Учебное пособие 800633

УДК 681.3

Е.И. Новикова, А.Ю. Фокина

РАЗРАБОТКА МИНИАТЮРНОГО СЕТЕВОГО БЛОКА ПИТАНИЯ ДЛЯ ПОРТАТИВНОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНИКИ

В статье рассматривается поэтапное проектирование миниатюрного сетевого блока питания для портативной медицинской техники. Для проектирования были использованы следующие программные средства: Mi- cro-Cap 9.0, Model, P-CAD, Mathcad 14

Ключевые слова: миниатюрный сетевой блок питания, печатная плата, принципиальная электрическая схема, переходные процессы, элементная база

В настоящее время рынок медицинской техники постоянно растет и расширяется. Новейшие разработки в сфере биомедицины позволяют проводить точную диагностику и качественное лечение различных заболеваний.

Портативное медицинское оборудование прочно заняло одну из ниш рынка биомедицины сегодня. Благодаря своим малым габаритам и, зачастую, невысокой мощности подобная аппаратура с легкостью работает на простых батарейках, но чаще для этого нужен сетевой адаптер. Блок питания является незаменимой частью любого оборудования.

Основные технические характеристики миниатюрного сетевого блока питания представлены в таблице.

Технические характеристики

31

Результатом проведенной работы является разработка электрической принципиальной схемы блока питания, которая преобразовывает напряжение сети 220 В в 5 В, а также анализ переходных процессов при вариации параметров схемы.

На первом этапе выполнения работы был смоделирован транзистор КТ605Б и некоторые диоды, а именно КД105Б и КД510А. Для остальных элементов были подобраны зарубежные аналоги, максимально приближенные по значениям к оригиналу, что, соответственно, не приносит принципиальных изменений в работе схемы.

Для расчета параметров математической модели транзистора KT605Б, а также диодов КД105Б и КД510А была использована программа MODEL. Необходимые паспортные данные транзистора и диодов были взяты из справочников. На рис. 1 представлен пример расчета параметров математической модели транзистора KT605Б.

В таблицу программы MODEL были введены данные напряжения на переходе база-эмиттер и значения тока коллектора. После введения данных в таблицу, произведена оптимизация, далее были введены значения зависимость статистического коэффициента усиления тока в схеме от тока коллектора, проведена оптимизация и получена ошибка 5,2%, что допустимо.

Рис. 1. Зависимость напряжения насыщения на переходе база-эмиттер от тока коллектора

Аналогичным образом были смоделированы диоды КД105Б и КД510А. В автоматизированной среде проектирования MicroCap 9.0 была построе-

на принципиальная электрическая схема сетевого блока питания (рис. 2), на ба-

32

зе смоделированных математических моделей транзистора KT605Б, и диодов КД105Б и КД510А.

Основным узлом блока является полумостовой преобразователь напряжения, выполненный на транзисторах VT1,VT2 и трансформатореT1. Напряжение питающей сети выравнивается диодным мостом. Стабилитроны VD3 иVD5 и резистор R1, включенные параметрическим стабилизатором образуют делитель выпрямленного напряжения вместе с конденсаторами С2-С4. Резистор R1 ограничивает ток, потребляемый блоком питания от сети в случае короткого замыкания, также обеспечивает напряжение вольтдобавки на конденсаторе С8.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема блока питания

Рис. 3. Положительное выходное напряжение

33

Задающий генератор собран на операционном усилителе DA1 по схеме мультивибратора. Транзисторы VT1,VT2 работают в облегченном режиме, что обеспечивает повышенную надежность блока.

Налаживание блока питания сводится к подборке значений резисторов R1 и R9 под конкретное значение мощности нагрузки. Из условий насыщения транзистора VT2 подбирают резистор R9, а резистор R1 должен иметь такое сопротивление, чтобы при питающей сети 220 В через стабилитроны протекал ток не менее 5мА. Для контроля пульсаций выходного напряжения необходимо варьировать емкость конденсаторов С3 и С4.

Анализ переходных процессов представлен на рис. 3 и 4.

Рис. 4. Отрицательное выходное напряжение

Рис. 5. Отрицательное выходное напряжение

34

Сначала выходное напряжение некоторое время постоянно и находится в районе отметки 0, но затем оно плавно начинает увеличиваться и достигает своего постоянного значения 5 В через 16 м с.

Был проведен многовариантный анализ, с целью повышения напряжения до 12 В. Результат представлен на рисунке 5. Основными элементами, значение которых имеет наиболее существенное значение влияние на выходной сигнал, оказались резисторы R1 и R9. Путем варьирования их параметров можно достигнуть повышения напряжения до 7 В.

Литература

1.Новикова Е.И. Основы электроники и микропроцессорной техники / Е.И. Новикова, О.В. Родионов // учеб. пособие, Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012. 178 с.

2.Новикова Е.И. Моделирование биомедицинских систем / Е.И. Новикова, О.В. Родионов, Е.Н. Коровин // учебное пособие, Воронеж: ВГТУ, 2008. – 196 с.

3.Муратова О.И. Основы надежности информационных систем / О.И. Муратова, Е.И. Новикова, О.В. Родионов // учеб. пособие, Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009.

4.Информация и принципы управления в биомедицинских системах / Е.Н. Коровин, О.В. Родионов, Л.В. Стародубцева, В.Н. Коровин. Курск, 2017. 120 с.

5.Коровин Е.Н., Сергеева М.А., Стародубцева Л.В. Методы обработки биомедицинской информации. Курск, 2017. 152 с.

6.Интеллектуальные системы управления в медицине и здравоохранении /Е.Н. Коровин, О.В. Родионов, Е.Д. Федорков, М.В. Фролов, А.В. Фролова. Во-

ронеж: ВГТУ, 2005. 171 с.

7.Контурный анализ фазовых плоскостей квазипериодических биосигналов / Е.Н. Коровин, С.А. Филист, В.И. Серебровский, Л.В. Шульга // Медицин-

ская техника. 2013. № 4. С. 24-26.

8.Использование сигнальных процессоров для оценки электрофизиологических сигналов методами рангового анализа / Е.Н. Коровин, С.В. Дегтярев, А.А. Бурмака, Л.В. Шульга // Медицинская техника. 2013. № 4. С. 14-16.

Воронежский государственный технический университет

35

УДК 681.3

Р.Л. Баранов, А.И. Воронин, И.В. Копытин

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ИДЕНТИФИКАЦИИ И АУТЕНТИФИКАЦИИ ПАЦИЕНТА В ЛИЧНОМ КАБИНЕТЕ

МИС ЛПУ

В статье рассматривается разработка алгоритмов, обеспечивающих безопасность и функционирование системы авторизации пациента в личном кабинете пользователя медицинской информационной системы

Ключевые слова: медицинская информационная система, личный кабинет, идентификация

Современные программно-аппаратные средства позволяют удаленным пользователям получать доступ к необходимой информации посредством каналов передачи данных. В области информационных технологий связанных с медицинской деятельностью описанный процесс может быть реализован как доступ пациента к личному кабинету, входящему в состав медицинской информационной системы лечебно-профилактического учреждения (МИС ЛПУ).

Вместе с тем, известны проблемы, связанные с обеспечением безопасности при передаче данных, идентификации и аутентификации, решение которых, несомненно, имеет первостепенное значение при работе с медицинскими данными, в том числе на законодательном уровне. Проведя анализ существующих методов и способов идентификации и аутентификации можно сделать вывод, что использования одного способа, а, следовательно, и одного уровня безопасности недостаточно для решения данных проблем, и требуются средства с более сложной структурой.

Одним из подходящих средств является единая система идентификации и аутентификации (ЕСИА)- информационная система Российской Федерации, обеспечивающая санкционированный доступ участников информационного взаимодействия (граждан-заявителей и должностных лиц органов исполнительной власти) к информации, содержащейся в государственных информационных системах и иных информационных системах.

Взаимодействие информационных систем с ЕСИА осуществляется посредством электронных сообщений, основанных на стандарте SAML 2.0, или посредством стандарта OpenIDConnect 1.0.

36

К основным функциональным возможностям ЕСИА относятся:

-идентификация и аутентификация пользователей;

-управление идентификационными данными;

-авторизация уполномоченных лиц органов исполнительной власти при доступе к функциям ЕСИА;

-ведение информации о полномочиях пользователей в отношении информационных систем.

Как было указано ранее, основным требованием, предъявляемым к системе идентификации и аутентификации МИС является безопасность. Безопасность данной системы заключается в предотвращении несанкционированного доступа, защите при передаче данных.Также, немаловажными аспектами являются вариативность и удобство процесса.

На рисунке представлена схема идентификации и аутентификации пациента в личном кабинете. Рассмотрим задачи, для решения которых разрабатывалась данная схема:

-организация защищенного канала обмена данных между пользователем

иинтернет-ресурсом (в данном случае, интернет-ресурсом является сайт лечеб- но-профилактического учреждения, а именно та часть данного ресурса, которая отвечает за работу с данными пациента и предоставляет различные опции и возможности, использование которых происходит посредством личного кабинета пользователя);

-непосредственная идентификация и аутентификация пользователя (пациента), которая может происходить посредством различных способов (получение идентификационных данных о пользователе и подтверждение достоверности представленных данных, а также соответствия идентификационных данных и данного пользователя);

-защита от несанкционированного доступа и обеспечение дополнительных мер усиливающих безопасность информационного обмена, а также защиту ресурса от нежелательных лиц.

Таким образом, на первом этапе пользователь должен пройти процесс непосредственной идентификации и аутентификации используя ряд предложенных ему способов.

К аппаратным средствам идентификации и аутентификации можно отнести программно-аппаратные средства, использующие физические носители. К данным средствам относятся устройства для считывания контактных и бесконтактных smart-карт, различных токенов.

37

Следующий способ – это идентификация и аутентификация посредством входа через ЕСИА. Для того чтобы пользователь имел возможность осуществить вход через данную систему ему необходимо зарегистрироваться на официальном справочно-информационном интернет-портале государственных услуг Российской Федерации и произвести подтверждение своей личности на данном портале, посредством предоставления необходимых данных. Чаще всего, пользователь проходит этап непосредственной идентификации и аутентификации, используя средства данного интернет-портала лечебного профилактического учреждения.

ЕСИА

Обмен данными по защищенному каналу

Личный кабинет

Схема обеспечения безопасной идентификации и аутентификации

При входе на сайт пользователю будет предоставлено несколько действий на выбор. В случае если данный пользователь не зарегистрирован на данном ресурсе, он может пройти процедуру регистрации.

При прохождении регистрации необходимо заполнить обязательные поля (ввести фамилию, имя и отчество, дату рождения, будущий логин, а так же пароль с повторением ввода). Затем пользователь может ввести данные в необязательные поля (адрес проживания, номер телефона и другие поля). Далее необ-

38

ходимо провести подтверждение с помощью СМС или ввести ответ на секретный вопрос.

Затем будет выполнена проверка «человечности» пользователя, то есть, пройден этап защиты от программной регистрации, методом CAPTCHA.

В случае если все данные введены корректно будет осуществлен процесс регистрации. После прохождения регистрации пользователю будет предложено выполнение входа в личный кабинет.Вход в личный кабинет осуществляется в два этапа, на первом этапе пользователь вводит свои идентификационные данные, на втором этапе происходит дополнительная аутентификация с использованием ЕСИА или с использованием аппаратных средств.

После проведения процедуры непосредственной идентификации и аутентификации, в случае если в качестве способа авторизации было использовано программно-аппаратное средство, дополнительных проверок не проводится и происходит установление безопасного соединения между пользователем и ин- тернет-ресурсом. В случае если в качестве способа авторизации использовалась ЕСИА, то производится сопоставление данных пользователя с базой данных, включающей в себя список нежелательных лиц.

Литература

1.Методические рекомендации по использованию единой системы идентификации и аутентификации / МСиМК РФ. Москва, 2017 – 170 с.

2.Отраслевой стандарт «Информационные технологии в здравоохранении. Общие требования». – М.: ФОМС: Омега-Л, 2007. – 50 с.

3.Родионов О.В., Воронин А.И., Коровин Е.Н. Медицинские информационные системы. Воронеж: ВГТУ. 2003. 123 с.

4.Информация и принципы управления в биомедицинских системах / Е.Н. Коровин, О.В. Родионов, Л.В. Стародубцева, В.Н. Коровин. Курск, 2017. 120 с.

5.Коровин Е.Н., Сергеева М.А., Стародубцева Л.В. Методы обработки биомедицинской информации. Курск, 2017. 152 с.

6.Интеллектуальные системы управления в медицине и здравоохранении /Е.Н. Коровин, О.В. Родионов, Е.Д. Федорков, М.В. Фролов, А.В. Фролова. Во-

ронеж: ВГТУ, 2005. 171 с.

Воронежский государственный технический университет

39

УДК 681.3

А.М. Постникова, М.Л. Левахина

АНАЛИЗ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

В статье представлен анализ и прогноз основных статистических показателей автономного учреждения здравоохранения Воронежской области «Воронежская областная клиническая стоматологическая поликлиника» (АУЗ ВО «ВОКСП»)

Ключевые слова: статистические показатели, прогнозирование, анализ

Объектом исследования является деятельность АУЗ ВО «Воронежская областная клиническая стоматологическая поликлиника».

В ходе исследовательской работы были проанализированы основные статистические показатели деятельности АУЗ ВО «ВОКСП» за период с 2012 по 2016 год, в результате чего были выявлены отклонения фактических показателей от рекомендуемых значений.

Для принятия эффективных управленческих решений в области организации лечебно-профилактической деятельности рассматриваемой поликлиники необходимо построение прогнозных моделей, создающих предпосылки для научно обоснованного планирования, так как именно научно обоснованное прогнозирование является информационной и методологической основой планирования и управления.

При построении краткосрочного прогноза развития оказания стоматологической помощи в ВОКСП была использована модель экспоненциального сглаживания. Метод применяется для прогнозирования нестационарных временных рядов, имеющих случайные изменения уровня и угла наклона, и называется методом Брауна.

Для определения тенденции развития оказания стоматологической помощи в Воронежской областной клинической стоматологической поликлинике было проведено краткосрочное прогнозирование на 20172019 годы. Прогнозирование осуществлялось при помощи пакета Statistica 6.1.

40