WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
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 6084 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 © ГОУ ВПО «Санкт Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения», 2006 2 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 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 Рис. Рис. 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 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 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, УПТ– 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.

Рис. 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 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/смсоответствует показание 20 на индикаторе. Нужное заданное зна чение устанавливается многократным нажатием кнопки «Уста 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.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.