اصول کلی دستگاه های آزمایشگاهی تشخیص طبی

اصول کلی دستگاه های آزمایشگاهی تشخیص

طبی

دستگاه یا سیستم

ط�بی تشخیص�ی- آزمایش�گاهی ه�ای در دس�تگاه کاربرد بسزایی دارند .تشخیص ، بررسی و تحقیقات

ب%رای درک بایس%ت خصوص�یات کلی دس�تگاه ه�ا , می اطالع%اتی را در م%ورد خ%واص دس%تگاه ه%ا و بهین%ه ب%ودن مق%ادیر

قابل اندازه گیری ، مورد بررسی قرار داد .

اص�طالحات و واژه ب%رای این منظ%ور ابت%دا ی%ک س%ری از , مورد بحث قرار می گیرد .های مربوط به سیستمها

:(instrument) دستگاه

تش�خیص ، بهب�ودی عب%ارت اس%ت از اب%زاری ک%ه ب%ه کمک می کند .و دانستن نادانسته ها

در بیش%تر مواق%ع ب%ه ج%ای اص%طالح دس%تگاه از مب%دل اس%تفاده می ش%ود . مب%دل وس%یله (transducer)ی%ا

ش�کل ان�رژی را ب�ه ش�کل دیگ�ر ای اس%ت ک%ه ی%ک ک%ه این ش%کل ث%انوی ان%رژی ان�رژی تب�دیل می کن�د

تفسیر و تبیین آسانتری برای اندازه گیری دارد .

o مب%دل نبایس%ت تغی%یری در آنچ%ه ک%ه ان%دازه گ%یری

بایس%ت نمی چ%نین هم و نمای%د ایج%اد ، کن%د می

، ش%ود نمی گ%یری ان%دازه ک%ه چ%ه آن ب%ه نس%بت

حساس باشد.

مق%دار س%یگنالی ک%ه مب%دل ان%دازه گ%یری می نمای%د ، می بایس%ت •

ح%ول و ح%وش آن مق%دار ث%ابتی باش%د ک%ه ب%ه آن داده ش%ده اس%ت و

نمی بایس%ت خط%ا ی%ا اعوج%اج در آن دخ%الت داش%ته باش%د. ب%ه بی%انی

دیگر هیچ عامل خارجی نباید در آن دخالت نماید.

شرایط مبدل ها

تقسیم بندی مبدل ها میتوان بر اساس ولتاژ ورودی به مبدل ها ، آنها را به دو

نوع تقسیم کرد .

اس%ت ک%ه (Generating) خ�ود تولی�داولین ن%وع، مب%دل ه%ای 1.د%ر ف%رم %م%ناس%ب ب%ه ن%وع% %مب%د%ل %خ%ودش% %، س%یگن%ال%ی ای%ن د%ر

تغذیه منبع به نیازی و کند می ایجاد Power)خروجی

supply) .ندارد

مب%دل 2. , مب%دل دیگ%ر می (Modulating) مدول�ه ش�دهنوع باش%د% ، یع%نی% ای%نک%ه س%یگن%الی %ب%ه عن%وان% تغ%ذی%ه ب%ه آن داده% می

شود %و کارش% این است ک%ه ا%ین مقدار% را تغییر %می دهد.

بر اساس مقدار ورودی داده شده به (Input)های

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.

گ�یری 1 ان�دازه قاب�ل ی�ا مطل�وب ورودی -(desired input)

ک%ه اس%ت مق%داری ، مطل%وب ورودی از عن�وان منظ%ور ب�ه و می بایس%ت ان%دازه گ%یری مجه�ول ب�ه سیس�تم داده ش�ده

ش%ود . ه%دف اص%لی از ب%ه ک%ار گ%یری دس%تگاه ه%ا ، ان%دازه گ%یری این ورودی است .

(Interfering input)- ورودی های تداخلی 2

ه%ا ورودی اج�زا این دیگ�ر و پ�یرامون ه�ای محی�ط از ش�ده دس�تگاه وارد , قاب%ل الک�تریکی سیس�تم مق%دار و

اندازه گیری را با خطا مواجه می نماید.

(Modifying input)- ورودی های تغییر دهنده 3

می ب�اعث تغی�یر ت�ابع تب�دیل سیس�تمچون این ورودی ه%ا ,

ش%وند ، بن%ابراین ب%ه آن ه%ا ورودی ه%ای تغی%یر دهن%ده گوین%د و ت%ابع

تب%دیل سیس%تم را تغی%یر می دهن%د و مق%دار قاب%ل ان%دازه گ%یری را از

مقدار واقعی دور می نماید .

این دو ورودی غ%یر مطل%وب را می بایس%ت ب%ه نح%وی از بین ب%رد •

ت%ا سیس%تم رس%انید ح%داقل ب%ه را ه%ا آن اث%ر امک%ان ح%د ت%ا ی%ا ,

ب%ا ح%داقل خط%ا حاص%ل و ورودی مطل%وب ب%ا متناس%ب خ%روجی

نماید و به مقدار واقعی نزدیک تر باشد .

:مثال

اگ%ر بخ%واهیم ی%ک دس%تگاه ان%دازه گ%یری س%یگنال ه%ای

الکتروک%اردیوگرافی ب%ا ، قلب را (ECG)الک%تریکی

مورد برسی قرار دهیم

ی%ا مطل%وب فع�الیت حقیقی Xd ورودی هم�ان

و ورودی تداخل کنندهقلب

Xi ، ک%ه از المپ ه%ای ب%رق وغ%یره حاص%ل می ش%ود

به عنوان ورودی نا مطلوب به سیستم می رسد.

ک%ه ورودی تغی%یر دهن%ده می باش%د، ب%ه Xm هم چ%نین

و الک%%تریکی ه%%ای می%%دان ه%%ای س%%یگنال عن%%وان

ب%وده و ی%ک ولت%اژ را این م%دار ب%ر روی مغناطیس%ی،

ایج%اد می کن%د ک%ه بس%تگی ب%ه م%وقعیت ق%رار گ%رفتن

. مریض نیز دارد

روش هاي کاهش خطا در سيستم ها: منفی)1. في%%دبک از کس%%%%%ری (:Negative Feedbackاس%%تفاده

اس%%%%ت از خ%روجی ک%ه ب%ه ورودی برگ%%%شت داده می ش%ود و

مق%دار ب%ه گ%يری، ان%دازه ق%%اب%%%%%ل مق%دار ک%ه ش%ده ب%اعث

واقعی نزديک%تر باش%د. في%دبک ب%اعث می ش%ود ک%ه ي%ک ارتب%اط

برق%رار گ%ردد و هميش%ه مق%دار ورودی و ورودی بين خ%روجی

اندازه گيری شود.

کنن%ده)2. ج%بران ه%ای از سیس%تم در (: Compensationاس%تفاده

این روش ن%ه تنه%ا س%یگنال ه%ای ن%امطلوب ج%دا می ش%ود، بلک%ه

ی%ک ک%ردن وارد ب%ا ح%الت این در گردن%د. می ن%یز ح%ذف

( مش%%ابه ب%ا اعواج%%%%اج ناخواس%%%%%%%ته، می ت%وان Noiseاعوج%اج)

آن را از بین برد

ت%وافقی)3 ی%ا تط%ابقی ه%ای بک%اربردن سیس%تم .Adaptive :) این

سیست%%%م ب%ه ط%ور خودک%ار ورودی ت%داخل کنن%ده را ب%ه سیس%تم می

فرستد تا اث%%ر ورودی ه%%%%ای ناخواسته را کاهش دهد.

فیل%تر)4 ی%ا ص%افی از اس%تفاده .Filter :) ت%وان می روش این در

در مث%%ال ب%%رای نم%%ود. ج%%دا را ناخواس%%ته مق%%%%%ادی%%%%%%%%ر

پ%ایین گ%ذر، س%یگنال فیل%%ت%%ر ی%ک ب%ا ت%وان الکتروک%اردیوگرافی می

های نامطلوب را حذف کرد.ه%ر (: Inherent Sensitivity. ب%اال ب%ردن حساس%یت ذاتی سیس%تم)5

چ%%%%ه حساس%یت سیس%تم ب%االتر باش%د، خط%ای ان%داه گ%یری کم%تر

خواهد شد.

خواص کلی دستگاه ها

حساس%یت)1 .Sensitivity :) ب�ه حساس%یت ورودی تغی�یرات

خ�روجی عملک%رد تغی�یرات ح%وزه در ک%ه اس%ت سیس%تم در

سیس%تم می توان%د مق%ادیری متغ%یر داش%ته باش%د. دس%تگاه ه%ا بای%د ب%ه

مق%ادیری ک%ه ان%دازه گ%یری آنه%ا م%ورد توج%ه اس%ت، حساس%یت ب%االیی

تغی%یرات خ%روجی دس%تگاه بای%د نس%بت ب%ه(: Linearityخطی ب%ودن).2داشته باشند و به عوامل دیگر حساسیت نشان ندهند.

ورودی سیس%تم خطی باش%%%%%%د. ب%ه عب%ارت دیگ%ر سیس%تم نبای%د

هیچ ن%وع تغی%یری را ب%ر روی مق%دار ان%دازه گ%یری انج%ام ده%د.

ب%ه ط%ور کلی سیس%تم ه%ا همیش%ه تقری%بی از خطی ب%ودن را دارن%د ولی ب%ه معن%ای واقعی

سیستم خطی وجود ندارد.

ورودی Xd

عرض از مبدا

خروجی

y=mX d+b

ΔX d

Δy = mشیب

: منحنی آماری حساسیت خروجی 3شکل شمارهسیستم بر حسب ورودی اندازه گی%%ری شونده که نشان می دهدکه ای%ن حساسیت برای یک منطق%ه محدودی از ورودی ها به ص%%%ورت یکنواخت می

باشد.

نت�ایج ق%ابلیت ی%ک سیس%تم در تولی%د (:precisionدقت )3.

دقت ن%ام نزدی�ک ب�ه هم درص�ورت تک�رار آزم�ایش

دارد.

(Accuracyصحت ). 4

ص%حت ی%ک س%یگنال ان%دازه گ%یری ش%ونده براب%ر اس%ت ب%ا

مق%دار واقعی منه%ای مق%%%%%دار ان%دازه گ%یری ش%ونده ک%ه

ب%ر و ش%ود می تقس%یم واقعی مق%دار ب%ه اختالف این

حس%ب درصد بیان میشود.

ه%ر چ%ه ض%ریب تغی%یرات مق%دار کوچک%تری داش%ته باش%د،

دستگاه دقیق تر اس%%%%ت.

100..

mVC

اندازه گيري هاي با دقت باال متضمن صحت باال نيست، زيرا دقت هيچ

مقايسه اي را با مقدار واقعي نمي دهد.

قابلیت تكرار متضمن صحت باال نيست

- تكرار پذيري 5

Repeatability)قابليت يك دستگاه براي دادن خروجي يكسان براي ورودي هاي

يكسان اعمال شده در دورهاي زماني

قابلیت تكرار متضمن صحت باال نيست

(Range of analysis- محدوده آنالیز)6

از اس%ت عب%ارت آن%الیز ایمح%دوده آن مح�دوده در ک%ه

دس%تگاه ق%ادر اس%ت آنالیزه%ای خاص%ی را انج%ام ده%د. ب%رای

مش%خص ب%وده و نمی ت%وان ه%ر سیس%تم مح%دوده آن%الیز آن

هر مقداری را برای اندازه گیری به دستگاه داد.

(Stability- پایداری)7

ط%والنی اس%تفاده م�دت زم�انه%ایی ک%ه قادرن%د در دس%تگاه

ش%وند. نت%ایجی ب%ا دقت ب%اال ایج%اد خواهن%د ک%رد و از پای%داری

ب%االیی برخوردارن%د و اغلب منح%نی کالیبراس%یون در آن ه%ا

ثابت است.

(Downtime- اتالف وقت)8

دوره زم%انی اس%ت ک%ه دس%تگاه ب%رای تعم%یر و ی%ا رف%ع نقص ی%ا

ا%نج%ام %رون%دها%ی نگه%دار%ی پیش%گیر%انه از ک%ار %می افت%د. %ب%رخی از

بن%ابراین ندارن%د%. خاص%ی نگ%ه%داری رو%ش ب%ه ن%ی%از د%س%تگاهها

اتالف% وقت %یا زمان خرابی در آ%نها %کمتر% رخ می دهد.%

ی%ک ب%ار سیس%تم ه%ای م%دیریت داده ه%ا و اس%تفاده از الکتروده%ای

اتالف م%ص%رف% از %جمل%ه مزای%ا%یی هس%ت%ند ک%ه %م%وجب %ک%اه%ش ،

ب%اعث مزای%ا% البت%ه %این ش%وند. می ه%ا و%قت اف%زا%یش %هزین%ه

.خواهند شد

- قابلیت ارتقای سیستم و تجهیز آن با 9

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.

ایمنی الکتریکی دستگاهها و

بیمارستانها

(Electrical Safety) ک%ار می جری�ان الک�تریکیاز آنج%ایی ک%ه تم%امی وس%ایل تش%خیص آزمایش%گاهی ب%ا

کنن%د، %بن%ا %ب%رای%ن مس%ا%یل% ای%م%نی% %و حف%اظ%ت% در بر%اب%ر ج%ری%انه%ای %الک%تری%کی از اهمیت

خاص%ی% برخ%و%ردا%ر %اس%ت%،% چ%را% ک%ه% %تم%ا%م%ی ت%ک%نس%ی%ن ه%ا% %و ا%پ%رات%وره%ا%ی این% دس%تگاهها

%در %ام%ان% باشند.% خ�ط�ر �ب�رق �گرف�ت�گی�ب%ا%ید %ا%ین نکا%ت% را% %به %کار %گرف%ته% %ت%ا ا%ز

از پارامتره%ای مهمی ک%ه در ایج%اد خط%ر ب%رق گ%رفتگی ب%رای انس%ان وج%ود دارد،

را %ذک%ر ف�رک�انس� جر�ی�ان و %م�س�یر عب�و�ر جری�ان، ش�د�ت جری�انمی% ت%وان

ک%رد%. %ه%ر %چ%ه% %ش%د%ت% ج%ری%ا%ن %ع%ب%ور% %کنن%د%ه% %بیش%ت%ر %باش%د%،% خط%ر %ن%یز ا%ف%زا%یش %می% یاب%د.

60 %ت%ا 50ب%دت%رین% و %خ%طرن%ا%ک ت%رین %ف%رک%ان%س ب%رای %ب%دن %ا%نس%ان %ف%رکانس%های %ب%ین

هرتز است.

o جری�ان همچ%نین از خطرن�اکتر مس�تقیم جری�ان

و علت آن اس%ت ک%ه عض%له فق%ط متن�اوب می باش�د

منقبض می ش%ود ولی در جری%ان غ%یر مس%تقیم عض%له در

ی%ک س%یکل منقبض و در س%یکل دیگ%ر منبس%ط می ش%ود و

خطر نیز کمتر خواهد بود.

o ب%ه ط%ور کلی س%ه اث%ر مهم فیزیولوژی%ک الکتریس%یته در

اف%زایش از عب%ارت ب�افت، ب%دن مق�اومتی ح�رارت

و قلب( و )عض��له ب��افت الک��تریکی تحری��ک

ش�یمیایی می س�وختگی مس%تقیم جریانه%ای ب%رای

باشد.

o ایم%نی، عام%ل جری�ان الک�تریکی نس�بت ب�ه از نظ%ر

. دلی%ل آن برخ�وردار اس�ت ولت�اژ از اهمیت بیش�تری

از خ%ود روی ن%ا بهنج%ار بیش%تری را اث%رات این اس%ت ک%ه

بافتها بر جای می گذارد.

مس�یرهایی ک�ه عض�له قلب ب�ر س�ر راه عب�ور جری�ان ق�رار در

، خ%ط%ر اف%زایش می%یاب%د%. البت%ه ب%ر%ای عض%له% قل%ب ب%ر اس%اس اینک%ه ب%رق دار�د

� و %معم%وال ب%اش%د مهم% می در %ک%دام% %س%یکل %ق%لب %ص%ورت% %گ%یرد،% گ%ر%فتگ%ی

م%وج ز%م%ان ک%مپلکس Tخطر%ن%ا%کترین% فع%ا%لیت PQRSTدر از حاص%ل%

ال%کتری%کی قلب است.

نح%وه مث%ل دیگ%ری عوام%ل س%ری ی%ک ک%ه ش%د مت%ذکر بای%د اتص�ال

%ب%ه ب%دن،% %مق%اومت %ا%لک%تری%کی %ب%د%ن و م%دت زم%ا%ن عب%ور ج%ری%ا%ن ا�لک�ت�روده�ا

نیز بر میزان خطر میافزاید.

،باش%د ب%دن کوچک%تر ب%ا الکتروده%ا اتص%ال چگ�الی جری�انهرچ%ه مح%ل

امالح م%یزان و ه%ای %ب%دن ب%اف%ت ن%و%ع و می%یاب%د.% همچ%نین ش%ک%ل اف%زایش

م%وجود %در ب%دن مقا%ومت الکتریکی ب%دن را ت%حت تا%ثیر قرار می دهد.

قس%متی از جری%ان الک%تریکی ک%ه از س%ینه می گ%ذرد، وارد

ع%ض%له قلب می ش%ود ک%ه اگ%ر ج%ری%ان% ق%وی% باش%د% و قس%متی

انتش%ار اینص%و%رت در ن%مای%د، تحری%ک ر%ا قلب عض%له% ا%ز

ایمپ%الس%های قل%ب%ی را مخت%ل میس%ازد و% ب%اعث %تحری%ک غ%یر

س%%یون فیبریال% آن% ب%%ه% ک%%ه میش%%ود ب%ط%%نی همز%م%%ان

(Fibrillation.بطنی گویند% )

ش%وک قلب ط%بیعی الک%تریکی جری%ان برق%راری برای

ا%لک%تریک%ی میتوان%د م%و%رد %اس%تفاد%ه قرارگ%یرد. دس%تگاهی ک%ه

فیبریالس%یون دی کن%د، م%هی%ا %می را د%هی ب%رون ان%رژی%

(Defibrillation.نام دار%د )

کم%ترین جری%ان الک%تریکی ک%ه ی%ک ف%رد می توان%د آن را حس •

( دارد. Threshold Currentنمای%د، %جری%ان %آس%تان%ه ن%ام )

� م%ق%دار ا%ین جر%ی%ان% در اف%را%د مخت%ل%ف %متف%اوت %م%ی باش%دو معم%وال

میکروآمپراست.500حداقل آن

اگ%ر ف%رد احس%اس کن%د ک%ه ب%رق گ%رفتگی ایج%اد ش%ده اس%ت و ب%ه •

ط%و%ر ارا%دی %نتوان%د س%یم ب%رق% را% ره%ا% نمای%د، %در این% ص%ورت ب%ه

( گ%و%ین%د ک%ه ح%داقل آ%ن ب%را%ی م%ردان Let-goآن %جری%ان% ره%ای%ی )

. میلی آم%پر است%6 میلی آمپ%ر و ب%رای زنان 9.5%

برق گرفتگی

موضوعهاي اساسي در ايمني الکتريکي :بيمارستان

از ناش%ي ه%اي نقص براب%ر در بيمارس%تان وپرس%نل بیم%اران حف%اظت ک%ه انج%ايي از اس%ت. الک%تر%يکي ايم%ني در% مهم از %عوام%ل الک%تريس%يته،

دو %ص%ورت ب%ه م�تح�رکال%کتريس%ته و ايم%ني س�اکن� ل%ذا د%ارد. و%ج%ود الک%تريکي% در مقابل %هر دو %نوع، م%هم است.

جالب توج%ه اس%ت ک%ه خط%ر ناش%ی از ب%ار س%اکن در بيمارس%تان ه%ا، اهميتمیلی %آم%پري از عض%له قلب و 5ب%يش%تري دارد. %چ%را ک%ه ح%تي %ب%ا ع%ب%ور% جري%ان

ب%ه% %دنب%ال% آن% %ايج%اد% ا%نق%ب%اض% ع%ض%له% قلب ،% مي ت%وا%ن%د %م%ر%گ% را در پي %داش%ته% %با%ش%د. رع%ا%يت %اص%ول ايم%ني الک%ت%ريکي د%ر %بيم%ارس%تان%ه%ا، م%ب%ت%ني% ب%ر مب%ارزه% ب%ا س%اختما%ن % و% وس%ا%يل س%اکن% %در ا%لکتري%س%ي%ته تولي%د ا%ز ناش%ي خط%ر%ات

بيمارس%ت%انها و مح%افظت %در براب%ر %اس%يب ه%ا%ي ناش%ي از ب%رق% ش%هر ض%روري است.

27

باي�د از جنستم%امي بيمارس�تانها ت%ا کت�ان لباس�ها در باش%ند الک%تريس%يته س%اکن %تولي%د% نکنن%د. %دس%تگاه%هايي %نظ%ير لول%ه ه%اي ماش%ين بي%هوش%ي ب%اي%د% از م%و%اد ض%د ال%کتریس%یته اس%تاتيک% س%اخته ش%ده باش%ند و ک%ف پ%وش %بيمارس%تانها و% مخصوص%ا در ا%ت%اق عم%ل ن%يز ي%ا باي%د از جنس ض%د اس%ت%اتيک و ي%ا از %م%واد ه%ا%دي ال%کتر%يس%يت%ه باش%ند ک%ه ب%ار س%اکن را در

خ%ود ن%گه نمی دا%رند.

ب%رق ش%هر، از سيس%تم حف�اظت ه�اي الک�تريکيبراي در مقاب%ل س%ی%م ک%ش%ي %س%ه س%ي%م ه%اي% ال%ک%تري%ک%ي نظ%ي%ر ت%رانس %ا%يزو%ل%ه و% سيس%ت%م%

اس%تف%اده% مي% ش%و%د.% يع%ني ت%م%امي% س%يس%تم% ه%اي ال%ک%تريک%ي نيا%زمن%د% اتص%ال (% هس%تند.% %بط%ور %کلي %در بيم%ارس%تانها %، ه%ر %سيس%تم Earthingب%ه %زمين%)

الک%تريکي نيازمن%د %اتص%ال ب%ه زمين اس%ت و ه%ر %بیمارس%تان% باي%د داراي ، چ%اه %ارت ب%خش ه%اي ا�ت�اق �عم�لس%ه %چ%اه ار%ت، ش%امل چ%اه %ارت

ICU وCCU %مخ%ص%وص ا%رت% چ%اه ، ت�اس�يس�ات� تجه�يزات �و� هستند.ال�کتريک�ي و �کليد ها و پر�يزها

28

هر ک%دام از چاهه%اي ارت م%ذکور، داراي خ%واص ف%يزيکيخ%اص جداگان%ه اي هس%تند. بط%ور کلي چ%اه ارت باي%د در

) باغچه بيمارستان( حفر شود. زمين مرطوب

ارت چ%اه از ايزول�هپس ه�اي اهميت ت�رانس ن%يز .بسزايي در ايمني الکتريکي دارند

الک%تريکي ارتب%اط ک%ه اس%ت آن ايزول%ه ت%رانس کار مي ج%دا هم از را بيمارس%تان مختل%ف ه%اي قس%مت کن%د،% عموم%ا توص%يه% مي %ش%ود% ک%ه %ه%ر ات%اق ب%يمارس%تان ي%ک ت%رانس اي%زول%ه %داش%ته %باش%د ت%ا از% لح%اظ %الک%تريکي

اتاقهاي ديگر ایزوله باشد. ب%ه توج%ه ، الک%تريکي ايم%ني نک%ات رع%ايت براي

برخ%وردار اهميت خاص%ي از الک%تريکي اس%تانداردهاي اس%ت. هنگ%ام تجه%يز بیمارس%تانها، باي%د هم%اهنگي الزم تجه%يز% واح%دهاي% و% بی%مارس%تان ت%اسيس%ات واح%د بين%

کننده وجود داشته باشد.29