Тип и изоляция проводов прибора ЭКГ

Оглавление
Введение
Электрокардиограф
Устройство и принцип работы электрокардиографа
Электрокардиограф ЭЛКАР
Проверка технических условий аппарата
Помехи и ошибки аппаратуры при регистрации ЭКГ
Конструкция кабеля для электрокардиографа ЭЛКАР
Составные части кабелей и их материалы
Проводники
Классификация по AWG
Внешняя оболочка кабеля и внутренняя изоляция
Экранирование
Оплетка
Так фольга или оплетка ?
Бронирование
За все нужно платить
Заключение
Литература

Не нужно много объяснять, почему это плохо. Влага приводит к коррозии металлических частей и покрытий кабеля. Впрочем для силовых кабелей этот процесс идет сравнительно медленно, поскольку деградация характеристик кабеля в следствие коррозии идет в основном за счет уменьшения его сечения.Совсем другое дело в случае высокопроизводительных кабелей передачи данных. Как уже отмечалось, из-за поверхностного эффекта, на высоких частотах работает именно поверхность. А как известно, именно поверхность и покрытия первыми принимают на себя удар коррозии.Но еще до окисления поверхностей, с попаданием влаги "поплывут" все диэлектрические характеристики изоляторов и волновые сопротивления. Последствия обсуждались выше.Но все вышесказанное справедливо для "обычного" кабеля, например изготовленного на заводе, производящем силовой кабель, и решившем побыстрому горизонтально интегрироваться в смежный бизнес кабелей передачи данных.Если же уделить вопросам влагозащиты достаточное внимание, подобных последствий можно избежать.Экран DUOBOND®Добавив специальный адгезивный слой между проводником и экраном, в своей патентованной технологии DUOBOND®, можно одновременно решить три задачи. Во-первых слой адгезии из несмачиваемого материала, заполнивший капилляры решил проблему влагозащиты. Во-вторых этот слой обеспечивает более быструю, удобную и надежную заделку, в-третьих этот слой выполняет механическую функцию, обеспечивая целостность экрана.Ну и как всегда, все скрыто в мелочах - фокус даже не в том, что бы догадаться добавить подобный слой в кабель, а в его составе, который не должен влиять на электрические параметры кабеля в широком диапазоне частот.ОплеткаГоворя о способах экранировки, нельзя обойти вниманием самый традиционный метод экранировки кабелей - оплетку.Суммируя свойства данного вида можно сказать, что оплетка придает кабелю высокую прочность, гибкость и устойчивость к механическим воздействием, множественным перегибам. Оплетка обеспечивает от 40% до 98% покрытия поверхности кабеля. Правда это касается оплетки, изготовленной компанией Belden.ОплеткаОплетка "French Braid" - изобретение компании BeldenПри выборе кабеля невредно поинтересоваться , какой процент поверхности покрывает оплетка, из какого материала она выполнена, чем покрыта, а не просто удовольствоваться фактом ее существования.Тем более, что и других отличий при вышеперечисленных равных параметрах хватает. Например экран типа "French Braid" (французская оплетка) - конструкция из двух встречных многожильных спиралей с чередующимся перехлестом вдоль единственной смещенной оси, отличается от обычной оплетки, в которой перехлесты равномерно распределены по поверхности. Эта конструкция обеспечивает улучшенный ресурс по сгибу по сравнению со стандартными витыми экранами, повышенную гибкость по сравнению с традиционными экранами кабелей, и более низкий уровень микрофонных и трибоэлектрических шумов, чем иные витые или традиционные экраны кабелей. Кабели с “французской оплеткой” проще оконцовывать, поскольку спирали легко расплетаются. Кроме того, эта оплетка имеет меньшее, чем обычный спиральный экран, сопротивление постоянному и переменному току.Спиральная оплетка состоит из проводников навитых спиралью на вокруг изолированных проводников или ядра кабеля. Проводники, как правило, изготавливаются из меди.Спиральная оплетка.Спиральная оплетка обладает непревзойденной гибкостью и живучестью на изгиб. Обеспечивает до 97% покрытия, легко заделывается и потому идеально подходит для аудио применений. Однако сравнительно высокая индуктивность ограничивает другие использования данного вида оплетки.Так фольга или оплетка ?Коэффициенты экранирования оплетки и фольгиТак какому же методу экранирования следует отдать предпочтение - фольге или оплетке. Особенно если речь идет о медицинских приборах? Взглянем на зависимости коэффициента экранирования фольги и оплетки от частоты .На относительно низких частотах до нескольких десятков мегагерц оплетка обеспечивает лучшее экранирование, чем фольга, главным образом за счет своей толщины. Однако затем экранирующие способности оплетки резко падают и становятся почти неприемлемыми еще до 100 МГц.В то же время фольга имеет плоскую амплитудно-частотную характеристику , сохраняя удовлетворительные экранирующие способности в очень широком диапазоне частот, вплоть до гигагерц.Для того, чтобы сделать кабель универсальным в настоящее время выпускаются кабели, которые имеют два слоя экрана из фольги и оплетки, либо даже четыре слоя, где фольга чередуется с оплеткой дважды, что позволяет сочетать в одном кабеле лучшие свойства фольги и оплетки.Комбинация фольги и оплеткиНо дело не только в частоте наводки, а и в ее характере. Вообще о наводках, паразитных связях, электромагнитной совместимости можно говорить вечно. Альтернативное мнение состоит в том, что искусство - это делать из неподходящего материала поражающий элемент огнестрельного оружия. Если же с материалами проблем нет, (см. таблицу ниже), то обеспечение помехоустойчивости и конфиденциальности передачи информации превращается в ремесло.СвойстваРейтинг экранировки кабеляОплетка(95% покрытия)СпиральФольгаФольга/ОплеткаФольга/Оплетка/ФольгаDuobond Plus™Частота: ПТ     ЕмкостнаяAAAAAAAAAAAAКондуктивнаяAAAACAAAAAAКондуктивная/Индуктивная–––––Кондуктивная/Индуктивная /Емкостная–––––Частота: 15 кГц     ЕмкостнаяAAAAAAAAAAAAКондуктивнаяAAABCAAAAAAКондуктивная/ИндуктивнаяAACAAAAAAКондуктивная/Индуктивная /Емкостная–––––Частота: 10 МГц - 1000 МГц     ЕмкостнаяAAAAAAAAAAAAКондуктивная–––––Кондуктивная/ИндуктивнаяBCAAAAAAКондуктивная/Индуктивная /ЕмкостнаяBCAAAAAAКод рейтинга экранировкиАААЛучшаяААОчень хорошаяАХорошаяВУдовлетворительнаяСНеудовлетворительно_Не применимоБронированиеКак уже говорилось, кабель должен обеспечивать защиту не только от электрических воздействий, но и от механических повреждений при монтаже и эксплуатации. Дополнительную механическую защиту обеспечивает бронирование.БронированиеБронирование осуществляется двумя методами, либо добавлением слоя гофры из алюминия или стали, что принято в США, либо оплетки из стальных проволок, что характерно для Европы.За все нужно платитьСоотношение цен кабелей с различным типом экранов.Интересно отметить качественную картину изменения стоимости кабеля в зависимости от типа экрана.Если принять стоимость среднестатистического кабеля в оплетке за единицу, тогда как точно такой же кабель, но со спиральным экраном будет в 3 раза дороже, с экраном из фольги - в 3,5 раза дороже. Добавление дополнительных слоев фольги и оплетки удорожает кабель в 4,2 раза по сравнению с кабелем с одним слоем оплетки в качестве экрана.Поэтому рассматривая две "почти одинаковых" витых пары, например для интерфейса RS-485, от разных производителей разница в цене более чем в 4 раза может быть обусловлена просто другим типом экранирования.ЗаключениеВ последнее время наметилась тенденция ухудшения качества отводов. Это характерно как для отечественной продукции, так и для комплектующих импортного производства. Инженеры, занимающиеся техническим обслуживанием медицинского оборудования, свидетельствуют, что раньше кабель был практически вечным, а сейчас его хватает буквально на год. Проблему усугубляет тот факт, что зарубежная продукция весьма дорога, и средства, выделяемые на расходные материалы, каковым является кабель пациента, становятся все больше и больше.С одной стороны, мантры современной теории бизнеса говорят о том, что делать качественную продукцию выгоднее, чем некачественную, поэтому она как минимум не должна стоить дороже последней. Наверное это справедливо ,если исчислять стоимость правильно, считая чистую приведенную стоимость всех расходов за весь срок службы продукции и учитывая такие тяжело поддающиеся оцениванию материи, как стоимость деловой репутации и имени компании.Налицо маркетинговый ход: чем чаще выходит из строя кабель, тем чаще его покупают, соответственно больше доходы компании- производителя. Так зачем же повышать качество продукции, если оно снижает продажи. А высокий уровень продаж- одна из важнейших задач в современном мире.Действительно, это вопрос для любой компании, тем более, что большой процент медицинских учреждений, использующие аппарат ЭКГ- бюджетные.Однако, менеджера, побеждающего в тяжелых тендерах и у предприятия, пытающегося поместиться в жесткие рамки бюджета, есть мощный стимул сэкономить сейчас вместо экономии когда-либо потом. Тем более , как было показано выше, экономить есть на чем и экономить можно в разы.Поэтому решение данного вопроса сугубо индивидуальное для каждого случая и конкретной компании.Здесь же просто подытожим те выгоды, на которые можно рассчитывать, используя качественный кабель.Долговечность. Качественный кабель служит в разы дольше. Такие кабели со временем не деревенеют, не накапливают влагу, не растрескиваются на солнце. Поэтому их смело можно использовать даже во второй раз. Невредно сравнить срок службы кабеля со сроком службы всего приложения, объекта, системы. Если срок службы приложения больше, оцените стоимость затрат на новый кабель, демонтаж и монтаж новых кабельных трасс, не забудьте добавить стоимость простоя оборудования, а так же риска выпуска бракованной продукции из-за отказа кабеля. Если же Вы анонимно выпускаете одноразовые кипятильники, то Вам есть на чем еще сэкономить, в том числе и на кабеле.Точность и чистота передачи сигналов для инструментальных кабелей - это значит более точные диагнозы, и, как следствие спасенные жизни, благодарность клиентов, сведены к минимуму иски по поводу недобросовестного лечения. Эти улучшения благотворно отразятся на качестве обслуживания и себестоимости лечения.Более высокая производительность. Качественный кабель обеспечит более высокую пропускную способность кабине, как за счет возможности работать на более высоких скоростях для простых последовательных протоколов, так и из-за отсутствия искаженных пакетов данных, требующих повторной пересылки для сетей IEE 802.3. Из практики известны случаи, когда производительность сети Ethernet уменьшалась в 5-10 раз за счет появления "битых" пакетов в момент включения конкретного частотно-регулируемого привода. Это приводит как минимум к рассинхронизации данных, получению недостоверной информации, и, как максимум, к отказам и зависаниям систем автоматики. Корректно работающее оборудование повысит и пропускную способность кабинетов функциональной диагностики- уменьшит очереди в поликлиниках. Исчезнет проблема записи на прием за несколько месяцев. В платных клиниках большая производительность- больший доход.Больший радиус покрытия сети. С качественным кабелем можно надеяться, что максимальные расстояния между репитерами сети передачи данных, оговоренные стандартом, могут быть преодолены. Конечно, этого нельзя гарантировать всегда и при любых условиях, но автору известны случаи, когда с помощью кабеля Belden удавалось перекрыть расстояние более 3 км на приличной скорости при стандарте 1.2 км. для интерфейса RS-485.Большая конфиденциальность передачи информации. Если кабель не воспринимает излучения извне вследствие высокой экранировки, следовательно, он и не излучает. Во многих приложениях это важно с целью недопущения несанкционированного съема информации с линий связи.Расширения области применения приложений. Некоторые проекты становятся реализуемыми только благодаря наличию уникальных свойств и стойкости кабельно-проводниковой продукции. Такие производители , как ABB, Rockwell Automation (Allen Bradley), Westinghouse, Emerson Process Management (Fisher/Rosemount Controls),GE Fanuc, Honeywell,Invensys/Foxboro,Limitorque,Matsushita,Mitsubishi,Modicon/ Schneider AEG,Omron,Phoenix Contact,Siemens,Yokogawa считают, что инвестировать в качество жизненно необходимо.Они сделали свой выбор - для них Belden давно выпускает кабель с соответствующими заказными номерами и маркировкой.Разобравшись с типологией и видами составных частей кабеля и особенностями проблем конкретной задачи – созданием кабеля, оптимального для аппаратов ЭКГ приходим к следующим выводам. Сам кабель- из медной проволоки.Важной частью кабеля для данного вида использования является экранирование. Так как от этого зависит чистота показаний, и, как следствие, правильность диагнозов.В качестве экрана кабеля применяется оплетка. Этот вид экранирования хорошо справляется со своей задачей на низких частотах, что и требуется в данном случае. В то же время, это самый дешевый вид экранирования. Оплетка же будет выполнять роль бронирования кабеля, защищая его от разрывов.Как же говорилось выше что оплетка придает кабелю высокую прочность, гибкость и устойчивость к механическим воздействием, множественным перегибам. Это важно в данном типе кабеля, так как он эксплуатируется в жестких условиях. С целью улучшения качеств кабеля в области механического износа, а также повышения экранирующих способностей в качестве способа оплетки выбрана «французская оплетка».В качестве оболочки применяется полиэтилен. К минусам материала относится плохая влагостойкость, но аппарат ЭКГ применяется внутри помещений и не имеет контактов с водой, поэтому слабые стороны материала нивелированы.Литература1. Ливенцев Н. М.ЛивенсонА.Р. Электромедицинская аппаратура, "Медицина.", 1974 г.2.ГОСТ 22483-77* Жилы токопроводящие медные и алюминиевые для кабелей, проводов и шнуров.3. Гальперови Д.Я. Для чего кабелю экран? «Журнал сетевых решений», № 05, 2000г.4. "Руководство по организации и эксплуатации электрохозяйства лечебных учреждений (РМТ 59498076-02-2003)", издание второе, исправленное и дополненное - Санкт-Петербург, Медтехника, 2004 г.5.6. Особенности учета у покупателя медицинской техники РОСЭК 2012г.7.Нарижная С. В. " Техническое аппаратов ЭКГ""Карьерное оборудование"№14-2004г.8. Капустин, В. Е. Дементьев А.П. Информационно-вычислительные сети : учебное пособие Ульяновск : УлГТУ, 2011г.9.Новиков Ю.В. Конструкция и основные типы кабелейАйТи Пресс,2011г.10. Кондратенко С.В. Сетевые технологии ИНТУИТ.ру, 2005 г11. Тульчин И.К. Нудлер Г.И. Электрические сети и электроснабжение медицинских учреждений.Кудиц-Образ, 2007г. 12. С.В.Кунегин. Системы передачи информации. Курс лекций. Москва 199713.В.Е. Власов, Ю.А. Парфенов, Л.Г. Рысин, Л.И. Кайзер. Провода, шнуры и кабели.АйТи Пресс,2011г.14.Агуров П.А. «Кабели и разъемы»Высшая школа1999 г.15. Филиппов А.С., Филиппов В.А. Ремонт и монтаж кабельных линий. Техноперспектива 2005 г.16.Барласов Б.3., Ильин В.И. Наладка приборов и средств автоматизации Высшая школа1995г.17. Дональд Дж. Стерлинг, Лес Бакстер. « Кабельные системы»18. И. Г. Смирнов Структурированные кабельные системы - проектирование,монтаж и сертификация, AESP,2005г.19. Верити Бет Кабельные системы: проектирование, монтаж и обслуживаниеПросвещение, 2003г.20 Хейс Дж., Розенберг П.Кабельные системы для медоборудования, Кудиц-Образ, 2009г.21. Пешков И.Б.Основы кабельной техники,Москва, Academia,2006 г.22. Технический справочник: кабели, провода, материалы для кабельной индустрии. 3-е издание. Научно-производственное предприятие НКП "Эллипс". 2006 год.23. Справочная книга электрика/ Под ред. В.И. Григорьева. 2004 год. 24.Кожевников П.Р.Современная кабельная изоляция Новости электротехники, №2(38) 200625. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. Цигельман И.Е. 1988 год.