اصول کلی دستگاه های آزمایشگاهی تشخیص طبی

1. اصول کلی دستگاه های آزمایشگاهی تشخیص طبی

2. دستگاه یا سیستم • دستگاه های آزمایشگاهی تشخیصی- طبی در تشخیص ، بررسی و تحقیقات کاربرد بسزایی دارند . • برای درک خصوصیات کلی دستگاه ها , می بایست اطلاعاتی را در مورد خواص دستگاه ها و بهینه بودن مقادیر قابل اندازه گیری ، مورد بررسی قرار داد . • برای این منظور ابتدا یک سری از اصطلاحات و واژه های مربوط به سیستمها , مورد بحث قرار می گیرد .

3. دستگاه(instrument): عبارت است از ابزاری که به تشخیص ، بهبودی و دانستن نادانسته ها کمک می کند . در بیشتر مواقع به جای اصطلاح دستگاه از مبدل یا (transducer) استفاده می شود . مبدل وسیله ای است که یک شکل انرژی را به شکل دیگر انرژی تبدیل می کند که این شکل ثانوی انرژی تفسیر و تبیین آسانتری برای اندازه گیری دارد . • مبدل نبایست تغییری در آنچه که اندازه گیری می کند ، ایجاد نماید و هم چنین نمی بایست نسبت به آن چه که اندازه گیری نمی شود ، حساس باشد.

4. شرایط مبدل ها • مقدار سیگنالی که مبدل اندازه گیری می نماید ، می بایست حول و حوش آن مقدار ثابتی باشد که به آن داده شده است و نمی بایست خطا یا اعوجاج در آن دخالت داشته باشد. به بیانی دیگر هیچ عامل خارجی نباید در آن دخالت نماید.

5. تقسیم بندی مبدل ها • میتوان بر اساس ولتاژ ورودی به مبدل ها ، آنها را به دو نوع تقسیم کرد . • اولین نوع، مبدل های خود تولید(Generating) است که در این نوع مبدل خودش ، سیگنالی به فرم مناسب در خروجی ایجاد می کند و نیازی به منبع تغذیه (Power supply) ندارد. • نوع دیگر مبدل , مبدل مدوله شده(Modulating) می باشد ، یعنی اینکه سیگنالی به عنوان تغذیه به آن داده می شود و کارش این است که این مقدار را تغییر می دهد.

6. بر اساس مقدار ورودی های (Input) داده 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.

7. 1- ورودی مطلوب یا قابل اندازه گیری (desired input) منظور از ورودی مطلوب ، مقداری است که به عنوان مجهول به سیستم داده شده و می بایست اندازه گیری شود . هدف اصلی از به کار گیری دستگاه ها ، اندازه گیری این ورودی است . 2- ورودی های تداخلی (Interfering input) این ورودی ها از محیط های پیرامون و دیگر اجزا الکتریکی سیستم , وارد دستگاه شده و مقدار قابل اندازه گیری را با خطا مواجه می نماید.

8. 3- ورودی های تغییر دهنده (Modifying input) • چون این ورودی ها , باعث تغییر تابع تبدیل سیستم می شوند ، بنابراین به آن 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 آن 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 .

9. مثال : اگر بخواهیم یک دستگاه اندازه گیری سیگنال های الکتریکی قلب ، با الکتروکاردیوگرافی (ECG) را مورد برسی قرار دهیم ورودی مطلوب یاXd همان فعالیت حقیقی قلب و ورودی تداخل کننده Xi که از لامپ های برق وغیره حاصل می شود ، به عنوان ورودی نا مطلوب به سیستم می رسد. هم چنینXm که ورودی تغییر دهنده می باشد، به عنوان سیگنال های میدان های الکتریکی و مغناطیسی، بر روی این مدار بوده و یک ولتاژ را ایجاد می کند که بستگی به موقعیت قرار گرفتن مریض نیز دارد .

11. روش هاي کاهش خطا در سيستم ها: استفاده از فيدبک منفی(Negative Feedback):کســـری اســـت از خروجی که به ورودی برگــشت داده می شود و باعث شده که مقدار قــابــــل اندازه گيری، به مقدار واقعی نزديکتر باشد. فيدبک باعث می شود که يک ارتباط بين خروجی و ورودی برقرار گردد و هميشه مقدار ورودی اندازه گيری شود. استفاده از سیستم های جبران کننده(Compensation): در این روش نه تنها سیگنال های نامطلوب جدا می شود، بلکه حذف نیز می گردند. در این حالت با وارد کردن یک اعوجاج(Noise) مشـابه با اعواجـــاج ناخواســــــته، می توان آن را از بین برد

12. 3. بکاربردن سیستم های تطابقی یا توافقی(Adaptive): این سیستــم به طور خودکار ورودی تداخل کننده را به سیستم می فرستد تا اثــر ورودی هــــای ناخواسته را کاهش دهد. 4. استفاده از صافی یا فیلتر(Filter): در این روش می توان مقـــــادیــــــر ناخواسته را جدا نمود. برای مثال در الکتروکاردیوگرافی می توان با یک فیلــتـر پایین گذر، سیگنال های نامطلوب را حذف کرد. 5. بالا بردن حساسیت ذاتی سیستم(Inherent Sensitivity): هر چـــه حساسیت سیستم بالاتر باشد، خطای انداه گیری کمتر خواهد شد.

13. خواص کلی دستگاه ها 1. حساسیت(Sensitivity): حساسیت تغییرات ورودی به تغییرات خروجی در سیستم است که در حوزه عملکرد سیستم می تواند مقادیری متغیر داشته باشد. دستگاه ها باید به مقادیری که اندازه گیری آنها مورد توجه است، حساسیت بالایی داشته باشند و به عوامل دیگر حساسیت نشان ندهند. 2. خطی بودن(Linearity): خروجی دستگاه باید نسبت بهتغییرات ورودی سیستم خطی باشـــــد. 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.

14. خروجی Δy شیبm = ΔX d عرض از مبدا y=mX d+b ورودی Xd شکل شماره3: منحنی آماری حساسیت خروجی سیستم بر حسب ورودی اندازه گیــری شونده که نشان می دهدکه ایـن حساسیت برای یک منطقـه محدودی از ورودی ها به صـــورت یکنواخت می باشد.

16. دقت (precision):قابلیت یک سیستم در تولید نتایج نزدیک به هم درصورت تکرار آزمایش دقت نام دارد. 4. صحت (Accuracy) صحت یک سیگنال اندازه گیری شونده برابر است با مقدار واقعی منهای مقــــدار اندازه گیری شونده که این اختلاف به مقدار واقعی تقسیم می شود و بر حسـب درصد بیان میشود. هر چه ضریب تغییرات مقدار کوچکتری داشته باشد، دستگاه دقیق تر اســــت.

17. اندازه گيري هاي با دقت بالا متضمن صحت بالا نيست، زيرا دقت هيچ مقايسه اي را با مقدار واقعي نمي دهد. قابلیت تكرار متضمن صحت بالا نيست

18. 5- تكرار پذيري Repeatability) قابليت يك دستگاه براي دادن خروجي يكسان براي ورودي هاي يكسان اعمال شده در دورهاي زماني قابلیت تكرار متضمن صحت بالا نيست

19. 6- محدوده آنالیز(Range of analysis) محدوده آنالیز عبارت است از محدوده ای که در آن دستگاه قادر است آنالیزهای خاصی را انجام دهد. برای هر سیستم محدوده آنالیز آنمشخص بوده و نمی توان هر مقداری را برای اندازه گیری به دستگاه داد. 7- پایداری(Stability) دستگاههایی که قادرند در مدت زمان طولانی استفاده شوند. نتایجی با دقت بالا ایجاد خواهند کرد و از پایداری بالایی برخوردارند و اغلب منحنی کالیبراسیون در آن ها ثابت است.

20. 8- اتلاف 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 اتلاف وقت یا زمان خرابی در آنها کمتر رخ می دهد. سیستم های مدیریت داده ها و استفاده از الکترودهای یک بار مصرف، از جمله مزایایی هستند که موجب کاهش اتلاف وقت می شوند. البته این مزایا باعث افزایش هزینه ها خواهند شد.

21. 9- قابلیت ارتقای سیستم و تجهیز آن 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.

22. ایمنی الکتریکی دستگاهها و بیمارستانها(Electrical Safety) از آنجایی که تمامی وسایل تشخیص آزمایشگاهی با جریان الکتریکی کار می کنند، بنا براین مسایل ایمنی و حفاظت در برابر جریانهای الکتریکی 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 50 تا 60 هرتز است.

23. همچنین جریان مستقیم خطرناکتر از جریان متناوب می باشد و علت آن 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. • به طور کلی سه اثر مهم فیزیولوژیک الکتریسیته در بدن عبارت از افزایش حرارت مقاومتی بافت، تحریک الکتریکی بافت (عضله و قلب) و سوختگی شیمیایی برای جریانهای مستقیم می باشد. • از نظر ایمنی، عامل جریان الکتریکی نسبت به ولتاژ از اهمیت بیشتریبرخوردار است. دلیل آن این است که اثرات نا بهنجار بیشتری را از خود روی بافتها بر جای می گذارد.

24. در مسیرهایی که عضله قلب بر سر راه عبور جریان قرار دارد، خطر افزایش مییابد. البته برای عضله قلب بر اساس اینکه برق گرفتگی در کدام سیکل قلب صورت گیرد، مهم می باشد و معمولاً خطرناکترین زمان موج Tدر کمپلکس PQRST حاصل از فعالیت الکتریکی قلب است. • باید متذکر شد که یک سری عوامل دیگری مثل نحوه اتصال الکترودها به بدن، مقاومت الکتریکی بدن و مدت زمان عبور جریان نیز بر میزان خطر میافزاید. • هرچه محل اتصال الکترودها با بدن کوچکتر باشد، چگالی جریان افزایش مییابد. همچنین شکل و نوع بافت های بدن و میزان املاح موجود در بدن مقاومت الکتریکی بدن را تحت تاثیر قرار می دهد.

25. قسمتی از جریان الکتریکی 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 آن فیبریلاسیون (Fibrillation) بطنی گویند. • برای برقراری جریان الکتریکی طبیعی قلب شوک الکتریکی میتواند مورد استفاده قرارگیرد. دستگاهی که انرژی برون دهی را مهیا می کند، دی فیبریلاسیون (Defibrillation) نام دارد.

26. برق گرفتگی • کمترین جریان الکتریکی که یک فرد می تواند آن را حس نماید، جریان آستانه (Threshold Current) نام دارد. مقدار این جریان در افراد مختلف متفاوت می باشدو معمولاً حداقل آن 500 میکروآمپراست. • اگر فرد احساس کند که برق گرفتگی ایجاد شده است و به طور ارادی نتواند سیم برق را رها نماید، در این صورت به آن جریان رهایی (Let-go) گویند که حداقل آن برای مردان 9.5 میلی آمپر و برای زنان 6 میلی آمپر است.

27. :موضوعهاي اساسي در ايمني الکتريکي بيمارستان حفاظت بیماران وپرسنل بيمارستان در برابر نقص هاي ناشي از الکتريسيته، از عوامل مهم در ايمني الکتريکي است. از انجايي که الکتريسته به دو صورت ساکن و متحرک وجود دارد. لذا ايمني الکتريکي 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 آمپري از عضله قلب و به دنبال آن ايجاد انقباض عضله قلب ، مي تواند مرگ را در پي داشته باشد. رعايت اصول ايمني الکتريکي در بيمارستانها، مبتني بر مبارزه با خطرات ناشي از توليد الکتريسيته ساکن در وسايل و ساختمان بيمارستانها و محافظت در برابر اسيب هاي ناشي از برق شهر ضروري است. 27

28. تمامي لباسها در بيمارستانها بايد از جنسکتان باشند تا الکتريسيته ساکن توليد نکنند. دستگاههايي نظير لوله هاي ماشين بيهوشي بايد از مواد ضد الکتریسیته استاتيک ساخته شده باشند و کف پوش بيمارستانها و مخصوصا در اتاق عمل نيز يا بايد از جنس ضد استاتيک و يا از مواد هادي الکتريسيته باشند که بار ساکن را در خود نگه نمی دارند. براي حفاظت هاي الکتريکي در مقابل برق شهر، از سيستم هاي الکتريکي نظير ترانس ايزوله و سيستم سیم کشي سه سيم استفاده مي شود. يعني تمامي سيستم هاي الکتريکي نيازمند اتصال به زمين(Earthing) هستند. بطور کلي در بيمارستانها ، هر سيستم الکتريکي نيازمند اتصال به زمين است و هر بیمارستان بايد داراي سه چاه ارت، شامل چاه ارت اتاق عمل، چاه ارت بخش هاي ICU و CCU ، چاه ارت مخصوص تجهيزات و تاسيسات الکتريکي و کليد ها و پريزها هستند. 28

29. 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 ترانس هاي ايزوله نيز اهميت بسزايي در ايمني الکتريکي دارند. • کار ترانس ايزوله آن است که ارتباط الکتريکي 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 الکتريکي اتاقهاي ديگر ایزوله باشد. • براي رعايت نکات ايمني الکتريکي ، توجه به استانداردهاي الکتريکي از اهميت خاصي برخوردار است. هنگام تجهيز بیمارستانها، بايد هماهنگي لازم بين واحد تاسيسات بیمارستان و واحدهاي تجهيز کننده وجود داشته باشد. 29