Оценка надежности медицинской техники, испытания на безопасность обслуживания.

Привет, Вы узнаете о том , что такое Оценка надежности медицинской техники, испытания на безопасность обслуживания., Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое Оценка надежности медицинской техники, испытания на безопасность обслуживания. , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электронная лечебная аппаратура.

НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОНЫХ КОМПОНЕНТОВ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНИКИ

ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ В УСЛОВИЯХ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ОРГАНИЗАЦИЙ

Надежностью называется способность изделия сохранять заложенные в нем при проектировании и изготовлении технические характеристики и параметры в течение заданного времени эксплуатации, хранения и транспортировки. Понятие надежности распространяется на все технические объекты — от детали до сложного изделия в целом. Надежность сложного изделия зависит от надежности каждого из входящих в него элементов.

Проблемы безотказной — надежной — работы изделий имеют огромное народнохозяйственное значение, так как влияют на экономические показатели и, что не менее важно, оказывают воздействие на социальные, морально-нравственные и научно-технические факторы; высокая надежность изделий стимулирует ускорение научно-технического прогресса, низкий уровень надежности тормозит техническое развитие.

Надежность — комплексное свойство изделий, характеризуемое безотказной работой, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью как изделия в целом, так и его частей. Выход из строя отказ — хотя бы одного элемента приводит к отказу всего изделия или ухудшению качества работы. Различные элементы устройства — лампы, транзисторы, микросхемы, трансформаторы, электродвигатели, механизмы и т. д. — обладают неодинаковой надежностью. Под надежностью или безотказностью изделия понимается также его свойство поддерживать выходные параметры в пределах допусков в течение определенного интервала времени в реальных условиях эксплуатации, т. е. при заданных входных воздействиях; по окончании этого интервала изделие может оставаться исправным (удовлетворять предъявляемым требованиям) или неисправным — (не удовлетворять предъявляемым требованиям). Эти противоположные состояния изделия в общем случае являются вероятностными событиями.

Надежность оценивают качественными и количественными показателями. Качественная оценка основана на сопоставлении соответствия или, несоответствия основных характеристик изделия применительно к конкретной цели. Часто в ней не отражаются такие факторы, как экономичность, стоимость, доступность и т. д. Количественные показатели надежности позволяют дать всестороннюю оценку как безотказной работоспособности изделия, так и других критериев, з том числе экономичности, срока службы изделия, состава комплекта запасных частей, стоимости выполнения поставленной задачи и т. д. Для количественной оценки надежности применяются теория вероятностей и теория случайных процессов, а также статическое программирование, теория массового обслуживания и другие теоретические и экспериментальные (статистические) математические методы. Определение надежности должно быть теоретически обосновано для каждого конкретного изделия с учетом его принципа работы.

Отказ — это полная или частичная утрата работоспособности, т. е. нарушение нормального функционирования изделия. Отказы подразделяются на внезапные и постепенные, независимые и зависимые, полные и частичные, устойчивые и самоустраняющиеся (или перемежающиеся), очевидные (явные) и скрытые — неявные. Каждый из них имеет причинные связи и по-разному влияет на работоспособность изделия. Например, внезапные отказы возникают в результате резкого изменения рабочих параметров от случайных внешних факторов; часто им предшествуют не обнаруженные в производстве дефекты или своевременно недооцененные факторы. Постепенные отказы проистекают вследствие изнашивания или старения деталей и т. д.

При испытании объектов — изделий — на надежность удобно подразделять их на две группы: 1) изделия непрерывного действия, не допускающие остановок в работе, например ракеты, управляемые снаряды, искусственные спутники Земли и т. д., и 2) изделия периодического действия, во время эксплуатации которых возможны остановки; к ним относятся металлообрабатывающие станки, автомобили, телевизоры и т. д.

Для количественной оценки надежности обеих групп изделий часто пользуются такими критериями, как вероятность безотказной работы, частота отказов, интенсивность отказов, среднее время безотказной работы, среднее время между соседними отказами и др. Выбор тех или иных количественных характеристик зависит от того, насколько глубоко оценивается надежность изделия.

Вероятностью безотказной работы P(t) называется вероятностная функция интервала времени, в течение которого не случается ни одного отказа работы устройства, тождественно равная статистическому показателю

Р (t) =р(Т₁ – 1) = N/N₀ = (N_Q – n)/N₀,

где T_l — время работы изделия до первого отказа; t — время, в течение которого определяется вероятность безотказной работы; N₀ — общее количество изделий, включенных в работу; /V — количество оставшихся исправными изделий, отработавших в течение времени t; n — количество изделий, получивших повреждение до окончания заданного интервала времени. P(t) является убывающей функцией времени (рис. 1) и изменяется в пределах 0≤р(t)≤1 при p(0) = 1 и p(∞)=0.

Рис. 1. Изменение вероятности безотказной работы P(t) со временем.

При подсчете вероятности безотказной работы теоретический результат практически совпадает с результатом обработки статистических данных, полученных при испытании большого количества изделий.

Наравне с вероятностью безотказной работы часто пользуются функцией Q(t)—вероятностью отказов — событием, противоположным P(t):

Q(t) = 1- P(t) = 1 – N₀-n/N₀= (N₀- N₀ + n)/N₀ = n/ N₀

Уменьшение вероятности безотказной работы (рост числа отказов) со временем означает износ элементов, т. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . е. уменьшение ресурса надежности. Вероятность безотказной работы сколь угодно сложного изделия равна произведению вероятностей безотказной работы ее элементов:

i=N₀

P(t) =П P_i(t),

i=1

где П — произведение вероятностей Р_i- отдельных деталей.

Частотой отказов a(t) называется отношение числа отказавших изделий в единицу времени к первоначальному количеству изделий

α(t) = n(∆t)/ N₀(∆t),

где n(∆t) — число отказавших образцов в интервале времени от t— ∆t /2 до t + ∆t/2.

Можно определить зависимость между a(t) и P(t), которую часто применяют при подсчете надежности. Если обозначить: N(t) — число образцов, исправных в начале работы, и N(t + ∆t) — число исправных образцов в конце интервала ∆t, после преобразований получим:

n(∆t) = N(t) – N(t+(∆t);

N(t)=N₀ P(t);

N(t + ∆t)= N₀ P(t +(∆t);

α(t) = (P(t) - P(t + (∆t))/∆t

Частота отказов a(t) есть плотность вероятности времени работы изделия до первого отказа.

Интенсивность отказов λ(t) — это отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, исправно работающих в данный отрезок времени:

λ(t) = n/N∆t

где N= (N_i + N_i+1)/2 — среднее число образцов, исправно работающих в интервале времени ∆t; N_i — количество исправных изделий в начале, N_i+1 — в конце интервала времени.

График интенсивности отказов λ(t) со временем приведен на рис. 2.

Рис. 2. Изменение интенсивности отказов λ(t) со временем.

Начальный участок I отражает процесс приработки, во время которого отказывают элементы со скрытыми производственными дефектами, приводящими, как правило, к внезапным отказам. Число отказов возрастает по экспоненциальному закону. Участок II отражает нормальную работу всех элементов изделия, интенсивность отказов остается примерно постоянной. Длительность этого участка обусловлена техническим уровнем производства, т. е. качеством изготовления изделий. На участке III (участке износа) возрастает число отказов вследствие постепенного увеличения параметров выше предельно допустимых. Этот показатель часто применяется для оценки надежности, так как входит в качестве сомножителя в другие, более общие характеристики систем, например эффективность, стоимость и др.

При подсчете интенсивности отказов связь между λ(t), a(t) и P(t) определяется формулой λ(t) = a(t)/P(t).

Интенсивность отказов обозначается в единицах времени 1/ч = ч^-1, умноженных на соответствующий коэффициент (10^-3, 10^-6, ...), и для различных типов элементов меняется в широких пределах; она приводится в справочных таблицах и имеет примерно следующие значения: для мощного лампового триода 20 10^-6, для германиевого транзистора 0,9 10^-6, для кремниевого транзистора 0,5 10^-6, для электродвигателя 30 10^-6, аккумулятора 7,2 10^-6, интегральной микросхемы 0,8 10^-8 ч^-1 и т.д. Если все элементы данного типа равнонадежны, интенсивность отказов изделия будет равна:

n

λ(t) = Σ N _i λ_i

i=1

где N — число элементов i-го типа; r — число типов элементов

Среднее время безотказной работы Т_cр оценивается математическим ожиданием времени работы изделия до первого отказа. Оно равно среднему времени работы одного изделия вплоть до момента повреждения

i =N₀

Т_cр = (Σt_i)/N₀

i =1

Количественную оценку надежности изделий периодического действия производят не только при помощи показателей, приведенных выше, но и таких, как среднее время между соседними отказами t_ср, среднее время восстановления во время работы τ, коэффициент готовности Кr и др.

Средним временем между соседними отказами t_ср является среднее суммарное время работы одного из изделий (i-ro изделия);

i = n

t_ср = (Σt_i)/n

i = 1

Подсчет количественных показателей надежности часто осуществляется по формулам (законам) распределения времени безотказной работы, предложенным отдельными авторами. Наиболее универсальным, пожалуй, является экспоненциальный закон, связывающий вероятность безотказной работы с интенсивностью отказов:

P(t) = ехр (- ∫ λ(t)dt) ≈ e^{- λt}

Обеспечения надежной работы технических средств в условиях медико-биологических организаций

Введение в широкую практику современных медицинских технологий позволило добиться существенного прогресса в области охраны здоровья населения и способствовало значительному снижению уровня заболеваемости и смертности. К сожалению, усложнение аппаратного обеспечения и ужесточение эксплуатационных требований к обслуживающему техническому и медицинскому персоналу при широком внедрении в практику инструментальных методов обследования и лечения имело и свои неприятные последствия. В настоящее время в США каждый год около 10000 пациентов медицинских учреждений становятся жертвами того или иного вида травм и повреждений. По большей части такие случаи являются следствием неправильной эксплуатации медицинской техники, что в свою очередь, связано с недостаточной подготовленностью медперсонала и отсутствием опыта работы с используемой аппаратурой. Зачастую, пока не возникает серьезных проблем, медицинский персонал не утруждает себя ознакомлением с инструкциями и руководствами по эксплуатации медицинской техники. К тому же любое оборудование стареет со временем и становится ненадежным. Понятно, что здравоохранение выдвигает перед инженерами задачу разработки безотказных и безопасных моделей медицинской техники и оборудования.

Проблема обеспечения конструкторской и эксплуатационной безопасности медицинской техники включает в себя чрезвычайно широкий круг задач, поскольку охватывает широчайший спектр медицинских манипуляций и процедур, связанных с использованием самых разных источников энергии. При этом, согласно известному принципу «чему быть — того не миновать», обязательно произойдет какая-либо нештатная ситуация. Использование современных медицинских методик ставит пациента перед лицом значительно большего числа потенциальных угроз и опасностей по сравнению с теми неприятными неожиданностями, которые подстерегает его в домашних условиях или на рабочем месте. Это вызвано двумя причинами'. во-первых, медицинские манипуляции зачастую сопровождаются нарушением целостности слизистых и кожных покровов, а во-вторых, их проведение сопровождается использованием большого количества потенциально опасных веществ и источников энергии, которые при несоблюдении техники безопасности могут оказать поражающее воздействие на больного и медперсонал. Итак, больного подстерегает множество потенциальных опасностей. Их источниками могут быть возгорание, агрессивная воздушная среда, короткое замыкание (КЗ) на землю, утечка жидкостей, химические вещества, лекарственные средства, микроорганизмы, насекомые, медицинские отходы, звук, электроэнергия, природные и техногенные катастрофы, среда обитания, падения, телесные повреждения.

Проблема создания современного электронного прибора или системы для медицинских исследований носит многоплановый характер и имеет несколько аспектов, каждый из которых может существенно повлиять на технические характеристики и конструктивные решения, применяемые разработчиком. Эти аспекты связаны с биологическим обоснованием метода (например, влияние измерительного преобразователя на исследуемые физиологические процессы, наличие специфических погрешностей и др.), методикой его применения (например, подготовка объекта к эксперименту, условия, в которых должен проводиться эксперимент), приемами его технической реализации (например, контактный или неконтактный съем информации, наличие гальванической развязки, учет взаимовлияния измерительных преобразователей и т. п.), методами математической обработки биосигналов (например, анализ формы сигналов, статистическая обработка результатов, вычисление комплексных показателей и т. п.) и инженерно-техническими приемами, определяющими конструктивное и эргономическое оформление прибора (или системы).

Широкий спектр задач, решаемых с помощью физиологической аппаратуры этих двух классов, не позволяет разработчикам пользоваться универсальными решениями. В то же время схемотехнический синтез отдельных электронных узлов может выполняться на единой элементной базе с использованием общих принципов проектирования. Более принципиальными можно считать вопросы проектирования блоков, осуществляющих взаимодействие с исследуемым биологическим объектом. Для выбранного класса медицинской техники это электроды и электродные системы — для электрофизиологической аппаратуры — и оптико-электрические измерительные преобразователи — для фотометрических устройств.

Любой медицинский прибор или аппарат, техническая система или комплекс должны проектироваться с учетом медицинской задачи, для решения которой они разрабатываются. Для этого они должны рассматриваться как элементы некоторой более сложной технической системы «пациент-прибор-врач». При ее проектировании необходимо учитывать присутствие двух биологических объектов, находящихся в определенном взаимодействии, от правильной организации которого, в конечном счете, зависит решение поставленной медицинской задачи. Это обстоятельство заставляет искать более общие подходы к проектированию технических средств, предназначенных для использования в этих системах. В качестве такого подхода выступает теория синтеза биотехнических систем (БТС), основные положения которой были сформулированы академиком В.М. Ахутиным в 1975 г. За прошедший период эта теория развилась в самостоятельное направление научных исследований, имеет своих последователей, к числу которых относят себя и авторы данной книги. Бионический подход позволяет распространить на метод проектирования медицинской электронной техники два основных принципа синтеза систем этого класса — принцип адекватности и принцип идентификации информационной среды.

+В соответствии с первым принципом необходимо обеспечить такое сочленение элементов прибора (для выбранных классов техники, прежде всего электродов и оптико-электрических измерительных преобразователей) с живым организмом, которые не искажали бы исследуемые показатели жизнедеятельности. Принцип идентификации информационной среды при проектировании диагностических систем выдвигает требования по минимизации числа диагностических признаков, описывающих состояние пациента, с одной стороны, а с другой — концептуальная модель состояния пациента, формируемая на основе показаний приборов, должна быть достаточной для принятия решений при проведении лечебных мероприятий. Кроме того, представление диагностической информации человеку, формирующему диагностические заключения, должно учитывать особенности зрительного восприятия и способы формирования концептуальных заключений человеком.

Данная статья про Оценка надежности медицинской техники, испытания на безопасность обслуживания. подтверждают значимость применения современных методик для изучения данных проблем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое Оценка надежности медицинской техники, испытания на безопасность обслуживания. и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электронная лечебная аппаратура

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.