 для подачи воз+
духа в манжету и тонометр одновременно.
На заднем фланце установлены: лампа+термоизлучатель 12; мано+
вакуумметр 13 для измерения степени компрессии или декомпрессии в
камере и аварийный клапан для ограничения предельного давления в
камере.
В камере имеется подставка 14 для фиксации ноги, снабженная
отражателем 15 прямого излучения лампы и датчиком температуры
16 системы автоматической стабилизации. Также внутри камеры зак+
реплен термометр.
На пульте управления размещены (см. рис. 2) трехходовой кран
1, осуществляющий переключение режимов работы давление+ваку+
ум (в положении «Закрыто» схема стабилизации давления отклю+
чается); тумблер включения питания 2; тумблер включения лампы
3 и насоса 4, позволяющие производить предварительную установ+
ку требуемых значений давления и температуры в системе стабили+
зации до начала работы исполнительных устройств.
Панель управления системы стабилизации содержит индикаторы
измеренных значений давления 12 и температуры 9; индикаторы ста+
билизируемых значений давления 5 и температуры 6, состояние ко+
торых может изменяться на единицу в сторону увеличения или умень+
шения при однократном нажатии на соответствующие кнопки уп+
равления 11 и 10. Индикаторы давления содержат светодиод «Знак»,
загорание которого свидетельствует о работе установки в режиме
«Вакуум». Цена единицы младшего разряда индикатора температу+
ры, соответствует 1°С, а индикатора давления – 0,01 кгс/см2. Свето+
диоды «Лампа» 7 и «Насос» 8 загораются в случае выдачи системой
стабилизации сигнала включения соответствующего исполнитель+
ного устройства, что позволяет производить дистанционный конт+
роль за работой барокамеры. Мигание светодиода свидетельствует о
предстоящем включении или выключении лампы или насоса.
1.3. Применение барокамеры Кравченко
для лечения заболеваний
В барокамеру помещают поврежденную конечность (ногу – до се+
редины бедра, руку – до плечевого сустава), предварительно устано+
6
вив в отверстие переднего фланца соответствующую по диаметру ман+
жету. Затем путем нагнетания воздуха в манжету осуществляют гер+
метизацию барокамеры.
В настоящее время существует ряд методик местной баротерапии.
Примером может служить описанная в 1983 году В. Г. Ясногородс+
ким методика переменного гипо+ и гипербарического воздействия с
постепенным нарастанием степени декомпрессии и компрессии. Про+
цедуру проводят при температуре воздуха в камере 38–40 °С, начи+
ная ее с воздействия пониженным давлением. При этом степень де+
компрессии при последующих процедурах повышается от –0,06 до
–0,20 кг/см2 при продолжительности 2–5 мин. Затем проводят воз+
действие повышенным давлением. Степень компрессии постепенно
увеличивается от 0,02 до 0,06 кг/см2 при продолжительности 0,5–
1,5 мин.
Декомпрессию и компрессию чередуют в течение процедуры не+
сколько раз. Курс лечения включает 20–40 процедур продолжитель+
ностью 10–30 мин.
1.4. Структурная схема системы автоматической
стабилизации температуры и давления
Структурная схема системы стабилизации температуры и давле+
ния приведена на рис. 3. На рисунке приняты следующие обозначе+
ния: ИУТ, ИУД – индикаторы установленной температуры и давле+
ния соответственно; М – мультиплексор; Сч – двоично+десятичный
счетчик; С – сумматор; Пр – преобразователь двоично+десятичного
кода в двоичный; ЦАП – цифро+аналоговый преобразователь; К1,
К2 – компараторы температуры и давления; ИИТ, ИИД – индикато+
ры измеренной температуры и давления соответственно; УПТ1, УПТ2
– усилители постоянного тока; ДТ1, ДТ2+Д – триггеры; У1, У2 –
усилители.
Предварительная установка производится путем соответствующе+
го изменения состояния счетчиков РС1 и РС2 нажатием кнопок на
панели управления (каждое нажатие изменяет состояние соответ+
ствующего счетчика на единицу в сторону уменьшения или увеличе+
ния его показаний). Содержимое счетчика непрерывно высвечивает+
ся на соответствующем индикаторе (ИУТ или ИУД).
В качестве датчика температуры используется размещенный не+
посредственно в барокамере транзистор КТ 312 в диодном включе+
нии. Ток через подобный прибор, а следовательно, и напряжение на
нем зависят от температуры, причем эта зависимость в ряде случаев
может считаться практически линейной.
7
8
Рис. 3
Датчик давления размещается в корпусе пульта управления и соеди+
няется с барокамерой гибким шлангом. Тензометрический датчик (тен+
зорезистор) стоит в одном из плеч резистивного моста, баланс которого
нарушается, когда давление подводимого по шлангу воздуха отклоня+
ется от атмосферного. При этом имеется возможность фиксировать не
только величину, но и знак такого отклонения.
В основе работы тензорезисторов лежит явление тензоэффекта,
заключающееся в изменении активного сопротивления проводников
при их механической деформации.
В изучаемой установке проводник находится в состоянии объем+
ного сжатия. Естественной входной величиной является давление
окружающего газа. Постоянные входные напряжения усиливаются
УПТ1 и УПТ2. Работа автоматической системы синхронизируется
устройством управления, которое на схеме не показано. Цикл рабо+
ты состоит из восьми тактов.
В первом такте производится сброс счетчика Сч.
Во втором такте осуществляется измерение отрицательного дав+
ления. Счетчик Сч подсчитывает поступающие от устройства управ+
ления тактовые импульсы. Выходной сигнал счетчика преобразует+
ся в Пр в двоичный код, в старший разряд которого в сумматоре зано+
сится значение, соответствующее отрицательному давлению (т. е.
режиму «вакуум»). Полученный двоичный код преобразуется в ЦАП
к аналоговому виду. В результате на выходе ЦАП формируется нара+
стающее по ступенчатому закону напряжение отрицательной поляр+
ности, которое подается на компаратор давления К2, где сравнива+
ется с усиленным в УПТ2 сигналом датчика давления. В момент ра+
венства двух входных сигналов на выходе компаратора формируется
перепад напряжения, который через дифференцирующую цепь (слу+
жащую для формирования короткого запускающего импульса) обес+
печивает прохождение на индикатор кода со счетчика.
В результате на индикаторе высвечивается значение, соответству+
ющее содержимому счетчика в момент равенства выходных сигналов
УПТ2 и ЦАП, которое благодаря выбранным параметрам схемы рав+
но давлению в барокамере. Если давление в барокамере положитель+
но, компаратор не срабатывает и на индикатор в данном такте ничего
не записывается.
В третьем такте происходит сброс счетчика Сч.
В четвертом такте производится параллельное измерение темпе+
ратуры (которая всегда положительна) и положительного давления,
что обеспечивается занесением в знаковый разряд в сумматоре соот+
ветствующего значения. Работа схемы осуществляется аналогично
второму такту с той разницей, что на выходе ЦАП, ступенчато нара+
9
стающее напряжение имеет положительную полярность. При сраба+
тывании компараторов К1 и К2 текущее значение счетчика Сч высве+
чивается на индикаторе ИИТ и ИИД соответственно. Параметры схе+
мы выбраны так, что высвечиваемые значения соответствуют темпе+
ратуре и давлению в требуемых единицах измерения.
В пятом такте содержимое счетчика Сч снова обнуляется.
Во время шестого такта тактовые входы счетчика Сч блокируют+
ся. Счетчик используется в качестве регистра, в который загружает+
ся содержимое РС1, соответствующее установленной температуре.
При этом напряжение на выходе ЦАП будет также соответствовать
указанной температуре. Если это напряжение окажется ниже выход+
ного напряжения УПТ1, соответствующего температуре в барокаме+
ре, произойдет срабатывание компаратора, выходной сигнал кото+
рого опрокинет Д+триггер ДТ1, что приведет к сопровождаемой заго+
ранием светодиодного индикатора выдаче команды управления лам+
пы накаливания. Интегрирующая цепь на выходе ДТ1 включена для
задержки выдачи команды управления, что позволяет избежать
включения лампы при однократном ложном срабатывании компара+
тора. Следует отметить, что в случае, когда срабатывание компара+
тора не произошло, лампа накаливания не включается.
В седьмом такте счетчик Сч сбрасывается.
В восьмом такте работа схемы осуществляется аналогично шесто+
му такту.
Разница заключается в том, что в Сч загружается содержимое РС2,
а также разрешается прохождение на сумматор определяющего по+
лярность выходного напряжения ЦАП сигнала «знак давления» с
трехходового крана.
2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.1. Физические основы функционирования
барокамеры Кравченко
1. Ознакомиться на лабораторной установке с устройством баро+
камеры.
2. Тумблеры «Лампа» и «Насос» перевести в нижнее положение
(«Выключено»), а трехходовой кран – в положение «Вакуум». Вык+
лючить питание лабораторной установки тумблером «Выкл».
3. Установить на панели управления значение стабилизируе+
мого давления в пределах 0,2–0,4 кг/см2. Значению 0,2 кгс/см 2
соответствует показание 20 на индикаторе. Нужное заданное зна+
чение устанавливается многократным нажатием кнопки «Уста+
10
новка» (одно нажатие – одна единица). Включить тумблер «На+
сос». После включения компрессора наблюдать работу системы.
После остановки насоса сравнить показания индикатора с мано+
метром и заданным давлением.
4. Выключить тумблер «Насос».
5. Установить на панели управления значение температуры, на
5–10 градусов превышающее комнатную температуру. Включить
тумблер «Лампа», наблюдать работу системы стабилизации. В мо+
мент погасания лампы сравнить показание на индикаторе заданной
и установившейся температуры. Записать время и определить про+
межуток времени до следующего загорания лампы.
6. Увеличить установленное значение температуры на 2–3 граду+
са. Зафиксировать установленное значение, показания индикатора
«Изменение температуры» и показания термометра в момент отклю+
чения лампы.
7. Перевести трехходовый кран в положение «Закрыто», а все тум+
блеры – в нижнее положение.
2.2. Измерение температуры и давления в барокамере
1. Тумблеры питания, «Лампа» и «Насос» выключить (перевести
в нижнее положение), трехходовой кран перевести в положение «Ва+
куум». К разъему на задней стенке прибора подключить блок измере+
ния температуры (БИТ), установив предварительно тумблер «Диа+
пазон» в положении 15–25 °С. Включить питание тумблером «Вкл»
и через минуту записать показания температуры.
2. По индикатору «Давление» на панели прибора установить дав+
ление 0,2–0,3 кгс/см 2 (единица на индикаторе соответствует
0,01 кгс/см2). Включить тумблер «Насос». Заметить время включе+
ния. Занести в таблицу значения установившегося давления по ин+
дикатору и мановакуумметру. Записать время установления режима.
3. Установить по индикатору «Температура» температуру 27–28°С.
Записать показания температуры по БИТ. Включить тумблер «Лам+
па» и запомнить время. Измерить время до выключения лампы и
записать значения температуры в этот момент по БИТ и индикатору
температуры на панели. Наблюдая за показаниями БИТ, записать
на сколько поднимется температура после выключения лампы.
Измерить время до повторного включения лампы и записать зна+
чения температуры в этот момент. Записывать показания БИТ через
каждые 30 с до нового загорания лампы и далее до ее потухания и
вновь до ее загорания. Зарисовать график процесса регулирования во
времени.
11
4. Выключить тумблер «Насос». Перевести трехходовой кран в
.
положение «Давление». Выключить тумблер «Лампа»
и включить
2
тумблер «Насос». Через каждые 0,05 кгс/см увеличения давления
по мановакуумметру записывать показания БИТ и снять зависимость
температуры от давления. Записать показания мановакуумметра и
термометра по окончании работы насоса.
5. Перевести трехходовой кран в положение «Закрыто». Все тум+
блеры выключить
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
К подразд. 2.1:
пояснить влияние давления на:
1) нервную систему;
2) кожаный покров;
3) сосудистую систему;
4) суставно+связочный аппарат;
5) мышечную систему;
6) внутренние органы и обмен веществ.
К подразд. 2.2:
1) состав следящих измерителей температуры и давления. Структур+
ная схема, передаточные функции отдельных звеньев;
2) принцип действия датчика температуры;
3) принцип действия датчика давления;
4) составляющие суммарной ошибки измерителей;
5) достоинства следящих измерителей параметров.
12
Библиографический список
1. Справочник по физиотерапии. М.: Медицина, 1992.
2. Техника и методика физиотерапевтических процедур / Под ред.
И. М. Боголюбова. М.: Медицина, 1983.
3. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника. М.: Высшая школа, 1991.
4. Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред.
П. В. Новицкого. Л.: Энергия, 1975.
5. Боголюбов В. М., Пономаренко Г. Н. Общая физиотерапия. М.:
Медицина, 2003.
13
СОДЕРЖАНИЕ
1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ......................................
1.1. Медико+биологические аспекты применения
барокамеры Кравченко .............................................
1.3. Применение барокамеры Кравченко
для лечения заболеваний ..........................................
1.4. Структурная схема системы автоматической
стабилизации температуры и давления ........................
2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ..............................
2.1. Физические основы функционирования
барокамеры Кравченко .............................................
2.2. Измерение температуры и давления в барокамере .........
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ..........................................
Библиографический список ................................................
14
3
3
7
7
11
11
11
12
13
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
122 Кб
Теги
zaychenko
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа