Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

EKG-apparaat

Achtergrond

Een elektrocardiogram (EKG of ECG) is een apparaat dat grafisch de elektrische activiteit van de hartspieren registreert. Het wordt gebruikt om normale en abnormale hartslagen te identificeren. Voor het eerst uitgevonden in de vroege jaren 1900, het ECG (afgeleid van het Duitse elektrokardiogramma) is een belangrijk medisch diagnostisch hulpmiddel geworden.

De functie van de ECG-machine hangt af van het vermogen van het hart om elektrische signalen te produceren. Het hart bestaat uit vier kamers die samen twee pompen vormen. De juiste pomp ontvangt het bloed dat terugkeert uit het lichaam en pompt het naar de longen. De linkerpomp haalt bloed uit de longen en pompt het naar de rest van het lichaam. Elke pomp bestaat uit twee kamers, een atrium en een ventrikel. Het atrium verzamelt het binnenkomende bloed en wanneer het samentrekt, brengt het bloed naar het ventrikel. Wanneer het ventrikel samentrekt, wordt het bloed weggepompt uit het hart.

De pompwerking van het hart wordt gereguleerd door het pacemakergebied, of sinoatriale knoop, dat zich in het rechter atrium bevindt. Een elektrische impuls wordt in dit gebied gecreëerd door de diffusie van calciumionen, natriumionen en kaliumionen door de membranen van cellen. De impuls die wordt gecreëerd door de beweging van deze ionen wordt eerst overgebracht naar de atria, waardoor ze samentrekken en bloed in de ventrikels duwen. Na ongeveer 150 milliseconden gaat de impuls naar de ventrikels, waardoor ze samentrekken en bloed wegpompen uit het hart. Terwijl de impuls zich van de kamers van het hart verwijdert, ontspannen deze secties.

Met behulp van een ECG kunnen artsen de relatieve spanning van deze impulsen op verschillende plaatsen in het hart meten. Elektrocardiogrammen zijn mogelijk omdat het lichaam een ​​goede geleider van elektriciteit is. Wanneer een elektrische potentiaal wordt gegenereerd in een deel van het hart, wordt een elektrische stroom naar het lichaamsoppervlak in een specifiek gebied geleid. Elektroden die op het lichaam in deze gebieden zijn bevestigd, maken het meten van deze stromen mogelijk.

De elektrische signalen die door het ECG worden gemeten, zijn gekarakteriseerd en vertegenwoordigen verschillende fasen van een hartslag. Elke keer dat het hart klopt, produceert het drie verschillende ECG-golven. De eerste puls die wordt gezien, wordt de P-golf genoemd. Deze meet het elektrische signaal dat door de pacemaker wordt gegenereerd. De volgende puls is het grootste signaal en wordt het QRS-complex genoemd. Dit segment van de grafiek geeft het elektrische signaal weer dat wordt gecreëerd door het ontspannen van de boezems en de samentrekking van de ventrikels. Het voltooien van de cyclus is de T-golf, die de ontspanning of repolarisatie van de ventrikels betekent. Het karakteristieke geluid van een hartslag komt overeen met het QRS-complex en de T-golf.

ECG's bieden nuttige gegevens en kunnen helpen bij het opsporen van verschillende problemen die verband houden met de hartfunctie. Een basisbepaling die met een ECG kan worden gemaakt, is de hartslag, die kan worden bepaald door de afstand tussen pieken te meten. Diagnose van bepaalde medische problemen is ook mogelijk. Bij patiënten met hoge bloeddruk is bijvoorbeeld de amplitude van het QRS-complex aanzienlijk verhoogd. De balans van bepaalde chemicaliën in het lichaam kan ook worden gedetecteerd door een ECG, omdat de amplitude van de signalen gerelateerd is aan de niveaus van chemicaliën in het lichaam. Schade in het hart kan ook worden waargenomen door een vervorming in de Q-golf. Het meest bruikbare kenmerk van het ECG is het vermogen om aritmieën of abnormale hartslagen te detecteren en te beschrijven. EKG-machines die bekend staan ​​als Holter-monitors zijn voor deze detecties. Ten slotte kunnen ECG's worden gebruikt om obstructies in de slagaders waar te nemen. Dit wordt meestal gedaan door te zoeken naar een depressief segment tussen de S- en T-golven.

Geschiedenis

De ontwikkeling van het ECG begon met de ontdekking van het elektronische potentieel van levend weefsel. Dit elektromotorische effect werd voor het eerst onderzocht door Aloysio Luigi in 1787. Door zijn experimenten toonde hij aan dat levende weefsels, met name spieren, in staat zijn om elektriciteit op te wekken. Daarna bestudeerden andere wetenschappers dit effect in elektronische potentiaal. De variatie van de elektronische potentiaal van het kloppende hart werd al in 1856 waargenomen, maar pas toen Willem Einthoven de snaargalvanometer uitvond, kon een praktische, functionerende ECG-machine worden gemaakt.

De snaargalvanometer was een apparaat dat bestond uit een grove snaar die in een magnetisch veld was opgehangen. Toen de kracht van de hartstroom op dit apparaat werd uitgeoefend, bewoog de snaar en deze doorbuigingen werden vervolgens vastgelegd op fotopapier. De eerste ECG-machine werd in 1903 door Einthoven geïntroduceerd. Het bleek een populair apparaat te zijn en al snel begon de grootschalige productie in verschillende Europese landen. Vroege fabrikanten zijn onder meer Edelmann and Sons of Munich en de Cambridge Scientific Instrument Company. Het ECG werd in 1909 naar de Verenigde Staten gebracht en vervaardigd door de Hindle Instrument Company.

Verbeteringen aan het oorspronkelijke ontwerp van de ECG-machine begonnen kort na de introductie. Een belangrijke innovatie was het verkleinen van de elektromagneet. Hierdoor kon de machine draagbaar zijn. Een andere verbetering was de ontwikkeling van elektroden die direct op de huid konden worden bevestigd. Bij de oorspronkelijke elektroden moest de patiënt de armen en benen onderdompelen in glazen elektrodepotten met grote hoeveelheden natriumchloride-oplossing. Bijkomende verbeteringen waren onder meer de inbouw van versterkers, die het elektronische signaal verbeterden, en instrumenten voor direct schrijven, waardoor de ECG-gegevens onmiddellijk beschikbaar waren. De moderne ECG-machine is vergelijkbaar met deze vroege modellen, maar er zijn micro-elektronica en computerinterfaces ingebouwd, waardoor ze nuttiger en krachtiger zijn. Hoewel deze nieuwere machines handiger in gebruik zijn, zijn ze niet nauwkeuriger dan het originele ECG dat door Einthoven is gebouwd.

Grondstoffen

De ECG-machine bestaat uit elektroden, verbindingsdraden, een versterker en een opslag- en transmissieapparaat. De elektroden of leads die in een ECG-machine worden gebruikt, kunnen worden onderverdeeld in twee typen, bipolair en unipolair. De bipolaire ledematen worden gebruikt om het spanningsverschil tussen de polsen en de benen te registreren. Deze elektroden worden op het linkerbeen, de rechterpols en de linkerpols geplaatst en vormen een driehoekige beweging van de elektrische impuls in het hart die vervolgens kan worden geregistreerd. In tegenstelling tot bipolaire leads, registreren unipolaire leads het spanningsverschil tussen een referentie-elektrode en het lichaamsoppervlak waaraan ze zijn bevestigd. Deze elektroden zijn bevestigd aan de rechter- en linkerarm en de rechter- en linkerbenen. Bovendien worden ze op specifieke gebieden op de borst geplaatst en worden ze gebruikt om het veranderende patroon van de elektrische activiteit van het hart te bekijken.

Er worden verschillende modellen elektroden gemaakt, waaronder plaat-, zuig-, vloeistofkolom- en flexibele elektroden. Plaatelektroden zijn metalen schijven die zijn gemaakt van roestvrij staal, Duits zilver of nikkel. Ze worden met plakband op de huid vastgehouden. Zuigelektroden gebruiken een vacuümsysteem om op hun plaats te blijven. Ze zijn gemaakt van nikkel of zilver en zilverchloride en zijn bevestigd aan een compressor die het vacuüm creëert. Een ander type elektrode, de vloeistofkolomelektrode, is minder gevoelig voor bewegingen van de patiënt omdat deze is ontworpen om direct contact met de huid te vermijden. De flexibele elektrode is het nuttigst voor het maken van ECG-metingen bij zuigelingen. Het is een gaas geweven van fijn roestvrij staal of zilverdraad met een flexibele geleidingsdraad eraan bevestigd. De elektrode hecht zich als een klein verband op de huid.

EKG-versterkers zijn nodig om het zwakke elektrische signaal van het lichaam om te zetten in een beter leesbaar signaal voor het uitvoerapparaat. Een differentiële versterker is handig bij het meten van signalen met een relatief laag niveau. Tijdens een ECG wordt het elektrische signaal van het lichaam van de elektroden overgebracht naar het eerste deel van de versterker, de bufferversterker. Hier wordt het signaal gestabiliseerd en met een factor vijf tot tien versterkt. Een elektronisch netwerk volgt en het signaal van de unipolaire draden wordt vertaald. Een differentiële voorversterker filtert en versterkt het signaal vervolgens met een factor 10 tot 100.

De delen van de versterker die directe signalen van de patiënt ontvangen, zijn door optische isolatoren gescheiden van de hoofdstroomcircuits van de rest van het ECG-apparaat, waardoor de mogelijkheid van een onbedoelde elektrische schok wordt voorkomen. De primaire versterker bevindt zich in het hoofdstroomcircuit. In deze aangedreven versterker wordt het signaal omgezet in een stroom die geschikt is voor uitvoer naar het juiste apparaat.

De meest voorkomende vorm van uitvoer voor ECG-machines is een papierstrookrecorder. Dit apparaat geeft in de loop van de tijd een hardcopy van het ECG-signaal. Er worden ook veel andere soorten apparaten gebruikt, waaronder computers, oscilloscopen en magneetbandeenheden. Aangezien de verzamelde gegevens in analoge vorm zijn, moeten ze worden omgezet in digitale vorm voor gebruik door de meeste elektronische uitvoerapparaten. Om deze reden heeft het primaire circuit van het ECG typisch een ingebouwd analoog-naar-digitaal-omzettergedeelte.

Er zijn verschillende andere onderdelen nodig om de ECG-eenheid te voltooien. Omdat het signaal zwak via de huid naar de elektroden wordt overgebracht, wordt meestal een elektrolytpasta gebruikt. Deze pasta wordt rechtstreeks op de huid aangebracht. Het is voornamelijk samengesteld uit chloride-ionen die helpen een geleidende brug te vormen tussen de huid en de elektrode, waardoor een betere signaaloverdracht mogelijk is. Andere componenten zijn onder meer montageclips, verschillende sensoren en thermisch papier.

Het fabricageproces

De componenten van een ECG-machine worden typisch afzonderlijk vervaardigd en vervolgens geassembleerd voordat ze worden verpakt. Deze componenten, inclusief de elektroden, de versterker en het uitvoerapparaat, kunnen door externe fabrikanten worden geleverd of in-house worden gemaakt.

Elektroden

  • 1 De meest gebruikte elektrode voor een ECG-apparaat is de zilver- en zilverchloride-elektrode, omdat de elektrodepotentiaal van deze elektroden stabiel is bij blootstelling aan biologisch weefsel. De elektroden worden van externe leveranciers ontvangen en gecontroleerd om te zien of ze voldoen aan de gestelde specificaties. Het type elektrode dat wordt gebruikt, hangt af van het ECG-model. Vaak worden bij één ECG-apparaat meerdere typen elektroden geleverd. Elke elektrode bevat een afgeschermde kabel die op de primaire unit kan worden aangesloten.

Interne elektronica

  • 2 De elektronische componenten van een ECG-apparaat zijn behoorlijk geavanceerd en maken gebruik van de nieuwste elektronische verwerkingstechnologie. De versterker en het uitvoerapparaat zijn op dezelfde manier samengesteld als die van andere elektronische apparatuur. Het begint met een bord waarop de elektronische configuratie in kaart is gebracht. Dit bord wordt vervolgens door een reeks machines gevoerd die de juiste chips, diodes, condensatoren en andere elektronische onderdelen op de juiste plaatsen plaatsen. Als het klaar is, wordt het naar de volgende stap gestuurd om te solderen.
  • 3 De elektronische componenten worden met een golfsoldeermachine op het bord bevestigd. Planken die deze machine binnenkomen, worden eerst gewassen om eventuele verontreinigingen te verwijderen. Het bord wordt vervolgens verwarmd met infraroodwarmte. De onderkant van het bord wordt over een golf gesmolten soldeer geleid die de juiste plekken opvult door capillaire werking. Als het bord afkoelt, hardt het soldeer uit, waardoor de stukjes op hun plaats blijven.

Weergaveapparaat

  • 4 Afhankelijk van het type weergaveapparaat verschilt de fabricagemethode. Bepaalde apparaten zoals magneetbandrecorders en papierprinters kunnen door externe fabrikanten worden geleverd. Andere componenten zoals computermicroprocessors kunnen samen met de primaire interne elektronica worden ontworpen en gemaakt.

Eindmontage

  • 5 De onderdelen van de ECG-machine worden geassembleerd en in een geschikt metalen frame geplaatst. De afgewerkte apparaten worden vervolgens in de definitieve verpakking gedaan, samen met accessoires zoals reserve-elektroden, afdrukpapier en handleidingen. Ze worden vervolgens naar distributeurs en uiteindelijk naar klanten gestuurd.

Kwaliteitscontrole

Om de kwaliteit van elk ECG-apparaat dat wordt vervaardigd te waarborgen, vinden tijdens het gehele productieproces visuele en elektrische inspecties plaats en worden de meeste gebreken gedetecteerd. De functionele prestaties van elk voltooid ECG-apparaat worden getest om te controleren of het werkt. Deze tests worden uitgevoerd onder verschillende omgevingsomstandigheden, zoals extreme hitte en vochtigheid.

De meeste fabrikanten stellen hun eigen kwaliteitsspecificaties vast voor de ECG-machines die ze produceren. Er zijn echter normen en prestatie-aanbevelingen voorgesteld door verschillende medische organisaties en overheidsinstanties. Sommige factoren die als belangrijk worden beschouwd, zijn gestandaardiseerde ingangssignaalbereiken, frequentierespons, nauwkeurigheid van het kalibratiesignaal en opnameduur.

De Toekomst

In de toekomst zullen krachtigere en verbeterde ECG-machines worden ontwikkeld. Deze machines maken gebruik van de nieuwste computertechnologie, waardoor de diagnose sneller en nauwkeuriger wordt. Ze zullen krachtiger zijn en in staat zijn om kleine elektronische potentialen te meten, zoals de hartslag van de foetus. Ze zullen het ook mogelijk maken om driedimensionale modellen van het kloppend hart te construeren, waardoor artsen meer diagnostische gegevens krijgen. Er kunnen ook nieuwe toepassingen voor ECG-machines worden gevonden, zoals de recente toepassing van een ECG-machine om de werkzaamheid van medicijnen te bepalen.

Een recente innovatie zou een nieuwe richting in de ontwikkeling van ECG's kunnen markeren. Een bedrijf heeft een draagbare ECG-monitor ontwikkeld die gegevens verzamelt die rechtstreeks via de telefoon kunnen worden verzonden. De patiënt plaatst de elektroden onder elke arm en bevestigt een zender aan het mondstuk van de telefoon. Het signaal wordt naar een bewakingscentrum gestuurd, waar computers het omzetten in ECG-metingen. Deze informatie kan vervolgens worden overgedragen aan een arts, waardoor hartproblemen bij sommige patiënten veel eerder kunnen worden opgespoord.


Productieproces

  1. EEG Machine
  2. Externe defibrillator
  3. Automaat
  4. Kunstmatig hart
  5. Naaimachine
  6. Het hart van werktuigmachines:werktuigmachines.
  7. Onderdelen van draaibankmachine:
  8. Draaibankmachine begrijpen
  9. Onderdeel van freesmachine:
  10. Machine begrijpen
  11. JW-machine