Использование электрических приборов в медицине
Внедрение технологий радиочастотной идентификации в процессы автоматизации и оптимизации процессов организации жизнедеятельности. Мониторинг за пациентами и персоналом. Требования по электромагнитной совместимости для медицинских электрических приборов.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.08.2016 |
| Размер файла | 3,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Оглавление
Введение
Глава 1. Электромагнитная совместимость
Глава 2. Радиочастотная идентификация
2.1 Радиочастотная идентификация
2.2 Теги
2.3 Читатели и антенны
2.4 Хост-система
2.5 Проблемы, связанные с использованием технологии
Глава 3. Обзор проведенных испытаний зарубежными специалистами
Глава 4. Измерение напряженности электромагнитного поля
4.1. Сведения об оборудовании
4.1 Условия проведения испытания
4.2 Ход проведения эксперимента
4.3 Результаты испытания
4.4 Выводы
4.5 Рекомендации
Заключение
Список литературы
Введение
На сегодняшний день улучшение качества жизни населения является актуальной темой. Для достижения этой цели внедряют информационные технологии и, в частности, технологию радиочастотной идентификации в процессы автоматизации и оптимизации процессов организации жизнедеятельности. Технология RFID уже используют в различных сферах жизни, например, для оплаты проезда, для управления товарами и запасами. К тому же она рассматривается в качестве базовой технологии при переходе к единым электронным документам.
Применение RFID устройств в здравоохранении является перспективным направлением. Их могут использовать для регулирования запасами медикаментов, для мониторинга за пациентами, персоналом, а также для учета медицинского оборудования, сбора данных и, в итоге, повышения безопасности пациентов за счет своевременного обеспечения необходимым лечением и лекарствами.
Но стоит помнить, что устройства радиочастотной идентификации являются излучающими источниками электромагнитного поля высокой частоты и наряду со средствами связи предъявляют особые требования по электромагнитной совместимости для медицинских электрических приборов и специальных устройств.
Глава 1. Электромагнитная совместимость
Технологический прогресс за прошлые десятилетия способствовал внезапному увеличению числа электрических и электронных устройств в различных полях, таких как телекоммуникация, обработка данных, оборудование питания и медицина. Кроме того, научное исследование способствовало значительно миниатюризации электронной схемы, таким образом, включая портативные и/или носимые электрические и электронные устройства. Такая потребность уменьшить эти устройства является результатом желания сделать их очень широко распространенными. Сегодня, число электрических и электронных устройств в комнате промышленной и/или жилой окружающей среды очень высоко. Каждый из них включает значительное количество интегрированных выключателей, имея необходимость выполнить много операций в секунду, основанных на информационных сигналах до немногих ГГц. К сожалению, некоторые побочные эффекты также происходят, такие как присутствие сильных электромагнитных полей в уменьшенном объеме пространства. Следовательно, большинство электрических и электронных устройств может действовать и как источник и как приемник электромагнитных полей. Таким образом, необходимо проверить, что эти устройства не под влиянием внешнего электромагнитного шума, а также они не источники электромагнитных помех. Особенно, шум определяется как “любой электрический сигнал, существующий в схеме кроме полезного сигнала” [1], тогда как вмешательство - “нежелательный эффект шума” [2]. Среди наиболее распространенных источников электромагнитного шума есть телекоммуникационные системы, электрические двигатели, выключатели, компьютеры, даже некоторые природные явления, такие как молния.
С проблемами, являющимися результатом электромагнитных помех, имеет дело ответвление электротехники и электроники под названием Электромагнитная совместимость (ЭМС). Особенно, ЭМС определяется как “способность электронной системы функционировать должным образом в ее намеченной электромагнитной среде и не быть источником загрязнения к той электромагнитной окружающей среде” [3]. ЭМС таким образом рассматривает поколение, передачу и прием нежелательных электромагнитных явлений, особенно фокусирующихся на их побочных эффектах. Цель ЭМС состоит в том, чтобы гарантировать правильное функционирование любых электрических и электронных устройств, которые совместно используют в той же самой электромагнитной окружающей среде. Проблемы ЭМС таким образом случились с фундаментальной важностью для разработчиков схемы, которые должны заботиться об обеих производительности устройства и Электромагнитных помехах (ЭМП), особенно когда это может затронуть безопасность здоровья человека. В этом контексте любое явление ЭМП всегда происходит из источника волнения к целевому устройству посредством связи.
ЭМС отрегулирована несколькими национальными и/или международными стандартами, которые требуют, чтобы любое электрическое и электронное устройство было соответствием с пределами ЭМС, прежде чем это сможет быть доступно на рынке. Особенно, ЭМП, произведенной устройством, не должен достигать интенсивности так, чтобы это предотвратило нормальное функционирование окружающих устройств. Точно так же это не должно быть ужасно под влиянием внешних электромагнитных источников, т.е. это должно показать определенный уровень неприкосновенности. В этом контексте источники ЭМП могут быть классифицированы, главным образом, как намеренные ЭМП или ненамеренные ЭМП. Такая классификация основана на связи и на виде источника, например, радиостанции обычно считают намеренными ЭМП, потому что они передают сигналы, которые должны быть отправлены соответствующим приемникам. Принимая во внимание, что ненамеренные ЭМП состоят из тех устройств, операционный принцип которых не влечет за собой эмиссию электромагнитного сигнала, такую как люминесцентные лампы. Чтобы решить проблемы ЭМС, три различных решения могут быть приняты. Первый состоит из подавления ЭМП, соответственно изменяя его источник. Второй делает связь менее эффективной как возможную, например, посредством соответствующего металлического щита. Наконец, третье решение состоит из создания менее восприимчивого приемника ЭМП, увеличивая его уровень неприкосновенности. Однако это последнее решение никогда не просто и легко быть выполненным.
Первые проблемы ЭМС возникли в начале 1900, но они стали более важными после введения и использования систем радиосвязи, во время Второй мировой войны. Явления электромагнитных помех, произошедшие в течение того времени, были решены, присвоив различные полосы частот каждому виду системы. Это решение было довольно просто и легко быть реализованным, так как спектр электромагнитных волн был почти пуст, в отличие от существующего. Электромагнитные помехи (ЭМП) увеличились с годами, в особенности в 50-х с введением первого транзистора и в 60-х с первой интегральной схемой. Поворотный момент произошел в 70-х из-за показательного увеличения степени интеграции транзисторов в цифровых микросхемах, вместе с распространением первых микропроцессоров. Другой ключевой пункт произошел в конце 80-х, когда цифровая технология начала заменять аналоговую схему. Эта технология основана на быстром переключении, и, таким образом, на использовании сигналов, характеризуемых высокочастотным и содержанием гармоник.
Глава 2. Радиочастотная идентификация
2.1 Радиочастотная идентификация
Радиочастотная идентификация (RFID - Radio Frequency Identification) - технология, которая для автоматической идентификации объектов использует радиоволны. Она может распознавать не только живые существа, но и неодушевленные предметы, к примеру, транспортные средства, контейнеры, одежду и многое другое.
Система RFID состоит из трех главных компонентов:
* тег, который может быть различных видов, форм и размеров (шары, гвозди, микроволокна, чернила, и т.д.);
* читатель, который связывается с тегом через его антенну, чтобы считать и/или записать информацию;
* хост-система, которая должна отфильтровать и разработать данные, делая их доступными для пользователей.
Тег присоединен к объекту, который будет определен, таким образом это обычно представляет уникальный идентификационный номер. Его данные восстановлены читателем через антенну, они тогда обработаны, собраны и выведены на экран хост-системой.
Важная функция систем RFID - рабочая частота, т.е. частота, в которой происходит коммуникация между тегами и читателями. Это обычно находится в пределах широкого спектра от 125 кГц до 5.8 ГГц. Такой спектр частот традиционно разделяется на четыре полосы:
* Полоса низкой частоты (LF, 30-300 кГц)
* Высокочастотная полоса (HF, 3-30 МГц)
* Ультравысокочастотная полоса (УВЧ, 30-3000 МГц)
* Микроволновые печи (MW, более чем 3 ГГц)
Основанный на связывающемся расстоянии между тегом и читателем, системы RFID могут быть также классифицированы как близкая связь, помощник расстояния или большое расстояние. Около связывающихся систем характеризуются диапазоном меньше чем 1 см, таким образом, во время передачи данных, тег должен быть в тесном контакте с читателем, почти облокотившись на его антенну. Принимая во внимание, что системы помощника расстояния могут использоваться в диапазоне 1 м. Системы RFID дальнего действия, у которых есть радиус действия больше чем 1 м, обычно обращаются к УВЧ или частотам передачи MW. Особенно, они обычно работают в 868 МГц или 915 МГц в Европе, тогда как в США самые популярные частоты составляют 2.5 или 5.8 ГГц.
2.2 Теги
Самый широко распространенный формат для тегов RFID - Печатная плата (PCB). Это состоит из обмотки передачи (или диполь для систем УВЧ) напечатанный на основании бумаги или полиэстера и оборудованный микросхемой памяти.
Метки в виде печатных плат представляют несколько преимуществ по сравнению с другими видами тега, в особенности их устойчивость позволяет им быть нанятыми в твердой окружающей среде, где простая этикетка не может вынести.
Однако при некоторых обстоятельствах, теги PCB могут потребовать соответствующих корпусов, особенно если условия окружающей среды очень неблагоприятны (дождь, высокая влажность, и т.д.). Основанный на источнике питания и передаче, теги классифицированы как пассивные, полуактивные и активные.
Пассивные теги, как показанный на Рис. 1. предоставляются RFID-считывателем непосредственно, который отправляет энергетический луч, чтобы включить передачу данных от тега.
Следовательно, пассивные теги не представляют возможности обработки самостоятельно, передача, выполняемая только, когда тег запрашивается. Коммуникационное расстояние варьируется в зависимости от рабочей частоты и уровней мощности, это обычно колеблется от немногих сантиметров до немногих метров. Как правило, пассивные теги УВЧ могут быть считаны в пределах 4-5 метров, тогда как MW могут передать гораздо дальше (приблизительно 100 метров). Такие короткие расстояния - то, вследствие того, что мощность передачи быстро уменьшается с расстоянием, таким образом мощные уровни требовались бы для предоставления пассивных тегов от очень длинных расстояний. В результате эти устройства RFID используются, обычно используется для приложений малой дальности, таких как низкоскоростная грузовая транспортировка и идентификация статического объекта.
Рисунок 1. Пассивная RFID метка
Полуактивные или полупассивные теги оборудованы батареями как показанный на Рис. 2., который работает в соответствии с энергосбережением. Особенно, батареи обычно предоставляют датчики тега и/или памяти, в то время как функция чтения все еще питается читателем. Следовательно, эти теги в состоянии передать данные только, когда опрошено читателем, как это происходит для пассивных тегов.
Рисунок 2. Полуактивная/полупассивная RFID метка
Активным тегам, показанным на Рис. 3., предоставляются их собственные источники питания; это обеспечивает энергию для их внутренней схемы, а также для чтения и записи операций, позволяя им передать информационно-независимо от читателя. Следовательно, более широкие дальности передачи могут произойти, до десятков километров, запроса от читателя, не требуемого далее.
Рисунок 3. Активная RFID метка
2.3 Читатели и антенны
Читатель, как показанный на Рис. 4., существенный элемент любой системы RFID, потому что это включает передачу данных от тегов до пользователей. Это таким образом запрашивает единственный тег, соединяя интерфейсом с ним с хост-системой посредством соответствующего чтения и записи процедур. Читатель составлен, главным образом, радиочастотного модуля (приемопередатчик), блок управления (контроллер) и элементы связи для приемоответчика (тег).
Рисунок 4. RFID считыватель
Антенны считыватели - физические интерфейсы между фактическим контроллером и тегами, позволяя чтение и записи из отдаленного доступа. Есть несколько видов антенн, доступных на рынке, которые отличаются по форме и размеру, чтобы включить передачу данных и набор в ограниченном пространстве или свободных пространствах. Направленная антенна читателя может иногда использоваться для расширения рабочего диапазона RFID, а также для лучших сигналов получения, повторно испускаемых от приемоответчиков.
Антенна считыватель отправляет электромагнитные волны в тег, антенна которого передает их обратно после выполнения их соответствующей модуляции. Опрос тега выполняется, чтобы собрать данные, сохраненные в микросхему.
Эта операция может произойти по-разному. Самая популярная - несомненно, индуктивная связь, которая широко используется для пассивных тегов, работающих в LF или HF. Следовательно, читатель преобразовывает ответ тега в полезную информацию (такую как идентификационный код тега), делая их доступными для хост-систем в соответствии с определенными требованиями к приложению.
2.4 Хост-система
Хост-система - интерфейс, который обращается со связью между антенной и инфраструктурой программного обеспечения (PC, серверы, модули сетевого интерфейса, и т.д.) и состоит из блока управления (микрокомпьютер) с подходящей программой.
Хост-система управляет допросом признаков посредством последовательной или параллельной коммуникации. Особенно, блок управления должен закодировать, расшифровать, управлять и хранить данные о признаке через читателя. В этом контексте стоит отметить, что потеря данных, вызванная многократными доступами к каналу передачи, является определенным столкновением.
Хост-система должна таким образом обеспечить соответствующую идентификацию многократных признаков, когда они обнаружены антенной читателя одновременно. Это достигнуто посредством подходящих алгоритмов антистолкновения для надлежащего управления многократными квитанциями признака, каждая из которых характеризуется уникальным идентификационным кодом.
2.5 Проблемы, связанные с использованием технологии
Проблемы, связанные с применением RFID: подверженность помехам электромагнитных полей, программная совместимость и стандартизация, небольшое расстояние работы наиболее применимых радиометок, проблемы защиты от взлома и хранения конфиденциальной информации, малая скорость внедрения из-за относительной дороговизны.
Существует так же опасность использования технологии RFID для аутентификации людей, основываясь на риске кражи идентификатора, или взлома баз данных, содержащих личную информацию.
Устройства SRD (Short Range Devices - малого радиуса действия), к которым относят RFID, могут создавать электромагнитные помехи для других систем, и сами могут подвергаться воздействию внешних помех. Наиболее распространенным механизмом негативного влияния является интерференция. Интерференция возникает, если устройства работают с перекрытием частоты; в непосредственной близости друг от друга одновременно; если существует перекрытие диаграмм направленности антенн; а также зависит от плотности размещения передатчиков в пространстве.
Постоянное увеличение плотности размещения радиоэлектронных средств при ограниченном частотном ресурсе приводит к увеличению уровня взаимных помех, нарушая нормальную работу этих средств. Весьма остро проблема взаимных помех проявляется там, где целые комплексы должны размещаться на ограниченной территории. Число антенн на объекте может достигать несколько десятков, а расстояние между ними могут составлять единицы метров и менее. Плотное и размещение антенн приводит к тому, что электромагнитные поля, излучаемые антеннами радиопередатчиков, могут создавать в антеннах радиоприемников высокочастотную ЭДС, что может привести к перегрузке входных каскадов и нарушение нормального функционирования или даже выхода устройства из строя.
Не менее опасным являются одновременное воздействие нескольких сигналов, порождающих в выходных каскадах и выходных каскадах радиоприемных устройств интермодуляционные помехи, которые могут попасть в полосу рабочих частот приемников и ухудшить условия приема полезных сигналов.
Для того, чтобы оценить на этапе проектирования электромагнитную обстановку и принять решение о том, будет ли обеспечена ЭМС, необходимо руководствоваться требованиями международных и национальных нормативных документов.
Глава 3. Обзор проведенных испытаний зарубежными специалистами
В последние годы о некоторых проблемах ЭМС, включающих системы RFID и медицинские устройства, писали в литературе. Следующий раздел посвящен анализу этих инцидентов.
Технология RFID, как любая другая радио-технология, полагается на использование электромагнитной радиации, чтобы передать информацию. Потенциальный риск электромагнитной радиации в медицинской окружающей среде включает сбой медицинского оборудования, влияния электромагнитной радиации к другим материалам, включая медикаменты, такие как препараты крови, вакцины и фармацевтические препараты [4], и опасности электромагнитной радиации людям.
Относительно людей воздействие частоты RFID классифицированы как неионизирующее излучение. Известные эффекты этой радиации - преимущественно краткосрочные эффекты, вызванные процессами нагрева.
Минимальным регулированием безопасности и здоровья в Европейском союзе относительно воздействия на рабочих, полученные из-за электромагнитных полей, являются Директивы 2004/40/EC и 2008/46/CE. Для широкой публики есть Муниципальная Рекомендация от 12 июля 1999 на ограничении воздействия широкой публики к электромагнитным полям (от 0 Гц до 300 ГГц). Системные уровни электромагнитного поля RFID ниже этих пределов, даже когда предметы расположены всего в нескольких сантиметрах от антенны RFID [5].
Изучается влияние RFID в медикаментах. Бэссен и др. в своих работах [6] представили систему воздействия, для того, чтобы оценить возможные эффекты RFID на твердые и жидкие фармацевтические и биологические продукты.
Они использовали эту систему в экспериментальном исследовании воздействия в сотрудничестве с Центром FDA Оценки Препарата и Исследования и Центром FDA Оценки Биологии и Исследования. Они тестируют более чем 20 различных типов наркотиков и биологических продуктов, и приходят к заключению, что должно быть выполнено больше работы, чтобы определить эффект поля RFID в фармацевтических и биологических продуктах.
Есть несколько публикаций, связанных с исследованием сбоя медицинского оборудования из-за систем RFID. Кристи и др. в своей статье [7] представляют исследование потенциальных взаимодействий между оборудованием RFID и медицинскими устройствами. Они тестируют неразрушающие аппараты для измерения артериального давления, пульсоксиметрию, насосы вливания, приборы ЭКГ и последовательные устройства сжатия.
Оборудование RFID было в ближней и дальней зонах приемопередатчика антенн и пассивных меток. Они приходят к заключению, что системы RFID могут использоваться без беспокойства в общих комнатах ухода за больным, чтобы управлять элементами инвентаря и ослабить тарификационный сбор данных пациентов, когда антенны помещаются в соответствующие местоположения для этих сценариев использования.
Юэ Ин и др. анализирует вмешательства между двумя различными системами RFID УВЧ (868 МГц) и пятнадцатью медицинскими устройствами (инфузионные насосы, мониторы пациентов, аппараты искусственного дыхания, рабочие станции анестезии и вентиляторы для интенсивной терапии).
Все 15 медицинских устройств были протестированы с обоими читателями. Они нашли, что восемь медицинских устройств не показали вмешательства, и семь показало вмешательство.
Вмешательство отличается между обоими читателями и происходит на различных расстояниях. Авторы сравнивают измеренную полевую силу на расстоянии, где вмешательство происходит со значениями IEC61000-4-3. Они нашли, что все медицинские устройства кроме одного ответили требованию на 10 В/м стандарта. Авторы приходят к заключению, что технология RFID может использоваться в медицинской окружающей среде, если будут приняты меры [8].
Хоулистон и др. в [9] анализируют вмешательство систем RFID в инфузионном насосе того же самого типа, который потерпел неудачу из-за электромагнитных помех RFID.
Они нашли, что инфузионный насос не был затронут RFID-считывателями низкой мощности, даже когда находился в прямом контакте. Насос был разрушен мощным читателем на расстоянии в 10 см, когда тег RFID был присоединен, и комбинацией из читателей мощной и низкой мощности на расстоянии в 10 см.
Сейдман и др. исследует электромагнитную совместимость между RFID-считывателями и вживляемыми кардиостимуляторами или имплантируемыми кардиовертерами-дефибрилляторами.
Во время тестирования 15 вживляемых кардиостимуляторов и 15 имплантируемых кардиовертеров-дефибрилляторов были представлены 13 пассивным RFID-считывателям LF (134 кГц), HF (13.56 МГц) и УВЧ (915 МГц).
Авторы нашли, что кардиостимуляторы, подвергались некоторой реакции в 67% теста (на максимальном расстоянии 60 см) и имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы также подверглись некоторой реакции в 47% теста на максимальном расстоянии 40 см, когда были представлены RFID LF.
Когда RFID HF был применен, реакция наблюдалась для 6% всех тестов кардиостимулятора (максимальное расстояние 22.5 см) и 1% всех тестов имплантируемого кардиовертера-дефибриллятора (максимальное расстояние 7.5 см). Для воздействия RFID УВЧ оба кардиостимулятора и имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор не подверглись никакой реакции. Авторы приходят к заключению, что, хотя есть доказательство проблем ЭМИ в LF и полосах RFID HF, они не составляют срочный риск в здравоохранении [10].
Обширное исследование ЭМИ от систем RFID в оборудовании интенсивной терапии было выполнено ван дер Тогтом и др. Они тестируют 41 различное медицинское устройство против ЭМИ двух систем RFID (активный 125 кГц и пассивный 868 МГц).
Тесты были выполнены без участия пациента при управляемых условиях. Инциденты ЭМИ были классифицированы как опасные, значительные, или легкие. Авторы нашли, что в 123 тестах ЭМИ (3 из них на медицинское устройство), RFID вызвал 34 инцидента ЭМИ: 22 были классифицированы как опасные, 2 как значительные, и 10 как легкие.
Пассивный сигнал RFID на 868 МГц вызвал большее число инцидентов (26 инцидентов в 41 тесте на ЭМИ; 63%) по сравнению с активным сигналом RFID на 125 кГц (8 инцидентов в 41 тесте на ЭМИ; 20%); было 8 устройств, затронутых и пассивными и активными системами RFID.
Среднее расстояние между RFID-считывателем и медицинским устройством во всех инцидентах ЭМИ составляло 30 см (диапазон, 0.1-600 см).
От этих результатов авторы приходят к заключению, что реализация RFID в окружающей среде интенсивной терапии должна потребовать локальных тестов на ЭМИ и обновлений международных стандартов [11].
Таблица 1 суммирует результаты всех этих работ.
Таблица 1. Сбой медицинского оборудования из-за систем RFID
|
Автор (год) |
Устройства (тесты) |
Полоса RFID |
Мощность |
Расстояние, где вмешательство происходит |
Устройства затронуты (положительные тесты) |
|
|
ван дер Тогт (2008) |
41 (123) |
LFАктивный LFУВЧ |
4 Вт, 2мкВт |
6 м - 0.1 см (средние 30 см) |
8 (41)26 (41)26 (41) |
|
|
Кристи (2008) |
25 (1600) |
УВЧ |
4 Вт |
- |
0 |
|
|
Ин (2009) |
15 (30) |
УВЧ |
4 Вт |
60 см - 10 см |
7(10) |
|
|
Хоулистон (2009) |
1 (15) |
УВЧ |
> 2 Вт |
10 см |
1(2) |
|
|
Сейдман 2010 |
30 (1091) |
LFHFУВЧ |
0.5Вт-10Вт |
60 см - 2.5 см |
(243)(22)(-) |
Из опубликованных работ можно прийти к заключению, что есть озабоченность от эффекта, что системы RFID могут иметь в больницах с точки зрения ЭМИ. Но отсутствие систематической методологии в выполненном тесте делает невозможным извлечь четкое заключение того, как продолжить двигаться.
Это привлекает внимание, что Кристи и др. не делают найденных вмешательств ни в одном из тестов (1600), в то время как другие авторы представляют значимый уровень: Ван дер Тог 24%, Ин 33% и Сейдман 48.8%.
Учитывая какое впечатление произвели системы RFID в медицинских организациях и относительно высокое число положительных тестов на ЭМИ опубликованных работ, необходимо установить стандарты, чтобы отрегулировать установку устройств RFID в медицинской сфере, и также иметь ряд рекомендаций, чтобы проанализировать эффект систем RFID в определенной установке.
Глава 4. Измерение напряженности электромагнитного поля
4.1 Сведения об оборудовании
1) Антенна FEIG ANT.U270/270 UHF
Рисунок 5. Антенна FEIG ANT.U270/270 UHF
Размеры: 270x270x57 мм. (ДxШxВ);
Вес: 1,21 кг.;
Класс исполнения: IP65;
Коэффициент усиления: 9 Дб., круговая поляризация;
Угол раствора антенны: 65*65°;
Температура использования: -25...55°С;
Рабочая частота: 865-870 MHz;
Тип разъема: SMA, 50 Ом;
Соединительный кабель: RG58, 50 Ом;
Для данной антенны подходят кабели со стандартной длинной длиной 2,6,12 м.
Соответствие стандартам: EN 300 330, EMC EN 301 489, EN 60950, EN 50364, FCC 47 CFR - 15. [13]
2) Антенна R&S TSEMF-B1
Рисунок 6. Антенна R&S TSEMF-B1
Размеры: 170х475 мм. (диаметр х высота);
Диапазон частот: 30 МГц - 3 ГГц;
Диапазон напряженностей: 1мВ/м 100В/м;
Изотропность: ±3,0 дБ;
Диапазон изменения коэффициентов калибровки: 30…65дБ;
Принцип действия основан на преобразовании напряженности переменного электромагнитного поля в напряжение переменного тока, передающееся в несимметричную линию с волновым сопротивлением 50 ОМ, подключаемую к измерительному устройству.
3) Анализатор спектра R&S FSH4/8
Рисунок 7. Анализатор спектра R&S FSH4/8
Анализаторы спектра R&S FSH4/8 (далее анализаторы) предназначены для:
- измерений и визуального наблюдения составляющих спектра (частоты и уровня) периодически повторяющихся сигналов и стационарных шумов;
- измерений мощности электромагнитных колебаний (с помощью измерительных преобразователей мощности FSH-Z1, FSH-Z14, FSH-Z18 и FSH-Z44) [14].
4.1 Условия проведения испытания
Испытание проводилось в безэховой камере при температуре , относительная влажность воздуха в помещении составляла 50-55%.
4.2 Ход проведения эксперимента
· Антенна FEIG ANT.U270/270 UHF располагалась на предметном столике, расположенном напротив изотопной антенны от Rohde&Schwarz TSEMF-B1. Антенны находились на высоте 1,477 метров от пола (рис. 8).
Рисунок 8. Расположение антенн
· Для определения напряженности электромагнитного поля изотропная антенна от Rohde&Schwarz TSEMF-B1 была подключена к анализатору спектра R&S FSH4/8, на экране которого наблюдалась зависимость напряженности электрического поля от частоты (рис. 9).
Рисунок 9. Анализатор спектра R&S FSH4/8, подключенный к антенне R&S TSEMF-B1
· Эксперимент проводился на разных расстояниях между антеннами: 1 метр, 3 метра и 5 метров. Диапазон частот был задан от 864 МГц до 869 МГц.
4.3 Результаты испытания
В ходе проведения эксперимента я получил следующие результаты:
Рисунок 10. Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 1 м
Рисунок 11. Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 3 м
Рисунок 12. Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 5 м
4.4 Выводы
Как видно из графиков (рис.10-11) на расстоянии 1 метр максимальная напряженность электромагнитного поля достигала 13 В/м, что превышает требования стандарта для медицинских электрических изделий, которое составляет 10 В/м [12]. Остальные же результаты удовлетворили требования стандарта. Отсюда следует, что антенны считыватели RFID меток следует ставить на расстояние не менее чем на 3 метра от медицинского аппарата, для соблюдения требований электромагнитной совместимости. Либо следует выбирать другую антенну с меньшей мощностью, чем была представлена в данном эксперименте.
4.5 Рекомендации
Размещать антенны-считыватели, работающие на ультравысоких частотах, на расстоянии не менее чем на 3 метра от медицинского оборудования, а также не использовать его вблизи пациентов.
Не использовать низкочастотное RFID оборудование вблизи ЭКГ аппаратов. Не использовать RFID оборудование с частотой 134 кГц вблизи с кардиостимуляторами и имплантируемыми кардиовертерами-дефибрилляторами.
Не использовать RFID LF системы рядом с имплантируемыми кардиовертерами-дефибрилляторами.
Для использования RFID оборудования с LF диапазоном с кардиостимуляторами расстояние между ним должно составлять больше 60 см. Лучше не размещать медицинское оборудование параллельно антеннам-считывателям. В медицине лучше всего применять HF оборудования RFID.
Заключение
RFID - многообещающая технология в области здравоохранения, которая способна повысить эффективность уровня безопасности пациентов и уменьшить затраты в ежедневной работе здравоохранения.
Тем не менее, для успешного внедрения этой технологии в медицину необходимо, разработать стандарты, чтобы защитить медицинское оборудование от вмешательств RFID (главным образом, около полевых вмешательств), и стандарты, чтобы моделировать системы RFID, принимающие во внимание проблемы электромагнитной совместимости.
Список литературы
1. H.W. Ott, Electromagnetic Compatibility Engineering, Wiley, USA, 2009.
2. A. Bochicchio and G. Giambartolomei, “Lezioni di Compatibilitа Elettromagnetica”, Pitagora Editrice Bologna, Italy, 1993.
3. R.P. Clayton “Introduction to Electromagnetic Compatibility”, Wiley, USA, 2006.
4. Tom Karygiannis, Bernard Eydt, Greg Barber, Lynn Bunn, Ted Phillips. Guidelines for Securing Radio Frequency Identification (RFID) Systems. Recommendations of the National Institute of Standards and Technology. NIST special publication 800-98. April 2007.
5. EU project RFID4SME. Is RFID Safe at the workplace? Available online on: http://www.rfid4-sme.eu/
6. Howard Bassen, Seth Seidman, Jonathan Rogul, Abiy B. Desta, Steven Wolfgang. “ An Exposure System for Eavluating Possible Effects of RFID on Various Formulations of Drug Products” IEEE Applications & Practice. April 2007. pp 17-23.
7. Barbara Christe, Elaine Cooney, Gregg Maggioli, Dustin Doty, Robert Frye, Jason Short “Testing Potential Interference with RFID Usage in the Patient Care Environment”. Biomedical Instrumentation & Technology. Vol 42. 2008. Pp.479-484.
8. Yue Ying, Dirk Fischer, Uvo Hцlscher. “Electromagnetic Interference with RFID Readers in Hospitals” WC 2009, IFMBE Proceedings 25/VII, 2009 pp. 872-875.
9. Bryan Houliston, David Parry, Craig S Webster, Alan F Merry. “Interference with the operation of medical devices resulting from the use of radio frequency identification technology”. NZMJ 19 June 2009, Vol 122 No 1297. Pp 9-16.
10. Seth J. Seidman et al. “In vitro tests reveal sample radiofrequency identification readers inducing clinically significant electromagnetic interference to implantable pacemakers and implantable cardioverterdefibrillators” Heart Rhythm, Vol 7, No 1, January 2010, pp. 99-107.
11. Remko van der Togt; Erik Jan van Lieshout; Reinout Hensbroek. E. Beinat , J. M. Binnekade, P. J. M. Bakker.” Electromagnetic Interference From Radio Frequency Identification Inducing Potentially Hazardous Incidents in Critical Care Medical Equipment” JAMA. 2008; vol. 299 No. 24 pp 2884-2890
12. ГОСТ Р МЭК 60601-1-2-2014 Изделия медицинские электрические. Часть 1-2. Общие требования безопасности с учетом основных функциональных характеристик. Параллельный стандарт. Электромагнитная совместимость. Требования и испытания.
13. http://www.isbc-rfid.ru/catalog/rfid-antenny-i-aksessuary/antenny-uhf/feig-ant-u270270-uhf/
14. https://www.rohde-schwarz.ru/products/test_and_measurement/spectrum_analysis/FSH_4_8/
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация систем радиочастотной идентификации (РЧИ) и области их применения. Состав системы РЧИ, физические принципы работы. Преимущества и недостатки радиочастотной идентификации. Характеристики систем РЧИ и её элементов, международные стандарты.
реферат [2,3 M], добавлен 15.12.2010Типовые средства автоматизации и контроля технологических процессов. Устройство и работа измерительных преобразователей. Принцип работы пневматических и электрических вторичных приборов. Приемы и методы ремонта контрольно-измерительной аппаратуры.
курсовая работа [480,7 K], добавлен 10.04.2014Технологический маршрут производства полупроводниковых компонентов. Изготовление полупроводниковых пластин. Установка кристаллов в кристаллодержатели. Сборка и герметизация полупроводниковых приборов. Проверка качества и электрических характеристик.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 24.11.2013Классический и операторный метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях. Основные сведения о переходных процессах в линейных электрических цепях. Общий алгоритм расчета переходных процессов в цепях первого и второго порядка.
курс лекций [1,6 M], добавлен 31.05.2010Методы измерения дневных и ночных приборов, требования к углу поля зрения и предельному значению разрешения прибора. Фокусирование прибора на заданную деятельность и обеспечение диапазона дальности. Проверка приборов с окуляром типа "микроскоп" и "лупа".
реферат [35,0 K], добавлен 29.09.2009Составление расчетной электрической схемы. Расчет токов в исследуемой электрической цепи. Проверка выполнения законов Кирхгоффа. Выбор измерительных приборов и схема включения электроизмерительных приборов. Схемы амперметров выпрямительной системы.
курсовая работа [989,1 K], добавлен 24.01.2016Сущность проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных систем. Техническое несовершенство радиопередатчиков. Обзор современных радиосистем, сверхширокополосные системы связи. Пример расчета электромагнитной совместимости сотовых систем связи.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.01.2014Проблемы электромагнитной совместимости устройств силовой электроники с техносферой. Требования к качеству электроэнергии, используемой при работе различного рода потребителей. Современные судовые системы автоматики и вычислительные комплексы.
доклад [343,0 K], добавлен 02.04.2007Основные этапы проектирования приборов. Роль и место радиоэлектронной промышленности в национальной технологической системе России. Формирование рынка контрактной разработки. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 22.11.2010Подбор и краткое описание приборов для реализации информационной цепи и управляющей цепи, определение технических характеристик и возможностей данных приборов. Составление структурной и функциональной схемы автоматизации, спецификации оборудования.
контрольная работа [2,2 M], добавлен 12.03.2010Сущность обеспечения электромагнитной совместимости, ее классификация по классу, основным видам и типам. Непреднамеренные электромагнитные помехи. Функциональные характеристики радиоэлектронных средств. Изучение условий пользования радиоканалами.
презентация [26,0 K], добавлен 27.12.2013Особенности эксплуатации приборов для измерения давления в управлении технологическими процессами и обеспечении безопасности производства. Назначение и классификация приборов; принцип работы манометров, вакуумметров, барометров, тягометров, датчиков.
презентация [288,6 K], добавлен 08.10.2013Задачи и этапы обеспечения электромагнитной совместимости различных элементов радиоэлектронных средств. Неосновные излучения передатчиков: внеполосные и побочные на гармониках, паразитные, комбинационные, интермодуляционные. Неосновные каналы приема.
презентация [493,2 K], добавлен 16.03.2014Конструктивные особенности и параметры полупроводниковых приборов для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Классификация диодов, транзисторов, тиристоров по основному рабочему материалу, принципу действия, частоте и мощности.
презентация [1,7 M], добавлен 03.05.2011Разработка конструкция радиоэлектронного устройства "Сигнализация садово-огородного участка". Расчет геометрических и электрических параметров, электромагнитной совместимости, тепловых режимов, основных компоновочных параметров проектируемого устройства.
курсовая работа [220,9 K], добавлен 02.06.2013Сборка простейших электрических цепей. Навыки использования электроизмерительных приборов. Назначение, характеристики и принцип действия триггеров. Универсальный способ построения D-триггера из синхронного RS-триггера. Вариант схемы "прозрачной защелки".
лабораторная работа [749,3 K], добавлен 21.11.2014Параллакс и его устранение. Продольный, поперечный, угловой параллакс. Параллактический угол. Юстировка оптических приборов. Сборка телескопических приборов. Диафрагмирование. Прицельные и измерительные приборы. Фокальная плоскость. Коллиматор.
реферат [59,2 K], добавлен 22.11.2008Понятие пригоночных работ и их сущность. Пригонка деталей слесарным способом путем шабрения, притирки, сверления, развертывания отверстий и выполнения других видов работ. Смазка оптико-механических приборов. Герметизация оптических узлов и приборов.
реферат [744,8 K], добавлен 09.11.2008Изучение конструкции и принципов работы опто-электрических полупроводниковых преобразователей энергии. Наблюдение специфического отличия статических характеристик приборов от просто полупроводниковых аналогов на примере оптоэлектронной пары (оптронов).
лабораторная работа [636,9 K], добавлен 24.06.2015Рассмотрение схемы однотактного широтно-импульсного преобразователя постоянного напряжения в пакете MathCAD. Использование программы черчения и симуляции схем цифровой электроники для построения временной диаграммы сигнала управления транзистором.
лабораторная работа [339,3 K], добавлен 11.10.2010
