Основные принципы и способы монтажа строительных конструкций

Методы и способы монтажа

Методами монтажа называют наиболее характерные, принципиальные решения, определяющие техническую политику в производстве монтажных работ при возведении отдельных зданий, сооружений или их комплексов и направленные на целесообразное достижение определенного технико-экономического результата.

Различают следующие основные методы монтажа зданий, сооружений и их комплексов (Рисунок 9).

Мелкоэлементный монтаж — сборка и установка в проектное положе­ние отдельных деталей конструкции. Этот метод наиболее трудоемкий и продолжительный из-за большого количества подъемов и числа стыков, большого объема вспомогательных работ по устройству лесов, подмостей и временному раскреплению конструкций, поэтому применяется редко.

Поэлементный монтаж — монтаж конструктивными элементами или их крупными частями (колонны, балки, фермы, плиты и т.д.). Этот метод широко применяется на монтаже промышленных и гражданских зданий, главным образом из железобетонных конструкций.

Блочный монтаж — процесс предварительного укрупнения отдельных кон­струкций в плоские (например, колонны фахверка, соединенные прогонами и связями) или пространственные блоки (две фермы, соединенные прогонами и связями, и др.).

В ряде случаев применяют монтаж отдельных сооружений целиком, который заключается в том, что сооружения собирают полностью у места монтажа на уровне земли и после заделки стыков и приобретения ими про­ектной прочности все сооружение поднимают и устанавливают в проектное положение. Такой метод обеспечивает максимальное укрупнение конструк­ций и, следовательно, все присущие ему преимущества.

В зависимости от организации подачи элементов под монтаж разли­чают следующие два метода:

с предварительной раскладкой элементов в зоне действия монтажно­го крана;

монтаж непосредственно с транспортных средств.

Последний экономичнее, но требует очень четкой организации достав­ки монтируемых конструкций. Монтаж с транспортных средств применяют при доставке конструкций с завода-изготовителя и строительными комби­натами, например в жилищном строительстве. Это ведет к сокращению за­трат труда и средств за счет ликвидации промежуточных перегрузок; реже бывают случаи поломки элементов и разрушения отделочного слоя, повы­шается производительность труда на монтаже.

В зависимости от направления развития монтажного процесса разли­чают продольный, когда конструкции последовательно монтируют вдоль здания или пролета, и поперечный монтаж, когда конструкции монтируют последовательно по поперечным осям здания. Решение о выборе того или иного метода зависит от направления технологического процесса в здании. Это, в свою очередь, определяет направление развития процесса монтажа оборудования, что обеспечивает последнему быстрейшее предоставление фронта работ.

В зависимости от последовательности возведения здания или соору­жения по высоте различают: метод наращивания, когда первоначально монтируют нижележащие конструкции (ярусы, этажи), а затем последова­тельно монтируют (наращивают) вышележащие; метод подращивания, ко­гда первоначально монтируют конструкции верхнего яруса (этажа), затем поднимают его на высоту, несколько большую, чем высота следующего от верха яруса, и в образовавшемся пространстве монтируют или устанавли­вают предварительно укрупненные конструкции второго (от верха) яруса. Затем соединяют их в единое целое, поднимают вверх на высоту, несколько превышающую высоту следующего яруса. Такие циклы повторяют, пока сооружение не будет смонтировано полностью.

В зависимости от приемов, обеспечивающих точность установки кон­струкций в проектное положение, различают свободный, ограниченно-свободный и принудительный методы монтажа.

В первом случае точность установки конструкции достигается в ре­зультате свободного ее перемещения в пространстве, осуществляемого монтажниками в процессе выверки и визуального сопоставления ее поло­жения с показаниями измерительных инструментов и геодезических прибо­ров. При использовании этого метода точность монтажа зависит от многих случайных факторов, затрачивается большое количество ручного труда на выверку (иногда до 60% от общей трудоемкости).

Принудительный метод монтажа предопределяет точное проектное поло­жение монтируемых элементов специальной конструкцией стыков, применяе­мыми на монтаже оснасткой или специальными монтажными машинами. При этом методе требуется высокая точность изготовления конструкций или их монтажных блоков, а точность монтажа практически не зависит от квалифика­ции и опыта монтажников. Однако достичь конструктивных решений, позво­ляющих полностью отказаться от выверки всех конструкций относительно трех основных осей в пространстве, очень трудно. Вот почему до настоящего времени эта проблема решается обычно частично и чаще всего находится на стадии применения ограниченно свободного метода монтажа.

В зависимости от совмещенности монтажа с технологически смежными работами различают дифференцированный метод монтажа, предусматри­вающий последовательную установку всех однотипных конструкций в пре­делах здания и участка монтажа и только после этого монтаж конструкций другого типа. Например, сначала монтируют колонны по всему зданию, под­крановые балки, затем фермы и связи, после этого — элементы покрытия.

Комплексный метод предусматривает последовательный монтаж раз­нотипных конструкций в пределах одной или нескольких смежных ячеек здания, образующих жесткую устойчивую систему, открывающую фронт для ведения последующих работ. Например, первоначально устанавливают четыре колонны, затем две подкрановые балки, затем две фермы и в по­следнюю очередь — элементы покрытия.

Комбинированный метод представляет собой сочетание двух преды­дущих. При этом колонны и подкрановые балки монтируют обычно диффе­ренцированным методом, а конструкции шатра покрытия — комплексным. При дифференцированном методе практически выше производительность труда и лучше точность установки конструкции, при комплексном — быст­рее открывается фронт для последующих работ, сокращается количество единиц оснастки и сроки строительства.

Способы монтажа отдельных конструкций в отличие от рассмотрен­ных методов направлены на решение более узких задач технологического характера в зависимости от конкретных условий строительной площадки, размеров конструкций, применяемых монтажных машин и оснастки. Монтаж отдельных конструкций может осуществляться одним из сле­дующих способов (Рисунок 10).

Подъем со сложным перемещением в простран­стве состоит из подъема горизонтального переме­щения краном и опускания конструкции в проектное положение; иногда делает­ся разворот или кантование конструкции на весу. Этот способ широко применяет­ся на монтаже железобе­тонных, металлических и деревянных конструкций, промышленных и граждан­ских зданий и сооружений.

Способ поворота со­стоит в том, что конструк­ция в процессе монтажа нижней своей частью все время опирается на заранее подготовленное основание, а подъем происходит за счет поворота относитель­но грани опирайся или шарнира, установленного на опоре. Этот способ мон­тажа вызывает необходи­мость точно располагать конструкцию перед подъе­мом в соответствии с про­ектом. Способом поворота можно монтировать колон­ны, опоры линии электро­передачи и др.

Поворот со скольжением отличается от способа поворота тем, что в процессе поворота нижний конец конструкции перемещается в сторону подготовленного основания с помощью опорной тележки. В процессе пере­вода конструкции из горизонтального положения в вертикальное ее нижний конец все время опирается на опорную тележку, оборудованную специаль­ным шарниром.

Одновременно с поворотом опорную тележку или салазки перемеща­ют в сторону основания. Тележка перемещается плавно благодаря тяговому и тормозному тросам, идущим к лебедкам. В качестве основных монтажных механизмов при подъеме поворотом со скольжением применяют ба­шенные и самоходные краны, монтажные мачты, шевры, ленточные и тро­совые подъемники.

Надвижка — способ монтажа конструкций, при котором горизонталь­ное перемещение конструкции осуществляют по специально устроен­ному пути, а иногда — по поверхности нижележащих конструкций, на уров­не проектной установки конструкций (или немного выше) с помощью гори­зонтально работающих домкратов, тяговых полиспастов или мостовых кра­нов. Надвижку применяют при монтаже стропильных ферм, укрупненных блоков покрытий, при смене покрытий в действующих цехах и при рекон­струкции металлоплавильных и доменных печей. В последнем случае но­вую печь монтируют, не прекращая работы старой печи, в стороне (на вре­менном основании). После завершения ее монтажа старую печь демонти­руют, а затем на се место надвигают новую.

Способ вертикального подъема заключается в том, что монтируемые конструкции поднимают и устанавливают на опоры без горизонтального перемещения или с незначительным перемещением. Этим способом монти­руют транспортные галереи, оболочки, мосты кранов-перегружателей и другие тяжелые сооружения и конструкции.

Наряду с основными перечисленными выше способами монтажа часто применяются комбинированные, содержащие элементы двух или несколь­ких способов, объединяемых в один. Например, вертикальный подъем с поворотом на весу, монтаж подъемом с последующей надвижкой и т.д.

Дата добавления: 2016-11-29; просмотров: 18469; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Способ монтажа укрупненных элементов фасада

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения наружных стен жилых, общественных и промышленных зданий, выполненных из навесных модульных вентилируемых фасадов. Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции, в увеличении надежности вентилируемого фасада, в удобстве корректировки горизонтального уровня при выравнивании модульного вентилируемого фасада. Технический результат достигается тем, что заявлен способ монтажа укрупненных блоков фасада, при котором комплект навесного вентилируемого фасада, монтируется при помощи кронштейна, при этом полностью готовые к монтажу укрупненные фасадные блоки, уложенные в ложементы в количестве, необходимом для установки на один этаж здания, складируются краном на выездные площадки на верхних этажах здания относительно проектной отметки установки и переносятся вовнутрь здания с последующим хранением укрупненных блоков фасада на этажах здания до полного возведения стен с оконными проемами здания, после чего укрупненные блоки фасада монтируются при помощи заранее установленной, не выше чем на пять этажей электротали, передвигающийся по монорельсу, и закрепляются снаружи к стенам здания анкерными болтами на кронштейны, которые имеют возможность регулировки в двух плоскостях, сами же кронштейны заранее установлены на укрупненном блоке модульного фасада, которые соединяются между собой с помощью стыковочных элементов с установленной гидроизоляционной мембраной. 3 ил

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения наружных стен жилых, общественных и промышленных зданий, выполненных из навесных модульных вентилируемых фасадов.

Известен способ монтажа вентилируемого фасада (патент RU №2282697, 2006, МПК Е04В 2/26). При котором способ возведения наружной стены многоэтажного здания, включающий возведение каркаса здания, установку разделенных воздушной прослойкой наружной, образованной навесными фасадными панелями, и внутренней стенок и размещение между ними утеплителя, причем вначале на каркас здания по всему его фасаду навешивают наружные фасадные панели, используя проушины на вертикальных опорах каркаса и монтажные крюки на панелях, а затем по мере возведения внутренней стенки заполняют пространство между внутренней и наружной стенками утеплителем.

Данный способ имеет недостатки:

1. Возможность изготовления панели только в горизонтальном положении, что требует значительных производственных площадей;

2. Сложность транспортировки и складирования по сравнению с плоскими панелями из-за наличия выступающих частей;

3. Сложность монтажа ввиду того, что необходимо навесить панель на петли с помощью сразу всех четырех монтажных крюков.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению, является способ монтажа облицовки фасада и теплоизоляции с плиты межэтажного перекрытия (патент RU №2557269, 2015, МПК Е04В 2/54), характеризующийся тем, что предварительно на торце плиты перекрытия устанавливают кронштейны для крепления каркаса из вертикальных направляющих на высоту этажа и горизонтальных профилей, на горизонтальных профилях монтируют наружную облицовку фасада, после монтажа облицовки на горизонтальные профили устанавливают элементы крепления теплоизоляции, на которых помещают, по крайней мере, один слой утеплителя, после закрепления которого устанавливают внутреннее ограждение.

Данный способ имеет недостатки:

1. Монтаж опорных кронштейнов в торец плиты является крайне сложной и опасной работой. Бурение отверстий должно производиться с использованием альпинистского снаряжения или специальных средств по страховке.

2. Предложенная схема монтажа утеплителя крайне неудобна при установке жестких утеплителей, и при этом штыри не могут проткнуть утеплитель, что приводит к деформации и к поломке.

3. Сложность монтажа при различных погодных условиях. При минусовых температурах пластиковые штыри становятся хрупкими, что еще более усложняет монтаж жестких плит утеплителя. После установки утеплителя и его фиксации необходимо срезать торчащие штыри, так как они мешают кладке стенового материала. Срезать штыри необходимо используя специальный инструмент исходя из материала самого штыря. При сильных ветровых нагрузках утеплитель может быть сорван со штырей.

Задачей заявляемого изобретения является:

1. Сборка укрупненных фасадов осуществляется непосредственно в заводских условиях.

2. Возможность монтажа стеновых блоков заводской готовности, монтируют «с этажа» с помощью монорельса и электротали, потребность в строительных лесах, люльках отсутствует.

3. Повышение уровня контроля качества при монтаже фасада

4. Минимизировать трудоемкость монтажа фасада

5. Возможность производить монтажные работы в любую погоду.

6. Повышение скорости монтажа.

7. Многократное уменьшение трудозатрат при монтаже.

8. Многократное уменьшение затрат на доставку на строительный объект.

Поставленная задача решается тем, что в способе монтажа укрупненного модульного фасада, при котором комплект навесного вентилируемого фасада, монтируется при помощи кронштейна, согласно изобретению, полностью готовые к монтажу укрупненные фасадные блоки уложенные в ложементы в количестве необходимом для установки на один этаж здания, складируются краном на выездные площадки на верхних этажах здания относительно проектной отметки установки и переносятся вовнутрь здания с последующим хранением укрупненных блоков фасада на этажах здания до полного возведения стен с оконными проемами здания, после чего укрупненные блоки фасада монтируются при помощи заранее установленной, не выше чем на пять этажей электкротали, передвигающийся по монорельсу, и закрепляются с наружи к стенам здания анкерными болтами на кронштейны, которые имеют возможность регулировки в двух плоскостях, сами же кронштейны заранее установлены на укрупненном блоке модульного фасада, которые соединяются между собой с помощью стыковочных элементов с установленной гидроизоляционной мембраной.

Отличительные признаки и технический результат способа монтажа укрупненных элементов фасада:

1. Сборка укрупненных фасадов осуществляется непосредственно в заводских условиях.

2. Возможность монтажа стеновых блоков заводской готовности, монтируют «с этажа» с помощью монорельса и электротали, потребность в строительных лесах, люльках отсутствует.

3. Повышение уровня контроля качества при монтаже фасада

4. Минимизировать трудоемкость монтажа фасада

5. Возможность производить монтажные работы в любую погоду.

6. Повышение скорости монтажа.

7. Многократное уменьшение трудозатрат при монтаже.

8. Многократное уменьшение затрат на доставку на строительный объект.

На чертеже фиг. 1 представлен общий вид устройства монтажа укрупненного модульного фасада.

Устройство укрупненного модульного фасада содержит укрупненный фасадный блок 1, с тыльной части которого установлен мягкий утеплитель 2. На каркас фасадного блока 1 установлены съемные монтажные петли 3 и стыковочные элементы 4, так же установлена гидроизоляционная мембрана 5. Укрупненный фасадный блок 1 с помощью установленных кронштейнов 6 крепится к стене оконного проема 7 с помощью анкерных болтов 8. После монтажа укрупненного модульного фасада монтируются окна 9.

На чертеже фиг. 2 представлен способ монтажа укрупненного модульного фасада.

Способ осуществляется следующим образом. На изготовленный укрупненный фасадный блок 1, с тыльной части установлен мягкий утеплитель 2. На каркас укрупненного фасадного блока 1 установлены съемные монтажные петли 3 и стыковочные элементы 4 с установленной для защиты от попадания влаги гидроизоляционная мембрана 5. Для крепления готового укрупненного модульного фасада к стенам оконных проемов устанавливаются кронштейны 6 которые имеют возможность регулировки. Модульный навесной укрупненный фасад собирается в заводских условиях и поступает на строительную площадку уже на 100% готовым к монтажу в виде укрупненных фасадных блоков 1. Транспортировка и хранение модулей на объекте осуществляется в специальных ложементах 10, защищающих их от повреждения. Укрупненные фасадные блоки 1 на строительной площадке краном 11 поднимаются на нужный этаж, после чего укрупненные фасадные блоки 1 складируются на выносные площадки 12 на верхних этажах здания относительно проектной отметки установки и переносятся вовнутрь здания с последующим хранением укрупненных блоков фасада 1 до полного возведения стен с оконными проемами 7 здания.

Монтаж укрупненного модульного фасада начинается с геодезической разбивки каркаса здания, производится точная разметка мест установки кронштейнов 6. Все кронштейны 6 имеют возможность регулировки, что позволяет выставить их максимально точно даже при существенных отклонениях монолитного каркаса здания. После разметки мест установки кронштейнов 6, устанавливают на межэтажные перекрытия 13 монорельс 14 по которому перемещается «в перед», «назад» электроталь 15. На готовых этажах здания с выполненными оконными проемами 7 начинается монтаж укрупненных фасадных блоков 1. Укрупненые фасадные блоки 1 заранее закрепленные за съемные монтажные петли 3 подаются выше монтажной отметки через оконные проемы 7. Укрупненный фасадный блок 1 выносится через оконный проем 7 с помощью электротали 15. После чего монтируется один укрупненный фасадный блок 1 на заранее выверенные отметки мест установки кронштейнов 6, которые закрепляются с помощью анкерных болтов 8. После чего монтируются в оконные проемы 7 окна 9. Далее после того как монтаж укрупненных фасадных блоков 1 достигнет уровня отметки межэтажного перекрытия 13 на котором установлен монорельс 14 с электроталью 15, происходит перемещение монорельса 14 и электротали 15 на установленную отметку выше, которая равна не более пяти этажей здания.

Использование заявляемого изобретения позволяет исключить необходимость в возведении строительных лесов и люлек. Монтажные работы могут производиться в любую погоду. Позволяет минимизировать трудоемкость монтажа модульного навесного вентилируемого фасада, повысить уровень контроля качества при монтаже модульного навесного вентилируемого фасада существенно сократить сроки выполнения монтажа.

Способ монтажа укрупненных блоков фасада при котором комплект навесного вентилируемого фасада монтируют при помощи кронштейна, отличающийся тем, что полностью готовые к монтажу укрупненные фасадные блоки, уложенные в ложементы в количестве, необходимом для установки на один этаж здания, складируют краном на выездные площадки на верхних этажах здания относительно проектной отметки установки и переносят вовнутрь здания с последующим хранением укрупненных блоков фасада на этажах здания до полного возведения стен с оконными проемами здания, после чего укрупненные блоки фасада монтируют при помощи заранее установленной, не выше чем на пять этажей, электротали, передвигающейся по монорельсу, и закрепляют снаружи к стенам здания анкерными болтами на кронштейны, которые имеют возможность регулировки в двух плоскостях, сами же кронштейны заранее установлены на укрупненном блоке модульного фасада, которые соединяют между собой с помощью стыковочных элементов с установленной гидроизоляционной мембраной.

Способы монтажа различных видов тензодатчиков

Главная / Сервисная служба / Документация и программное обеспечение / Статьи Старые / Способы монтажа различных видов тензодатчиков

Монтаж тензодатчиков на растяжение / сжатие

Монтаж тензодатчиков CAS серий SBA/SB/SBS

Модель	НПВ	Шарнирная головка	Гайка	Макс. A	Макс. B
SBA	50, 100 кг	RE-6	M6 × 1.0	133,5	115,5
	200, 500 кг, 1 т	RE-12А	M12 × 1.75	198,8	162,8
	2, 3, 5 т	RE-18	M18 × 1.5	278	230
SB	20, 50, 100, 200, 500 кг	RE-18	M12 × 1. 75	198	162
	20, 50, 100, 200, 500 кг	RE-18	M18 × 1.5	198	162
SBS	500 кг	RE-12A	M12 × 1.75	199,7	163,7
	1, 2 т	RE-18	M18 × 1.5	259,7	211,7
	5 т	RE-24	M24 × 2.0	360	280

Монтаж тензодатчиков CAS CT/CTS

Модель	НПВ	Шарнирная головка	Гайка	Макс. A	Макс. B
CT	50, 100, 200, 500 кг, 1 т	RE-12B	M12 × 1.25	253	217
	2, 3, 5 т	RE-24	M24 × 2.0	392	312
CTS	200, 500 кг, 1 т	RE-12B	M12 × 1. 25	253	217
	2, 3, 5 т	RE-24	M24 × 2.0	392	312

Способ встройки тензодатчика CAS серии LS

Монтаж тензодатчиков типа «балка на сдвиг»

Монтаж тензодатчиков для взвешивания подвижного груза (скота)

Монтаж тензодатчиков с помощью ножки с рокером и ножки шаровой опоры

Монтаж тензодатчиков для взвешивания больших грузов

Особенности: — наибольший предел взвешивания: от 500 кг до 5 т;
— оцинковка;
— защищенность от внешнего воздействия. Опции: — нержавеющая сталь

Монтаж тензодатчиков на сжатие / растяжение-сжатие

Монтаж тензодатчиков серии CC

Монтаж тензодатчиков серии LS

Модель	НПВ	Нижняя пластина	Верхняя пластина	Нагрузочный болт	A
LS	2, 3 т	MPLS-1	LPLS-1	LBLS-1	M6 × 1. 0 L=»65″
	5 т	MPLS-2	LPLS-2	LBLS-2	M8 × 1.25 L=»65″
	10 т	MPLS-3	LPLS-3	LBLS-3	M10 × 1.5 L=»85″
	20 т	MPLS-4	LPLS-4	LBLS-4	M12 × 1.75 L=»105″

Монтаж тензодатчиков серии HC

Модель	НПВ	Нижняя пластина	Верхняя пластина	Нагрузочный болт	A	B
HC	20, 30 т	MPHC-1	LPHC-1	LBHC-1	M12	M12 × 1.75
	50 т	MPHC-2	LPHC-2	LBHC-2	M18	M12 × 1.75
	100 т	MPHC-3	LPHC-3	LBHC-3	M22	M16 × 2. 0
	200 т	MPHC-4	LPHC-4	LBHC-4	M24	M16 × 2.0

Способы монтажа и транспортировки буровых установок.

Способы монтажа буровых установок » Строительный портал

В 1950-1954 гг. начался выпуск первых комплектных буровых установок Уральским заводом тяжелого машиностроения (ныне Уралмаш) и объединением «Баррикады» (ныне ВЗБТ). До этого времени буровые предприятия собирали комплексы для бурения из оборудования «россыпи» и монтаж осуществляли обычным (индивидуальным) способом. Набор бурового оборудования был в расчлененном состоянии, и почти под каждую единицу устраивался фундамент однократного использования. При каждом повторном монтаже набора бурового оборудования приходилось вновь монтировать агрегаты, восстанавливая нарушенную демонтажем кинематическую связь, вновь строя сооружения и фундаменты.
Буровые предприятия, получив комплектные серийно выпускаемые буровые установки, стали разрабатывать и применять четыре способа монтажа: агрегатный, мелкоблочный, крупноблочный и смешанный. Применение каждого из этих способов определяется предприятием в зависимости от типа буровой установки, заводского исполнения кинематических связок, специфических условий региона, расстояния перебазировки, рельефа местности, устойчивости грунта и т. д.
Агрегатный способ монтажа в настоящее время исключает индивидуальный монтаж оборудования на фундаменты однократного использования и применяется изредка при монтаже буровых установок 9-11-го классов по допускаемым нагрузкам на крюке. В основном этим способом производят первичный монтаж новых буровых установок с одновременным комплектованием мелких блоков и крупноблочных сборок для последующего крупноблочного способа монтажа.
Агрегатный способ монтажа изначально имеет недостатки:
• длительные сроки монтажа из-за трудоемкости работ, связанных с монтажом бурового оборудования, сборкой-разборкой буровых укрытий непрогрессивных конструкций, устройством массивных фундаментов и транспортировкой каждой единицы оборудования и материалов;
• демонтажные нарушения кинематической увязки оборудования, требующие при монтаже дополнительных работ по выверке и центровке;
• многократность демонтажа и монтажа, приводящая к повреждениям оборудования, элементов соединения, кожухов, ограждений;
• повышение расхода материалов из-за однократности их использования или низкого возврата в связи с многократными сборками и разборками полов, укрытий и коммуникаций;
• повышенные экономические издержки из-за низкой производительности труда, повышенной численности вышкомонтажных бригад и высокой себестоимости работ строительства.
Мелкоблочный способ монтажа заключается в том, что агрегаты и оборудование буровой установки устанавливают не на бутобетонные или деревянные фундаменты, а на металлические блок-сани.
Блок-сани в рабочем положении буровой установки служат фундаментом, а при перетаскивании — транспортным средством. Таким образом, агрегаты и оборудование комплекта буровой установки постоянно смонтированы на нескольких металлических блок-санях, и монтаж их сводится только к перетаскиванию на новую точку, установке и увязке в общую схему. При этом для быстроты монтажа требуется заранее на новой точке произвести подготовительные работы: планировку площадок, устройство небольших фундаментов под блок-сани.
Количество блоков и конструктивные элементы комплектов определяют в зависимости от условий разработки месторождений, климатических условий и степени освоения площади бурения.
Габариты и масса блок-саней, оборудования и элементов сооружений позволяют перевозить их на существующих универсальных видах транспорта или перетаскивать волоком.
Мелкоблочный способ монтажа широко применяют в разведочном бурении, в северных и восточных районах, иногда и в эксплуатационном бурении, когда рельеф местности не позволяет перевозить крупные блоки.
Однако и этот способ имеет ряд недостатков:
• большая расчлененность бурового оборудования на мелкие блоки, которая полностью не обеспечивает создание кинематически увязанных обособленных рабочих узлов;
• применение оснований санного типа требует большого количества тракторов для перетаскивания блоков;
• ограниченные габаритные размеры блок-саней не позволяют размешать на них буровые укрытия и коммуникации.
В поисках более рациональных способов монтажа буровых установок нефтяники приняли решение о переходе от мелкоблочного к крупноблочному строительству.
Крупноблочный способ монтажа включает:
• изготовление крупноблочных оснований и транспортных средств (тяжеловозов) в условиях заводов или утепленных баз;
• первичный монтаж и строительство укрытий на крупных блоках;
• повторный монтаж крупными блоками.
При этом буровую установку делят на два-три перевозимых на тяжеловозах блока массой 60…130 г.
При перевозке таких блоков почти не нарушаются кинематические связи узлов и коммуникации и не демонтируются укрытия. Монтаж сводится только к установке блоков на фундамент и соединению коммуникаций между блоками.
Крупноблочный способ монтажа перед мелкоблочным имеет следующие преимущества:
• резкое сокращение числа блоком, размещение буровых укрытий на основаниях, упрощение конструкции фундаментов;
• снижение объема строительно-монтажных работ и сокращение сроков сооружения буровых до минимума;
• увеличение скорости транспортировки блоков и сокращение используемых для этого тракторов:
• повышение сроков службы оборудования и оснований в связи с транспортировкой их на гусеничных тяжеловозах;
• экономия строительных материалов.
Эффективность применения крупноблочного способа монтажа зависит от таких факторов и условий, как рельеф местности, объем буровых работ, сетка бурения, наличие наземных сооружений и коммуникаций, климатические условия.
Большую эффективность крупноблочный способ монтажа дает в новых освоенных районах, где имеется большой объем буровых работ, густая сетка бурения, открытая непересеченная местность, нет большого количества линий электропередач, наземных сооружений и коммуникаций.
Нецелесообразно применять крупноблочный способ монтажа в лесистой и пересеченной местности, т. к. в этих условиях приходится затрачивать много труда, средств и времени на подготовку трасс и перевозку блоков. Снижается эффективность этого способа при перевозке оборудования на дальние расстояния, через топкие места и большие реки, по гористой местности. В этих случаях оборудование выгодно демонтировать основание разобрать из транспортабельные секции и все перевезти на новую скважиноточку универсальным транспортом.
В настоящее время строительство буровых установок в основном производят смешанным способом, крупноблочный с мелкими блоками и монтажом отдельных агрегатов.
При выполнении вышкомонтажных работ ситами буровой бригады (передвижка буровой установки, монтаж мобильных буровых установок) рабочие бригады должны пройти дополнительное обучение и получить допуски к самостоятельной работе по основной В совмещаемым профессиям (ПБ 08-624-03).
Буровые мастера также должны пройти обучение на право руководства вышкомонтажными работами. (Темы квалификационных рефератов на право руководства вышкомонтажными работами используются авторами для чтения курса «Монтаж буровых установок».)

Стандартизированный метод установки эмбрионов рыбок данио с использованием штампа, напечатанного на 3D-принтере, для полуавтоматической конфокальной визуализации с высоким содержанием | BMC Biotechnology

• Методологическая статья
• Открытый доступ
• Опубликовано: 22 октября 2019 г.

• Дэвид Саймон Кляйнханс ¹ и
• Виржини Лекоди
  ORCID: orcid.org/0000-0002-8713-3425 ¹  

Биотехнология BMC
том 19 , Номер статьи: 68 (2019)
Процитировать эту статью

• 5656 доступов

• 7 Цитаты

• 14 Альтметрический

• Сведения о показателях

Abstract

Background

Биология развития в значительной степени опирается на наблюдение и сравнение фенотипических признаков во времени с использованием микроскопов высокого разрешения. В этом контексте прозрачные модельные организмы, такие как рыбка данио Danio rerio , у которых развивающиеся ткани и органы можно легко наблюдать и визуализировать с помощью флуоресцентных белков, стали очень популярными. Однако одним ограничивающим фактором является получение достаточного количества данных в стандартизированных и воспроизводимых условиях, чтобы обеспечить надежный количественный анализ. Один из способов улучшить это — разработать методы монтажа, чтобы увеличить количество эмбрионов, которые можно визуализировать одновременно в почти идентичной ориентации.

Результаты

Здесь мы представляем улучшенный метод крепления, позволяющий полуавтоматизированную и высококонтентную визуализацию эмбрионов рыбок данио. Он основан на напечатанном на 3D-принтере штампе, который используется для создания двухмерной системы координат нескольких μ-лунок в слепке из агарозы. Каждая μ-лунка моделирует негатив средней морфологии эмбриона рыбки данио между 22 и 96 часами после оплодотворения. Благодаря этому стандартизированному и воспроизводимому устройству можно определить пользовательский луночный планшет в соответствующем программном обеспечении для визуализации, что позволяет выполнять полуавтоматический процесс визуализации. Кроме того, улучшение Z-ориентации значительно сокращает объем постобработки и улучшает сопоставимость объемных данных, одновременно уменьшая воздействие света и, следовательно, фотообесцвечивание и фототоксичность, а также улучшая отношение сигнал/шум (SNR).

Выводы

Мы представляем здесь новый метод, который позволяет стандартизировать и улучшить монтаж и визуализацию эмбрионов. Штамп, напечатанный на 3D-принтере, создает 2D-систему координат μ-лунок в агарозном слепке, что стандартизирует монтаж образцов и позволяет получать высококачественные изображения до 44 живых или смонтированных эмбрионов рыбок данио одновременно в полуавтоматическом режиме, похожем на планшет с лунками. инвертированные конфокальные микроскопы. Таким образом, качество данных изображения и эффективность сбора данных (количество данных за раз) значительно улучшаются. Последнее также может иметь решающее значение при использовании услуг лаборатории микроскопии.

Исходная информация

Понимание того, как организм развивается из уникальной оплодотворенной яйцеклетки, во многом основано на наблюдениях. Сюда входят наблюдения во всех масштабах для выявления изменений на уровне всего организма, органов, тканей, клеток и молекул. Запись данных о биологических процессах в масштабе от миллиметра до нанометра требует специальных и подходящих инструментов, которые могут увеличивать такие маленькие структуры — микроскопа. Поэтому с момента появления микроскопов области биологии развития и биоимиджинга развивались скоординированно [1,2,3]. Последние технологические достижения в микроскопии, т.е. конфокальная микроскопия с вращающимся диском и световым листом теперь позволяют получать данные с высоким пространственно-временным разрешением, сниженной фототоксичностью и фотообесцвечиванием [4].

Биология развития возникла из дисциплины, в значительной степени основанной на качественных методах. Благодаря постоянно улучшающимся микроскопам, методам анализа изображений и компьютерным технологиям он находится в процессе цифровой и количественной трансформации [5,6,7,8]. Учитывая шумный и изменчивый характер биологических систем и, возможно, небольшой размер эффекта, важно зарегистрировать достаточное количество образцов, чтобы получить количественное и репрезентативное представление о биологическом процессе. Кроме того, для обработки биологических образцов целых организмов с высоким содержанием важно иметь стандартизированный способ монтажа образцов, сбора данных, обработки и анализа данных. Таким образом, получение изображений с высоким разрешением нескольких образцов в стандартных условиях имеет ключевое значение.

По мере того, как изображения с высоким разрешением и количественная биология становились все более и более важными для биологов развития, рыбка данио Danio rerio была признана идеальным модельным организмом для развития позвоночных [9,10,11,12,13]. Помимо его генетической гибкости и надежности, двумя его основными преимуществами в отношении современной световой микроскопии и анализа данных биоизображения являются (i) прозрачность эмбриона, что делает его идеальным для визуализации в реальном времени, и (ii) большое количество потомков. включение высококонтентного скрининга.

Чтобы максимально использовать эти два преимущества, необходимо смонтировать, визуализировать и проанализировать как можно больше эмбрионов одновременно и в как можно более схожих условиях. На сегодняшний день это все еще в значительной степени ограничено классическим способом, которым большинство ученых монтируют эмбрионы для визуализации. Факторы, ограничивающие эту стандартизацию, приведены в таблице 1 (левый столбец).

Таблица 1. Ограничения традиционных методов крепления рыбок данио

Полноразмерный стол

Таким образом, существует потребность в методах стандартизации монтажа образцов и получения изображений нескольких эмбрионов с пространственно-временным разрешением, подходящим для 3D-сегментации и 2D-экспериментов по отслеживанию. Протокол, который мы здесь описываем, был разработан для использования с универсальными держателями образцов для XY-сканирования, которые обычно поставляются с любым перевернутым микроскопом с моторизованным столиком. Подобно предыдущим подходам [14, 15, 16, 17], он использует устройство для 3D-печати для получения агарозного отпечатка диаметром 20 мм на покровном стекле микрочашки диаметром 35 мм. Отпечаток состоит из 44 микролунок (μ-лунок), расположенных на равном расстоянии друг от друга, которые соответствуют средней морфологии эмбриона рыбки данио в возрасте от 24 до 9 лет.6 ч после оплодотворения (hpf) (рис. 1a-b).

Рис. 1

Размеры штампа и μ-лунки ( A, A’ ) Схема, показывающая эмбрион рыбки данио, смонтированный классически, непосредственно на покровном стекле ( A ) и с μ-лункой ( A’ ). B, B ‘ Вид сверху ( B ) и вид сбоку ( B ‘) одиночной мю-лунки с размерами в мм. C Дизайн и размеры штампа. Основание соединяет все части и точно соответствует покровному стеклу диаметром 20 мм чашки для визуализации диаметром 35 мм. \( \overrightarrow{x} \) и \( \overrightarrow{y} \) — расстояния между двумя соседними μ-ямами. Стабилизаторы были введены в качестве краеугольных камней и для придания конструкции большей жесткости. D Для удобства работы штамп устанавливается на винт с потайной головкой

Изображение в полный размер

Цель состояла в том, чтобы разработать стандартизированный метод крепления, позволяющий нам: (i) монтировать множество образцов параллельно в двухмерной системе координат рядов и колонки, (ii) сократить время сбора данных и, следовательно, фотообесцвечивание и фототоксичность во время визуализации, (iii) полуавтоматизировать сбор данных, (iv) сократить этапы постобработки и (v) облегчить последующую обработку, такую ​​как генотипирование благодаря корреляции 1:1 между данными изображения и последовательностью расположения образцов.

Результаты

Наш напечатанный на 3D-принтере штамп улучшает два основных аспекта подготовки образцов: ориентацию по оси Z (рис. 1a-a’, 2a-a’) и стандартизацию расположения эмбрионов по осям X и Y (рис. 1c и 2г). Чтобы продемонстрировать эффективность этого метода, мы использовали систему задней боковой линии рыбок данио (pLL) в качестве модели.

Рис. 2

Репрезентативные результаты. A Проекция максимальной интенсивности (MIP) эмбриона через 50 часов после оплодотворения, установленного на боку (XY), и соответствующая MIP ортогональной проекции (XZ) того же эмбриона, показывающая, насколько плоско эмбрионы расположены в планшете ( А’). B MIP эмбриона через 40 часов после оплодотворения, установленного дорсально (XY), и соответствующий MIP ортогонального вида (XZ) того же эмбриона ( B’ ). Глубина цветового кодирования указана цветовыми шкалами справа. c Многопозиционная (36), многоканальная (2) цейтраферная запись (продолжительность 13 ч; интервал 15 мин, см. также Дополнительный файл 1: Видео S1). D Многоканальные (2) проекции с увеличенной глубиной резкости (EDF) из широкопольных Z-стеков (записано объективом с 20-кратным увеличением). Масштабная линейка = 1 мм ( E ) Многоточечные координаты по осям X, Y и Z (записано с объективом 40x). Смещение описывает расстояние каждой точки от среднего значения всех точек по осям X, Y и Z (см. методы). На панели 1–3 (сверху вниз) показаны размеры X, Y и Z в сравнении для pLLP, глаза и слухового пузырька. Красная линия указывает на медиану, синяя линия указывает на смещение нуля, планки погрешностей указывают на среднее ± стандартное отклонение. Числовые значения указывают дисперсию. F-F ″’ Систематический поиск для генотипирования. F Установленные эмбрионы в двухмерной системе координат строк (AM) и столбцов (1–3). F ′ Последовательность визуализации змеи методом столбца. В настройках интервальной съемки он снова начинается с точки 1 (P01), чтобы инициировать следующую временную точку. F ″ После визуализации эмбрионы извлекаются в той же последовательности, в которой они были визуализированы (змейка за столбцом, левая панель). F ”’ Каждый результат генотипирования в геле для электрофореза легко соотносится с одним набором данных визуализации с определенными координатами X-Y

Изображение полного размера

Боковая линия — это механосенсорный орган, который позволяет водным позвоночным ощущать движение и давление воды и, следовательно, получать информацию об окружающей среде. Его функциональными единицами являются невромасты (НМ), представляющие собой группы примерно из 30 клеток, организованные вокруг ядра волосковых клеток, окруженных опорными клетками [18]. У взрослого человека боковая линия состоит из сотен НМ, распределенных по всей поверхности тела. Первые НМ, формирующиеся у эмбрионов рыбок данио, откладываются двумя группами приблизительно из 130 эпителиальных клеток, зачатками задней боковой линии (pLLP), которые мигрируют от головы к хвосту с обеих сторон эмбриона в течение второго дня развития (рис. 2c, дополнительный файл 1: фильм S1). Примерно через 50 часов после оплодотворения pLL распространяется линейно вдоль боковых сторон тела эмбриона (рис. 2a-b’; длина ~ 2 мм). Используя этот метод монтажа, развитие боковой линии может быть зарегистрировано в течение более 20 часов, до 44 позиций, в конфокальном Z-стеке менее 120 мкм и во временном интервале 5–10 минут (в зависимости от количества каналов). и время экспозиции).

Каждый морфогенетический процесс требует уникальных условий визуализации и может представлять несколько проблем, которые необходимо решить. В таблице 2 показаны конкретные проблемы, связанные с визуализацией развития боковой линии.

Таблица 2. Особые проблемы при визуализации морфогенеза pLLP.

Полноразмерная таблица

На рисунке 2c показаны три момента времени одной покадровой записи с 34 позициями, 2 сшитыми FOV, 2 каналами (трансгены cldnb:GFP и cxcr4b:h3B-RFP ), полученное с 10 мин. интервал в течение 13 часов (дополнительный файл 1: фильм S1). Как упоминалось выше, наиболее важным фактором для автоматизации визуализации эмбрионов рыбок данио является (i), что эмбрионы расположены на равном расстоянии друг от друга и (ii), что они ориентированы таким же образом. Использование нашего протокола монтажа позволяет пользователю систематически отображать эмбрионы рыбок данио в 5 раз больше эмбрионов по сравнению с традиционными методами монтажа. На рис. 2d показаны 36 эмбрионов в 2 каналах (светлое поле + трансген 9).0051 cldnb:GFP ), полученное с помощью 10-кратного объектива после интервальной съемки в течение ночи, что подчеркивает (1) регулярность монтажа и (2) целостность эмбриона после покадровой съемки (см. также Дополнительный файл 1: Видео S1). Для количественной оценки точности и воспроизводимости монтажа были получены и оценены положения (по осям X, Y и Z) трех распространенных модельных органов рыбок данио (i) pLLP, (ii) глаза и (iii) слухового пузырька (рис. 2e, см. методы «расчет смещения»).

Обсуждение

Прошло более 10 лет с тех пор, как рыбки данио были признаны очень мощным модельным организмом для визуализации in vivo и скрининга высокого содержания [9]., 19]. Хотя были предприняты усилия по стандартизации монтажа и визуализации эмбрионов рыбок данио, большинство протоколов были разработаны для высокопроизводительного широкопольного скрининга [16, 17, 20, 21], а не для конфокальной микроскопии с высоким разрешением [22, 23, 24]. В последние годы несколько исследований специально занимались этим вопросом, разрабатывая стандартизированные методы монтажа с использованием штампов, напечатанных на 3D-принтере [14, 15, 25, 26]. Здесь мы предлагаем удобный и простой подход для стандартизированного и гораздо более эффективного способа монтажа рыбок данио для конфокальной микроскопии высокого разрешения.

Устранение неполадок

Существующие ограничения классических методов монтажа, решения, предлагаемые нашим новым методом, и улучшения приведены в таблице 1. Наиболее важные этапы протокола:

1. я.

   Отслоение штампа от затвердевшей 1% агарозы (см. «Конструкция и изготовление 3D штампа»), что может вызвать образование воздушных включений между покровным стеклом и агарозой.

2. II.

   Скорость полимеризации 0,3% LMPA, которая не должна быть слишком высокой, чтобы дать достаточно времени для размещения и ориентации каждого эмбриона в μ-лунке.

3. III.

   Применение 0,5% LMPA к эмбрионам, помещенным в 0,3% LMPA (см. раздел «Монтаж» в разделе «Методы»), что должно происходить очень осторожно, чтобы не унести эмбрионы.

Основные улучшения

В нашем методе представлены два основных улучшения по сравнению с используемыми в настоящее время методами монтажа:

1. 1)

   Используемый низкопроцентный LMPA позволяет:

   1. а.

      Увеличенный промежуток времени для монтажа, который необходим для выравнивания большого количества эмбрионов.

   2. б.

      Облегченное извлечение эмбрионов после визуализации и систематической идентификации отдельных позиций (например, для генотипирования). В последнем случае убедитесь, что ваша нумерация для идентификации соответствует последовательности, в которой вы визуализировали эмбрионы (рис. 2f-f»).

   3. в.

      Больше свободы для роста и удлинения эмбриона во время длительной покадровой съемки (рис. 2c).

1. 2)

   Монтажная повязка позволяет:

   1. а.

      Стандартизированные и воспроизводимые положения эмбрионов, показанные для зачатка боковой линии, глаза и слухового пузырька (рис. 2e).

   2. б.

      Значительное увеличение количества эмбрионов (более чем в 5 раз), полученных в одном эксперименте (рис. 2в-г).

   3. в.

      Постоянные и минимальные расстояния между различными позициями (рис. 1c)

   4. д.

      Идентичная и совмещенная по стадиям ориентация всех эмбрионов в XYZ (рис. 1, 2d-e и 5)

   5. е.

      Значительное уменьшение размера Z-стека и, следовательно, освещения образцов (рис. 2а’, д).

Гибкость

Конструкция μ-лунки не ограничивается конкретной моделью организма или пространственной ориентацией, но могут быть разработаны различные μ-лунки, точно соответствующие конкретным требованиям. Фактически мы разработали и успешно испытали штамп для дорсального крепления (рис. 2б, б’ — дорсальное крепление) личинок рыбок данио. Также возможно адаптировать существующие модели для установки других эмбрионов, в том числе O.latipes (Медака). Все разработанные модели штампов можно найти на Github (https://github.com/LecaudeyLab/3DModels) и разместить в качестве технологического предложения на INNOVECTIS (http://innovectis.de/en/technologies/goethe-depository/3d- напечатанный штамп для стандартизированного монтажа и конфокальной визуализации эмбрионов рыбок данио с высоким содержанием/), чтобы облегчить передачу технологии.

Дальнейшие усовершенствования

В то время как круглые чашки требуют ручной регулировки для выравнивания осей тела эмбриона с осями предметного столика микроскопа, использование прямоугольных чашек вместе с прямоугольным штампом сведет к минимуму количество степеней свободы при установке чашки на держатель образца.

Сравнение с существующими методами

За последние 5–10 лет несколько лабораторий разработали методы высокопроизводительной визуализации на основе микрофлюидных устройств. Ограничения таких подходов заключаются в том, что (i) их сложно и дорого разрабатывать для неспециализированных лабораторий и (ii) они идеально подходят для высокопроизводительного скрининга с низким разрешением, но меньше для длительной интервальной съемки или высокого разрешения. визуализации, так как эмбрионы, как правило, не иммобилизованы [20, 21, 27, 28]. Подходы, основанные на 3D-печатных штампах, такие как наши, гораздо более гибкие и простые в применении в любой лаборатории, либо с использованием собственного 3D-принтера, либо, как мы это сделали, за счет аутсорсинга печати с низкими затратами. Недавно был опубликован протокол подготовки нескольких образцов для долгосрочной покадровой визуализации с использованием светового флуоресцентного микроскопа (LSFM) [29].]. Однако количество эмбрионов, которые можно визуализировать одновременно, было ограничено пятью из-за специфического монтажа образца, обусловленного ортогональным расположением объективов в таких системах. В принципе, наша 3D-штамповка может быть объединена с недавно разработанной LSFM, которая не основана на ортогональных объективах и, таким образом, может использовать классический метод установки покровных стекол или чашек Петри [30].

Выводы

В заключение отметим основные преимущества нашего напечатанного на 3D-принтере штампа перед существующими:

1. (я)

   количество и узкое расположение μ-лунок позволяют уменьшить количество перемещений столика и визуализировать множество эмбрионов одновременно (до 44 в нашем случае).

2. (ii)

   улучшено временное разрешение во время покадровой съемки нескольких положений.

3. (iii)

   специально разработанная форма μ-лунки поддерживает переднезаднюю ось эмбриона параллельно покровному стеклу и, таким образом, позволяет уменьшить размер Z-стека, время экспозиции, фотообесцвечивание и фототоксичность, а также переориентацию изображения при постобработке и для улучшения отношения сигнал/шум.

4. (4)

   снижение концентрации LMPA до 0,3% дает эмбриону больше свободы для роста и изменения формы [14, 15], оставаясь при этом достаточно иммобилизованным.

5. (в)

   Полуавтоматическая визуализация

   и последующая обработка образцов, включая генотипирование, значительно облегчаются организацией в 2D системе координат.

Методы

Разведение рыбок данио и трансгенные линии

Животные, использованные в этом исследовании, были получены путем собственного разведения в виварии Франкфуртского университета им. Правление Дармштадта). Взрослых рыбок данио содержали в стандартных условиях, а эмбрионы стадировали в соответствии с Kimmel et al. (1995). Трансгенные линии TG (-8,0CLDNB: LyneGFP) ^ZF106 ( CLDNB: GFP ) и TGBAC (CXCR4B: H3B-RFP) ¹⁵¹⁵ (H3B-RFP) ^{115 BSCR (H3B-RFP) 115 (H3B-RFP) 11. ранее [31, 32].}

Дизайн и подготовка 3D-штампа

Для моделирования негатива среднего эмбриона рыбки данио между 24 и 96 часами оплодотворения были измерены размеры различных эмбриональных структур на соответствующих стадиях эмбрионов:

1. (я)

   Эмбрион: длина/ширина (X, Y)

2. (ii)

   Желточный мешок: диаметр (по XY) и глубина (по Z)

3. (iii)

   Ствол: длина/ширина/глубина (X, Y, Z)

С помощью «3D Builder» Microsoft была собрана одна μ-лунка путем преобразования основных форм, таких как куб, сфера и клин. После этого располагали максимальное количество μ-лунок, умещающихся в круг диаметром 20 мм. Затем коммерческий партнер выполнил 3D-печать с использованием экструзионного принтера Formlabs «Form1+» с фотополимерным материалом Formlabs «Tough». Используя этот материал, можно печатать структуры с максимальным разрешением 25x50x100 мкм, что необходимо для захвата сложных деталей эмбриональной морфологии. Для облегчения обращения оцинкованный винт с потайной головкой размером 8 × 20 мм (DIN7991) был прикреплен к обратной стороне распечатки с помощью суперклея (рис. 1г).

Приготовление агарозной заливки

Штампы очищали от пыли и других частиц с помощью 70% этанола и сжатого воздуха. Раствор 1% агарозы (масса/объем) был приготовлен в чистой бутылке с синей крышкой объемом 100 мл путем растворения 200 мг агарозы в 20 мл E3 в микроволновой печи. Затем 650 мкл этого раствора наносили пипеткой на 1 мл на покровное стекло (Ø 20–21 мм) 35-мм чашки для визуализации (например, µ-чашка ibidi или микролунка MatTek, см. список материалов). Штамп аккуратно помещали на него (рис. 3a-b) и тщательно регулировали его положение, чтобы оно находилось в центре покровного стекла. Затем чашку осторожно вращали, чтобы распределить избыток агарозы по всей поверхности чашки, чтобы стабилизировать отпечаток после полимеризации.

Рис. 3

Процедура штамповки. a Чистая поверхность штампа b Удаление 3D-штампа с полимеризованной агарозной модели с помощью препарационной иглы c Готовая к использованию монтажная модель

Изображение в натуральную величину

► Если при погружении пипетки появляются пузырьки наконечник в 1% раствор агарозы, раствор слишком горячий. Подождите, пока не перестанут или почти не перестанут появляться пузырьки.

Затем агарозе давали возможность полимеризоваться в течение ~ 30 мин. Для удаления штампа между штампом и полимеризованной агарозой просовывали чистую препаративную иглу (рис. 3б), после чего удаляли штамп, удерживая чашку на месте и осторожно, но быстро поднимая ее. При необходимости пузырьки воздуха, появляющиеся между покровным стеклом и агарозным отпечатком, удаляли проколом препаративной иглой. Монтажную повязку (рис. 3в) либо использовали сразу, либо хранили при 4 °С в течение нескольких дней (с закрытой крышкой).

Приготовление среды для заливки

Два раствора агарозы с низкой температурой плавления (LMPA) были приготовлены в чистых 100 мл флаконах с синей крышкой путем растворения 60 мг и 100 мг LMPA в 16 мл E3 в микроволновой печи (0,375% и 0,625% , соответственно). Для каждой штампованной модели готовили 2 аликвоты по 1,6 мл в пробирках объемом 2 мл для каждой концентрации LMPA и помещали в нагревательный блок, отрегулированный до 41 °C. Для живой визуализации было добавлено 400 мкл трикаина 4,2 мг / мл (25X), чтобы эмбрионы оставались анестезированными во время сеанса визуализации. Таким образом, конечные концентрации LMPA составляли 0,3% и 0,5% соответственно. LMPA, содержащий трикаин, готовили свежим для каждого сеанса монтажа.

Монтаж

Перед монтажом качество оттиска проверяли под стереомикроскопом и при необходимости корректировали деформацию одиночной мю-лунки с помощью препарационной иглы. Поскольку контуры штампа становятся прозрачными при добавлении LMPA и чтобы можно было по-прежнему находить эмбрионы для выравнивания, контраст освещения и зеркало основания проходящего света были отрегулированы, чтобы снова увидеть μ-лунки (рис. 4a-c и Дополнительный файл 2: фильм S2).

Рис. 4 91 ). внутренняя лунка и монтажная площадка (2) одиночная лунка μ (3) внешняя лунка. См. также фильм S2

Изображение полного размера

Эмбрионы были анестезированы в чашке Петри, в которой они росли, с добавлением 4 или 5 капель 4,2 мг/мл трикаина (40 мкг/мл в E3), добавленных за 4–5 мин до использования. . Для монтажа отпечаток сначала осторожно заполнили от края (рис. 4а и дополнительный файл 2: фильм S2) 500 мкл 0,3% LMPA. Затем 44 эмбриона (для штампа размером 44 мк-лунки) были собраны из чашек Петри с помощью стеклянной пипетки Пастера (дополнительный файл 2: фильм S2). Чтобы свести к минимуму количество жидкости, добавляемой в LMPA, эмбрионам давали опуститься на поверхность раздела воздух-жидкость и сразу добавляли по одной капле к жидкому LMPA в штампованной модели.

Каждый эмбрион перемещали в отдельную мю-лунку с помощью иглы для подготовки. Желток располагался внутри полусферической структуры каждой лунки, а хвост выровнялся горизонтально по форме лунки (рис. 5 и фильм S2). LMPA давали полимеризоваться в течение примерно 40 минут. Для покадровой записи продолжительностью более 1 часа сверху осторожно добавляли 1 мл 0,5% LMPA и оставляли для полимеризации еще на 10 минут для стабилизации структуры.

Рис. 5

Установленные эмбрионы и эмбрионы, выровненные по хвосту (9из 44). Полосатые линии указывают на горизонтальное выравнивание хвоста.

Полноразмерное изображение

Скорость полимеризации LMPA имеет решающее значение и не должна быть слишком быстрой, чтобы дать достаточно времени для размещения и ориентации каждого эмбриона в μ-лунке. Температура в помещении должна быть около 23 °C. Для неопределенного времени ориентации эмбриона можно использовать более высокую комнатную температуру или нагревательный мат для террариума с напряжением 5 В (при максимальной температуре около 38 °C). Для этого в середине нагревательного мата сначала нужно прорезать отверстие диаметром с тарелку. Для монтажа мат следует поместить на предметный столик стереомикроскопа с чашкой в ​​отверстии.

Особое внимание следует уделить добавлению 0,5% LMPA поверх 0,3% LMPA для цейтраферной визуализации. LMPA по-прежнему будет очень хрупким. Сначала нанесите 0,5% LMPA на внешнюю лунку, затем осторожно поднимите уровень.

Установка для визуализации

Чашку помещали на держатель образца перевернутого конфокального микроскопа с вращающимся диском так, чтобы эмбрионы выровнялись по оси Y предметного столика микроскопа. Затем столик переместили, чтобы поместить эмбрион в положение 01 (P01, верхнее левое положение) прямо над объективом (рис.  6а).

Рис. 6

Настройка визуализации. a Предметный столик расположен на эмбрионе в позиции 1 (P01 — верхний левый угол) b Определение области интереса и уточнение фокуса в светлом поле. c Навигация по мю-лункам с помощью пользовательского луночного планшета. Пурпурный хорошо актуален. Черные лунки используются для калибровки планшета с лунками

Полноразмерное изображение

Следующие шаги описывают процедуру на полностью моторизованной системе с вращающимся диском Nikon-Ti с использованием NIS5.0, но их можно выполнить с помощью любого коммерческого программного обеспечения:

1. 1.

   Определение позиций (опция a или b )

   1. а.

      Список предопределенных точек в XY

      • Переместить сцену на P01 (рис. 6а)

      • Определить многоточечный список («Пользовательское определение многоточечной» в NIS 5.0) с использованием фиксированных расстояний (dX и dY) между эмбрионами

      • dX/dY = 3450 / 1280 мкм

      • Сфокусируйте P01 и сместите все точки в Z

      • Сохраните список, чтобы иметь возможность повторно использовать его в будущем эксперименте.

Для повторного использования ранее существовавшего списка точек: загрузите список, переместите его в P01, наведите на него фокус и сместите все точки по осям X, Y и Z, чтобы выровнять все точки по отношению к P01.

1. б.

   Индивидуальный луночный планшет

1. 2.

   Уточнить позиции

2. 3.

   Начать визуализацию

Поиск

Для дальнейших экспериментов, таких как генотипирование, эмбрионы извлекали из агарозы в той же последовательности, в которой они были изображены (змейка за колонкой, рис. 2f-f”). Для этого к области головы эмбриона направляли стеклянную пипетку и применяли легкое давление до тех пор, пока эмбрион не был осторожно всосан в стеклянную пипетку (рис. 7а). Затем каждый эмбрион помещали в одну пробирку с 8-пробирочной полоской для ПЦР и лизировали для извлечения геномной ДНК. Затем проводили генотипирующую ПЦР и анализировали с помощью гель-электрофореза с использованием 8-кратной многоканальной пипетки. При использовании 34-луночного гребня кончики пипеток достигают каждой второй лунки агарозного геля. Заполняя лунки в шахматном порядке (смещение на 1), можно загрузить 4 × 8 лунок в один ряд (рис. 2f”’). Поскольку каждый эмбрион имеет определенное положение, легко связать каждый генотип с соответствующими данными изображения (рис. 2f-f’’). Поскольку одно несоответствие могло бы испортить весь эксперимент, что привело бы к сдвигу рамки однозначного соответствия, это очень важная особенность. Чашку для визуализации можно использовать несколько раз. Для очистки удалите слой агарозы из чашки с помощью небольшой ложки или иглы для подготовки (рис. 7b) и осторожно протрите его безворсовой тканью, смоченной в этаноле.

Рис. 7

Извлечение эмбрионов. a Стрелки указывают на надрезы, указывающие места, где пипетка была введена в агарозу для извлечения эмбрионов b Удаление слоя агарозы с помощью иглы для подготовки

Изображение в натуральную величину

Расчеты смещения

Многоточечные координаты трех независимые эксперименты, каждый с информацией о 39 точках и координатах по осям X, Y и Z, были сохранены и использованы для демонстрации точности монтажа (дополнительный файл 3: набор данных S3). За каждый набор 39точки глобальные средние X, Y и Z были рассчитаны и использованы в качестве эталонов для расчета расстояния. Для графического представления использовался ggplot2 для R [33].

1. 1.

   Вычислить глобальные средние

$$ Ссылка(X)={\upmu}_{\mathrm{X}}={\mathbf{X}}_{\mathbf{0}} $$

$$ Ссылка(Y)={\ upmu}_{\mathrm{Y}}={\mathbf{Y}}_{\mathbf{0}} $$

$$ Ссылка(Z)={\upmu}_{\mathrm{Z}}={\mathbf{Z}}_{\mathbf{0}} $$

1. 2.

   Вычислить смещение

$$ \boldsymbol{Offset}{\left(\mathrm{X}\right)}_{\mathrm{n}}={\mathrm{X}}_{\mathrm{n}} -{\mathrm {X}}_0 $$

$$ \boldsymbol{Offset}{\left(\mathrm{Y}\right)}_{\mathrm{n}}={\mathrm{Y}}_{\mathrm{ п}}-{\mathrm{Y}}_0 $$

$$ \boldsymbol{Offset}{\left(\mathrm{Z}\right)}_{\mathrm{n}}={\mathrm{Z}}_{\mathrm{n}} -{\mathrm {Z}}_0 $$

Материалы

Описание	Компания	Каталожный №
мю-тарелка	Там же	81 218–200
Печать	Напечатано на 3D-принтере Formlabs Form1+. Смола = Formlabs ‘Tough’ фотополимер. Разрешение = 25x50x100 мкм	–
Иглы для подготовки	ВВР	USBE5470
Пипетки Пастера	Рот	4518
Резиновая или силиконовая груша	ВВР	612–2327
Микропробирки 2 мл	Сарштедт	2691
Нагревательный блок	ПекЛаб	HX2
Микроволновая печь	Северин	MW7849
Стереомикроскоп	Лейка	M165FC
База проходящего света	Лейка	ЦРТ36
агароза	Сигма	А9539
Легкоплавкая агароза	Рот	6351. 2
16% формальдегида (масса/объем), без метанола	Термо Фишер	28 908
Трикаина метан сульфонат	Сигма	А5040
NaCl	Рот	9265,2
KCl	Рот	P017.1
CaCl 2	Рот	886,1
MgSO 4 *7H 2 0	Рот	Т888. 2
Винт с потайной головкой DIN7991, 8 × 20 мм	Дрессельхаус (Хорнбах)	7 662 389
Суперклеевая пипетка Blitzschnell	УХУ (bueroshop24)	509 141
10X П-АПО ƛ/0,45/4,0	Никон	MRD00105
20X APO LWD ƛ-S/0,95/0,95	Никон	MRD77200
40X APO LWD ƛ-S/1,15/0,6	Никон	MRD77410
Затмение Ти-Е	Никон	МЭА53100
Моторизованный XY-стол	Никон	МХТИМОТ-Э
Пьезо Z-стол (диапазон 300 мкм)	Никон	МХПЬЕЗОЗТ
Универсальный держатель образцов	Никон	MH00555001020
CSU-W1	Никон	БИО1
ЗИЛА Плюс	Никон	БИО4

Наличие данных и материалов

Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью и ее дополнительные информационные файлы.

Сокращения

dX:

Расстояние по оси X

ДГ:

Расстояние по Y

Э1–5:

Эпизоды 1–5

EDF:

Увеличенная глубина резкости

Поле обзора:

Поле зрения

HPF:

часов после оплодотворения

LMPA:

Агароза с низкой температурой плавления

ЛСФР:

Световой флуоресцентный микроскоп

МИП:

Проекция максимальной интенсивности

НМ:

Нейромаст

P01:

Позиция 1

ПЛЛ:

Задняя боковая линия

ПЛЛП:

Зачаток задней боковой линии

Серийный номер:

Отношение сигнал/шум

Микролунка:

Микролунка

Ссылки

1. «>

   Торн К. Краткое руководство по световой микроскопии в клеточной биологии. Мол Биол Селл. 2016;27(2):219–22.

   КАС
   Статья

   Google ученый

2. Фишер Р.С., Ву Ю., Канчанавонг П., Шрофф Х., Уотерман К.М. Микроскопия в 3D: набор инструментов биолога. Тенденции клеточной биологии. 2011;21(12):682–91.

   КАС
   Статья

   Google ученый

3. Мавракис М., Пурки О., Лекуит Т. Освещение механизмов развития: как флуоресцентная визуализация возвестила новую эру. Разработка. 2010;137(3):373–87.

   КАС
   Статья

   Google ученый

4. Huisken J, Stainier DYR. Методы микроскопии селективного плоского освещения в биологии развития. Разработка. 2009; 136 (12): 1963–75.

   КАС
   Статья

   Google ученый

5. «>

   Дэвидсон Л.А., Баум Б. Создание волн: взлеты, падения и подъемы количественной биологии развития. Разработка. 2012;139(17):3065–9.

   КАС
   Статья

   Google ученый

6. Ритчер Дж. Характеристика биологических процессов с помощью автоматизированного анализа изображений. Анну Рев Биомед Инж. 2010;12:315–44.

   КАС
   Статья

   Google ученый

7. Megason SG, Fraser SE. Оцифровка жизни на уровне клетки: высокопроизводительная лазерная сканирующая микроскопия и анализ изображений для полной визуализации развития. Мех Дев. 2003;120(11):1407–20.

   КАС
   Статья

   Google ученый

8. Келлер П.Дж., Шмидт А., Виттбродт Дж., Штельцер Э. Реконструкция раннего эмбрионального развития рыбок данио с помощью сканирующей световой микроскопии. Наука. 2008;322(5904):1065–69. https://doi.org/10.1126/science.1162493.

   КАС
   Статья

   Google ученый

9. Beis D, Stainier DYR. Биология клеток in vivo: следуя тренду рыбок данио. Тенденции клеточной биологии. 2006;16(2):105–12.

   КАС
   Статья

   Google ученый

10. Weber M, Mickoleit M, Huisken J. Многослойный монтаж для долговременной световой микроскопии листового данио. J Vis Exp. 2014;84:e51119.

    Google ученый

11. Mickoleit M, Schmid B, Weber M, Fahrbach FO, Hombach S, Reischauer S, et al. Реконструкция с высоким разрешением бьющегося сердца рыбки данио. Нат Методы. 2014;11(9):919–22.

    КАС
    Статья

    Google ученый

12. Монтеро Х-А, Хайзенберг С-П. Динамика гаструляции: клетки смещаются в фокус. Тенденции клеточной биологии. 2004;14(11):620–7.

    КАС
    Статья

    Google ученый

13. Хёкендорф Б., Тумбергер Т., Виттбродт Дж. Количественный анализ эмбриогенеза: перспективы световой микроскопии. Ячейка Дев. 2012;23(6):1111–20.

    Артикул

    Google ученый

14. Campinho P, Lamperti P, Boselli F, Vermot J. Трехмерная микроскопия и методология анализа изображений для картирования и количественного определения ядерных позиций в тканях с приблизительно цилиндрической геометрией. 373. Фил Транс Р. Соц Б. https://doi.org/10.1098/рстб.2017.0332.

    Артикул

    Google ученый

15. Доноу С., Ким С., Экставур С.Г. Высокопроизводительная визуализация эмбрионов в микролунках в режиме реального времени с использованием модульной системы крепления образцов. Биология открытая. 2018;7:био031260. https://doi.org/10.1242/bio.031260. Опубликовано 9 июля 2018 г.

    Статья

    Google ученый

16. Виттбродт Дж. Н., Либель У., Гериг Дж. Создание инструментов ориентации для автоматизированного анализа скрининга рыбок данио с использованием настольной 3D-печати. БМС Биотехнология. 2014;14(1):36.

    Артикул

    Google ученый

17. Yu T, Jiang Y, Lin S. Трехмерный (3D) печатный шаблон для высокопроизводительного массива эмбрионов рыбок данио. J Vis Exp. 2018;(136):e57892. https://doi.org/10.3791/57892.

18. Гизен А., Дамбли-Шодьер С. Микрокосмос боковой линии. Гены Дев. 2007;21(17):2118–30.

    КАС
    Статья

    Google ученый

19. Кауфман К.К., Уайт Р.М., Зон Л.И. Химический генетический скрининг эмбрионов рыбок данио. Нат Проток. 2009;4(10):1422–32.

    КАС
    Статья

    Google ученый

20. Пулак Р. Инструменты для автоматизации визуализации личинок рыбок данио. Методы. 2016;96:118–26.

    КАС
    Статья

    Google ученый

21. Вилхаувер Э.М., Али С., Аль-Афанди А., Блом М.Т., Рикеринк М.Б.О., Поэльма С. и др. Развитие эмбрионов рыбок данио в микрожидкостной проточной системе. Лабораторный чип. 2011;11(10):1815–24.

    КАС
    Статья

    Google ученый

22. Херрген Л., Шретер К., Баярд Л., Оутс А.С. Покадровая визуализация развития рыбок данио с несколькими эмбрионами. Методы Мол Биол. 2009; 546: 243–54.

    Артикул

    Google ученый

23. Суинберн И.А., Мосалиганти К.Р., Грин А.А., Мегасон С.Г. Улучшенная долгосрочная визуализация эмбрионов с генетически кодируемым α-бунгаротоксином. ПЛОС Один. 2015;10(8):e0134005.

    Артикул

    Google ученый

24. Hirsinger E, Steventon B. Универсальный метод крепления для долгосрочной визуализации развития рыбок данио. J Vis Exp. 2017;(119):e55210. https://doi.org/10.3791/55210.

25. Masselink W, Wong JC, Liu B, Fu J, Currie PD. Недорогие силиконовые модели для визуализации эмбрионов и личинок рыбок данио. данио. 2014;11(1):26–31.

    Артикул

    Google ученый

26. Алессандри К., Андрик Л., Фейе М., Бикфалви А., Нассой П., Речер Г. Универсальная камера для 3D-печати для микроскопии для многомерных изображений, UniverSlide. Научный доклад 2017; 7: 42378.

    КАС
    Статья

    Google ученый

27. Chronis N. Микрочипы для червей: микроинструменты для биологии C. elegans. Лабораторный чип. 2010;10(4):432–7.

    КАС
    Статья

    Google ученый

28. Crane MM, Chung K, Stirman J. Lu H. Фенотипирование, визуализация и скрининг многоклеточных организмов с помощью микрофлюидики. Лабораторный чип. 2010;10(12):1509–17.

    КАС
    Статья

    Google ученый

29. Daetwyler S, Günther U, Modes CD, Harrington K, Huisken J. Получение изображений SPIM с несколькими образцами, обработка и анализ роста сосудов у рыбок данио. Разработка. 2019;146:6.

    Артикул

    Google ученый

30. Power RM, Huisken J. Руководство по флуоресцентной микроскопии светового листа для многомасштабной визуализации. Нат Методы. 2017;14(4):360–73.

    КАС
    Статья

    Google ученый

31. Хаас П., Гилмор Д.Т. Передача сигналов хемокинов опосредует самоорганизующуюся миграцию тканей в боковой линии рыбок данио. Ячейка Дев. 2006;10(5):673–80.

    КАС
    Статья

    Google ученый

32. Якулов Т.А., Тодкар А.П., Сланчев К., Вигель Дж., Бона А., Гросс М. и другие. CXCL12 и MYC контролируют энергетический обмен, чтобы поддерживать адаптивные реакции после повреждения почек. Нац коммун. 2018;9(1):3660.

    Артикул

    Google ученый

33. Уикхем Х. ggplot2. Спрингер; 2016. 1 с.

34. Уикхем Х., Хестер Дж., Оомс Дж. xml2: Анализ XML [Интернет]. CRAN.R-project.org. 2018 [цитировано 3 апреля 2019 г.]. Доступно по адресу: https://CRAN.R-project.org/package=xml2.

35. R Основная команда. R: язык и среда для статистических вычислений [интернет]. www.R-project.org. Вена, Австрия; 2018. Доступно по адресу: https://www.R-project.org/. [цитировано 3 апреля 2019 г.]

Ссылки на скачивание

Благодарности

Мы благодарны Дениз Вернер и Торе Диттрих за отличный уход за рыбками. Особая благодарность Кристине Моленде, которая использовала этот протокол и помогла ему усовершенствовать его. Кроме того, мы благодарим Андреаса Эберта, Феликса Гродена и Дмитрия Баулина за тщательное тестирование метода и Immersive Boardgames (Immersive Boardgames, 2018) за отличное качество печати и короткие сроки поставки.

Финансирование

Эта работа была поддержана Deutsche Forschungsgemeinschaft (номер проекта DFG-SPP1782 LE2681 для V.L. и INST 161/896-1 FUGG для V.L.). Финансирующие организации не участвовали ни в разработке исследования, ни в сборе, анализе и интерпретации данных, ни в написании рукописи.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Кафедра биологии развития позвоночных, Институт клеточной биологии и неврологии, Университет им. Гёте, Max-von-Laue-Str. 13, 60438, Франкфурт-на-Майне, Германия

   Дэвид Саймон Кляйнханс и Вирджини Лекоди

Авторы

1. Дэвид Саймон Кляйнханс

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

2. Virginie Lecaudey

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

Contributions

DSK спроектировала исследование, провела эксперименты и анализ результатов. VL предоставила инфраструктуру и финансирование для проведения экспериментов. DSK и VL написали окончательный вариант рукописи. Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Автор, ответственный за переписку

Виржини Лекоди.

Декларация этики

Одобрение этики и согласие на участие

Животные, использованные в этом исследовании, были получены путем собственного разведения в виварии Франкфуртского университета им. Региональный совет Дармштадта).

Согласие на публикацию

Не применимо.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Примечание издателя

Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Дополнительная информация

12896_2019_558_MOESM1_ESM.gif

: Дополнительный файл 1: Фильм S1. Замедленная съемка с несколькими позициями. В фильме показана многопозиционная многоточечная (интервал 15 ч / 10 мин) двухканальная Z-проекция конфокальных Z-стеков примерно из 50 срезов (расстояние 2,5 мкм). Два поля зрения были сшиты для каждого эмбриона.

12896_2019_558_MOESM2_ESM.gif

: Дополнительный файл 2: Фильм S2. Процедура монтажа. Видео разделено на 5 последовательных серий. (E1) Добавить заливочную среду в агарозный слепок (E2) Отрегулировать световой путь, чтобы μ-лунки снова стали видны (E3) Переместить заливочную чашку в сторону и собрать эмбрионы (E4) Поместить эмбрионы в центр заливочной чашки (5) Распределить эмбрионы.

12896_2019_558_MOESM3_ESM.zip

: Дополнительный файл 3: Набор данных S3. Многоточечные координаты. Отдельные координаты представляют центр каждого соответствующего органа в X, Y и Z, как это воспринимается с помощью cldnb:lyn-gfp трансгенных эмбрионов. Данные предоставляются в виде файлов «.xml», собственного формата данных списка точек NIS-Elements. Для разбора файлов и обработки данных использовался R [34][35]. Документация с соответствующими комментариями кода представлена ​​в виде ‘.html и ‘. RMD’ файлы.

Права и разрешения

Открытый доступ Эта статья распространяется в соответствии с условиями международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное использование, распространение, и воспроизведение на любом носителе, при условии, что вы укажете автора(ов) оригинала и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете, были ли внесены изменения. Отказ от права Creative Commons на общественное достояние (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) применяется к данным, представленным в этой статье, если не указано иное.

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Методы монтажа датчика вибрации

Пятница, 01 мая 2020 г.

Частотная характеристика / методы монтажа
Точность высокочастотной характеристики напрямую зависит от метода монтажа, выбранного для датчика.

Как правило, чем больше площадь контакта установленной поверхности между датчиком и поверхностью машины, тем точнее будет ваша высокочастотная характеристика. Высокочастотный отклик основан на указанном датчике, а также способе крепления (вместе как система).

Датчики с креплением на шпильке (или крепление с эпоксидной смолой ) часто могут использовать все возможности высокочастотного измерения датчика, поскольку этот метод максимизирует контакт поверхности датчика с машиной.

И наоборот, датчик, установленный на наконечнике зонда, имеет очень небольшую площадь контакта с поверхностью машины и обеспечивает очень низкую точность на высоких частотах выше 500 Гц (30 000 циклов в минуту).

Низкочастотная характеристика может быть точно получена с помощью всех нижеприведенных методов, поскольку низкая частота не зависит от резонанса системы крепления датчика и метода крепления. Способность измерять низкочастотные вибрации будет зависеть от указанной способности датчика измерять заданную низкую частоту. Это не зависит от выбранного метода монтажа.

В следующей таблице приведены общие рекомендации по доступным методам монтажа и соответствующим ожидаемым высокочастотным характеристикам*:

*в зависимости от указанной высокочастотной характеристики отдельных датчиков

____________________________

CTC является мировым лидером в разработке и производстве промышленных акселерометров и пьезопреобразователей скорости , датчиков вибрации 4-20 мА и наборов датчиков приближения , , а также все соответствующие монтажные детали , кабели и разъемы, а также распределительные коробки . Наши продукты обеспечивают эффективный мониторинг вибрации для профилактического обслуживания в самых разных отраслях промышленности. Обслуживаемые отрасли включают цементную, горнодобывающую, нефтехимическую, производство продуктов питания и напитков, автомобилестроение, сталелитейную, ветряную, бумажную и целлюлозную промышленность, производство электроэнергии, очистку воды и сточных вод, фармацевтику, больницы, розлив и многое другое. Наша миссия — предлагать максимально широкий ассортимент акселерометров и виброаппаратуры, совместимых со сборщиками данных и системами онлайн-мониторинга, а также инструменты для установки.

Линейка продуктов CTC включает оборудование для анализа вибрации для тяжелой промышленности. На всю продукцию CTC распространяется наша безусловная пожизненная гарантия. Если какой-либо продукт CTC выйдет из строя, мы отремонтируем или заменим его бесплатно.

Линейка PRO от CTC предлагает самые прочные и надежные в мире комплекты бесконтактных датчиков, включая драйверы, датчики, удлинительные кабели и кожухи драйверов для круглосуточной защиты критически важного оборудования в самых сложных промышленных условиях. Наборы бесконтактных датчиков CTC PRO Line совместимы со всеми основными сборщиками данных. На продукцию PRO Line распространяется наша лучшая в своем классе пожизненная гарантия на материалы и качество изготовления.

Линейка TMP включает оборудование для анализа вибрации для исследований и разработок. На всю продукцию TMP распространяется пятилетняя гарантия на материалы и качество изготовления стандартных датчиков и двухлетняя гарантия на все аксессуары, кабели, разъемы, а также изделия, изготовленные по индивидуальному заказу и под собственной торговой маркой.

ПОЛИТИКА ОТМЕНЫ:
Товары со склада, изготавливаемые на заказ и под собственной торговой маркой подлежат бесплатной отмене только в случае отмены в течение 24 часов с момента ввода заказа.

Через 24 часа после ввода заказа:

• Для продуктов со склада взимается комиссия за отмену в размере 25%
• При изготовлении продукции под заказ и под собственной торговой маркой взимается комиссия за отмену в размере 50%

Индивидуальные продукты не подлежат отмене в любое время после размещения заказа.

Если вы хотите отменить заказ, обратитесь к торговому представителю CTC. Отметка времени получения вашего электронного письма с запросом на отмену будет учитываться в зависимости от того, соответствует ли ваш запрос окну бесплатной отмены.

ПОЛИТИКА ВОЗВРАТА:
Все товары со склада могут быть возвращены за 25% комиссионный сбор, если они будут возвращены в новом и неиспользованном состоянии в течение 90 дней с момента отправки.

Товары, изготовленные на заказ и под собственной торговой маркой , подлежат 50% возмещению, если они будут возвращены в новом и неиспользованном состоянии в течение 90 дней с момента отгрузки.

Индивидуальные продукты котируются и изготавливаются специально в соответствии с требованиями заказчика, которые могут включать в себя полностью индивидуальный дизайн продукта или версии стандартных продуктов под частной маркой для OEM-клиентов. Заказанные товары не подлежат отмене, возврату и возмещению.

ПОЛИТИКА ОТМЕНЫ И ВОЗВРАТА СРЕДСТВ ДЛЯ СРОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ:
Все срочные заказы CTC не подлежат отмене и возврату.

Назад к архиву блога

Техника монтажа Ранчо по Илизарову. Предварительный отчет

Сравнительное исследование

. 1992 июль; (280): 104-16.

SA Зеленый
¹
, Н. Л. Харрис, Д. М. Уолл, Дж. Ишканян, Х. Маринов

принадлежность

• ¹ Служба лечения проблемных переломов, Медицинский центр Rancho Los Amigos, Дауни, Калифорния.

• PMID:

  1611729

Сравнительное исследование

S A Green et al.

Clin Orthop Relat Relat Res.

1992 июль

. 1992 июль; (280): 104-16.

Авторы

SA Зеленый
¹
, Н. Л. Харрис, Д. М. Уолл, Дж. Ишканян, Х. Маринов

принадлежность

• ¹ Служба лечения проблемных переломов, Медицинский центр Rancho Los Amigos, Дауни, Калифорния.

• PMID:

  1611729

Абстрактный

Для улучшения переносимости имплантата и мышечной функции, связанной с циркулярной внешней фиксацией, авторы заменили расходящиеся титановые штифты на натянутые стальные проволоки, используемые для крепления аппарата Илизарова на конечности. Первые десять пациентов, получавших полуштифты, сравнивались с последними десятью пациентами, получавшими лечение с помощью натянутых спиц. Хотя условия не были точно сопоставимы, группа с полуштифтом показала улучшение по сравнению с группой с проволокой в ​​таких категориях, как время фиксации, сепсис в месте имплантации, диапазон движений в суставах, потребность в обезболивающих препаратах и ​​способность к передвижению. Полуштифтовые крепления требуют специальных методов для успешного применения.

Похожие статьи

• Метод Илизарова: техника Ранчо.

  Зеленый SA.
  Грин СА.
  Ортоп Клин Норт Ам. 1991 окт; 22 (4): 677-88.
  Ортоп Клин Норт Ам. 1991.

  PMID: 1

  5

• Жесткость полуштифтов аппарата Илизарова.

  Калхун Дж. Х., Ли Ф., Бауфорд В.Л., Леман Т., Ледбеттер Б.Р., Лоури Р.
  Калхун Дж. Х. и соавт.
  Булл Хосп Jt Дис. 1992 Лето; 52(1):21-6.
  Булл Хосп Jt Дис. 1992.

  PMID: 1422438

• Круглые рамки внешней фиксации с расходящимися полуштифтами: пилотное биомеханическое исследование.

  Ленарц С., Бледсо Г., Уотсон Дж. Т.
  Ленарц С. и соавт.
  Clin Orthop Relat Relat Res. 2008 г., декабрь; 466 (12): 2933-9. doi: 10.1007/s11999-008-0492-0. Epub 2008, 18 сентября.
  Clin Orthop Relat Relat Res. 2008.

  PMID: 18800214
  Бесплатная статья ЧВК.

• Опыт работы с устройством Orthofix для удлинения конечностей.

  Прайс КТ Манн JW.
  Прайс КТ и др.
  Ортоп Клин Норт Ам. 1991 окт; 22 (4): 651-61.
  Ортоп Клин Норт Ам. 1991.

  PMID: 1

  3

  Обзор.

• Краткая история удлинения конечностей.

  Береза ​​JG.
  Береза ​​ЖГ.
  J Pediatr Orthop. 2017 Сентябрь;37 Дополнение 2:S1-S8. дои: 10.1097/BPO.0000000000001021.
  J Pediatr Orthop. 2017.

  PMID: 28799987

  Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Лечение инфицированных несращений с сегментарными дефектами с помощью рельсовой системы фиксации.

  Мудиганти С., Даолагупу А.К., Сипани А.К., Дас С.К., Дхар А., Гогой П.Дж.
  Мудиганти С. и др.
  Стратегии Trauma Limb Reconstr. 2017 апр;12(1):45-51. doi: 10.1007/s11751-017-0278-6. Epub 2017 24 февраля.
  Стратегии Trauma Limb Reconstr. 2017.

  PMID: 28236034
  Бесплатная статья ЧВК.

• Стабильность на полуштифтовом интерфейсе на конструкциях внешней фиксации.

  Илиадис А.Д., Джайсвал П.К., Месвания Дж., Бланн Г., Гудье Д., Колдер П.
  Илиадис А.Д. и др.
  Стратегии Trauma Limb Reconstr. 2016 ноябрь;11(3):193-198. doi: 10.1007/s11751-016-0269-z. Epub 2016 13 октября.
  Стратегии Trauma Limb Reconstr. 2016.

  PMID: 27738975
  Бесплатная статья ЧВК.

• Реконструкция крупных диафизарных дефектов бедренной и большеберцовой костей аутологичной костью.

  Dumont CE, Exner UG.
  Дюмон К.Э. и соавт.
  Eur J Trauma Emerg Surg. 2009 фев; 35 (1): 17. doi: 10.1007/s00068-008-8224-4. Epub 2009 19 января.
  Eur J Trauma Emerg Surg. 2009.

  PMID: 26814526

• Эффективность модуля податливой полукруглой спицы Илизарова при лечении инфицированных несращений диафиза бедренной кости.

  Ханфур А. А., Эль-Сайед М.М.
  Ханфур А.А. и соавт.
  Стратегии Trauma Limb Reconstr. 2014 авг;9(2):101-9. doi: 10.1007/s11751-014-0199-6. Epub 2014 29 июля.
  Стратегии Trauma Limb Reconstr. 2014.

  PMID: 25070587
  Бесплатная статья ЧВК.

• Влияние несущей платформы на механическое поведение двух кольцевых фиксаторов Илизарова: натянутые спицы и полуштифты.

  Гессманн Дж., Цитак М., Джетткант Б., Шильдхауэр Т.А., Сейболд Д.
  Гессманн Дж. и соавт.
  J Orthop Surg Res. 2011 12 декабря; 6:61. дои: 10.1186/1749-799Х-6-61.
  J Orthop Surg Res. 2011.

  PMID: 22152699
  Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

определение метода монтажа | Английский словарь для учащихся

Смотрите также:

гора, траур, гора, альпинист

Collaborative Dictionary     English Cobuild

Чтобы добавлять слова в свой словарь, станьте участником сообщества Reverso или войдите в систему, если вы уже являетесь его участником.
Это просто и занимает всего несколько секунд:

Или зарегистрируйтесь традиционным способом

Новый метод крепления акселерометра для повышения производительности при акустических измерениях с колена | Журнал вибрации и акустики

Skip Nav Destination

Научно-исследовательские работы

Гоктуг С. Озмен,

Мохсен Сафаеи,

Лан Лан,

Омер Т. Инан

Информация об авторе и статье

Электронная почта: [email protected]

Электронная почта: [email protected]; [email protected]

Электронная почта: [email protected]

Электронная почта: [email protected]

Предоставлено Отделом контроля шума и акустики ASME для публикации в Journal of Vibration and Acoustics.

Дж. Виб. Акустика . Июнь 2021 г., 143(3): 031006 (11 страниц)

Номер статьи:
ВИБ-20-1194
https://doi.org/10.1115/1.4048554

Опубликовано в Интернете: 13 октября 2020 г.

История статьи

Получено:

29 апреля 2020 г.

Пересмотрено:

8 сентября 2020 г.

Принято:

9 сентября 2020 г.

Опубликовано:0027

13 октября 2020 г.

• Разделенный экран

• Просмотры

  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка

• PDF

• Делиться

  • MailTo
  • Твиттер
  • LinkedIn

• 
  Иконка Цитировать
  
  Цитировать

• Разрешения

• Поиск по сайту

Citation

Озмен Г. К., Сафаи М., Лан Л. и Инан О. Т. (13 октября 2020 г.). «Новый метод крепления акселерометра для повышения производительности при акустических измерениях с колена». КАК Я. Дж. Виб. Акустика . июнь 2021 г.; 143(3): 031006. https://doi.org/10.1115/1.4048554

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• КонецПримечание
• РефВоркс
• Бибтекс
• Процит
• Медларс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск

Abstract

В этом исследовании мы предлагаем новый метод крепления для улучшения характеристик акселерометра в полосе частот 50 Гц–10 кГц для измерения звука колена. Предлагаемый метод включает в себя тонкую двустороннюю клейкую ленту для крепления и прототип подложки, напечатанный на 3D-принтере. В нашей механической установке с электродинамическим встряхивателем измерения показали увеличение чувствительности акселерометра на 13 дБ в полосе частот 1–10 кГц, когда он был установлен с помощью крафт-ленты при усилии 2 Н, приложенном через ленту с низким коэффициентом трения. В качестве проверки концепции были записаны звуки коленей здоровых людей (n = 10). При приложении опорной силы наблюдались статистически значимые (p < 0,01) инкрементальные изменения центроида спектра, частот спада спектра и высокочастотного (1–10 кГц) среднеквадратичного (RMS) ускорения, в то время как низкое -частотное (50 Гц–1 кГц) среднеквадратичное ускорение осталось без изменений. Средние частоты спектрального центра и спада спектра увеличились с 0,8 кГц и 4,15 кГц до 1,35 кГц и 5,9 кГц.кГц соответственно. Среднее высокочастотное ускорение увеличилось с 0,45 мг _СКЗ до 0,9 мг _СКЗ при движении задним ходом. Мы показали, что опорная сила улучшает характеристики акселерометра при креплении с помощью строительной ленты и предложенного прототипа опоры. Этот новый метод может быть реализован в современных носимых системах для улучшения характеристик акселерометров при измерении звука в коленях.

Раздел выпуска:

Исследовательские статьи

Ключевые слова:

коленные звуки,
акустическое зондирование,
анализ вибрации,
биомедицинское оборудование,
неинвазивное биозондирование,
крепление акселерометра,
акустическая эмиссия,
материалов в вибрации и акустике,
датчики и приводы

Темы:

Акселерометры,
Колено,
Инженерные прототипы,
Акустика,
Клеи

1 Введение

Коленный сустав представляет собой модифицированный шарнирный сустав, состоящий из связок, таких как передняя крестообразная связка (ПКС) и задняя крестообразная связка, мениск, обеспечивающий структурную целостность колена при различных условиях механической нагрузки, а также жир и мягкие ткани. тканевые слои [1]. Будучи самым большим суставом, он является одной из самых сложных структур в организме человека и играет важную роль в облегчении повседневной деятельности, такой как ходьба и бег [2]. При такой деятельности травмы колена часто возникают у различных групп населения, включая спортсменов, военнослужащих и даже лиц, ведущих малоподвижный образ жизни, из-за отсутствия физических упражнений и низкой мышечной силы [2–4]. Ежегодно в Соединенных Штатах более 6 миллионов человек госпитализируются из-за травм, связанных с коленом, таких как разрывы мениска и разрывы передней крестообразной связки [5]. Травмы колена также являются одной из наиболее частых причин пропуска рабочего дня [6]. Большинству пациентов требуется реабилитация, а состояние коленного сустава обычно контролируется с помощью опросов пациентов, субъективного осмотра врачом или дорогостоящих методов визуализации [7]. Субъективные методы редко бывают точными, а изображения могут быть недоступны. Таким образом, объективный, точный и легкодоступный метод мониторинга состояния коленного сустава может иметь существенное значение.

Так, исследователи исследовали использование виброартографических сигналов, так называемых суставных звуков, в качестве средства расширения существующих методов мониторинга состояния коленного сустава [2]. Суставные звуки представляют собой акустический ответ на вибрации, связанные с суставной артикуляцией, и они используются для получения физиологических биомаркеров в различных биомедицинских и биомеханических приложениях, включая, помимо прочего, оценку здоровья колена [8–10]. Измеряя и записывая эти акустические характеристики колена, исследователи лучше понимают внутреннюю динамику сустава [11]. Существенная работа была посвящена разработке алгоритмов обработки сигналов и машинного обучения для обнаружения основной информации о здоровье колена, содержащейся в этих звуках [12,13]. Точность таких методов зависит от качества записи, на которое влияет производительность сенсорной системы [9].]; однако подход к зондированию и, в частности, интерфейс между датчиком и кожей еще не оптимизированы с научной точки зрения.

В качестве модальности акустического датчика в таких устройствах используются акселерометры или микрофоны [2,14–16]. По мере развития технологий производства и повсеместного распространения акселерометров с низким уровнем шума и высокой чувствительностью качество записи улучшалось [17–19]. Однако даже с учетом этих достижений запись звуков коленей была сложной задачей из-за низкого акустического уровня сигналов. Несоответствие акустического импеданса поверхности раздела кожа–воздух приводит к высокому уровню внутреннего отражения акустических сигналов [20]. Кроме того, кожа имеет частотно-зависимые характеристики демпфирования, и этот эффект демпфирования более заметен на более высоких частотах [21,22]. Такое демпфирование не позволяет записывать высокочастотный контент до 20 кГц [23]. Для захвата акустической информации в широкой полосе частот следует использовать широкополосный и малошумящий воздушный или контактный микрофон. Наша лаборатория ранее сравнила воздушные микрофоны и контактные микрофоны для измерения звука колена [17]. Было показано, что воздушные микрофоны более подвержены фоновому шуму, в то время как на контактные микрофоны влияет шум трения кожи. Обратите внимание, что в этом исследовании контактные микрофоны крепились к коже с помощью только клейкой ленты, которая прикреплялась поверх микрофона. Чтобы уменьшить фоновый шум, контактные микрофоны могут предложить более удобные характеристики восприятия и воспроизводимость с малошумным методом монтажа, при котором снижается шум трения [17].

В литературе описаны различные способы крепления акселерометров на коже. Шарк использовал гипоаллергенные медицинские пластыри для размещения акселерометра [24]. Чу и др. для крепления использовали специальную мягкую силиконовую резину с низким сопротивлением сдвигу и скользкой поверхностью [25]. Силиконовая резина была прикреплена к внешнему краю микрофона, а между кожей и резиной была использована стерильная хирургическая смазка. Маккой и др. используются клейкие ленты, которые крепятся сверху для фиксации акселерометров без какого-либо контроля формы лент и давления на акселерометры [2]. Декер и др. предложили использовать для этой цели цианоакрилат [26]. Двусторонние клейкие ленты использовались исследователями для акустических измерений в биомедицинских приложениях [27–29].]. Однако влияние метода крепления на характеристики акселерометра при измерении звука колена не изучалось в явном виде.

В этом исследовании мы предлагаем новый метод крепления акселерометров для получения звуков колена с улучшенным качеством в диапазоне частот 50 Гц–10 кГц. Выбор полосы частот определяется тем фактом, что (1) заявленные характеристики звука колена предполагают, что большая часть мощности находится ниже 10 кГц [17] и (2) полоса частот акселерометра, используемого в этом исследовании, составляет 10 кГц. . Мы предполагаем, что опорная сила может улучшить чувствительность акселерометра при измерении звука колена. Мы провели параметрическое исследование с пятью различными монтажными материалами и четырьмя различными подложками. Влияние уровня опорной силы на характеристики обнаружения также было исследовано на специально разработанной тестовой установке. Исследована вибрационная модель установки и проведено сравнение измерений с передаточной функцией, рассчитанной для модели. Результаты параметрического исследования легли в основу разработки прототипа, способного улучшить чувствительность акселерометров для измерения звуков коленного сустава. Экспериментальное исследование на людях было разработано для проверки результатов параметрического исследования и демонстрации улучшения характеристик распознавания с помощью специально разработанного прототипа подложки.

2 Методы

В этом разделе обсуждается методология, использованная в данном исследовании. Сначала представлены испытательные установки для параметрического исследования и их колебательная модель. Затем описываются детали конструкции поддерживающего прототипа и представляется протокол экспериментального исследования на людях. Наконец, объясняются методы обработки сигналов и анализа данных.

2.

1 Параметрическое исследование для монтажа акселерометра.

Чтобы найти наилучший метод крепления для улучшения восприятия акселерометра на коже, мы провели параметрическое исследование. Во-первых, было исследовано влияние монтажного материала на характеристики восприятия. Для этого использовались пять различных монтажных материалов. Затем были изучены шумовые характеристики различных подложек. Результаты выбора монтажного материала и подкладочной ленты были использованы для создания установки для анализа опорной силы. Пять различных уровней опорной силы применялись с помощью специально разработанной испытательной установки. Наконец, представлена ​​вибрационная модель установки для выбора монтажного материала и анализа опорной силы.

2.1.1 Выбор монтажного материала.

Влияние монтажного материала на характеристики акселерометра было исследовано на установке, показанной на рис. 1(а). Чтобы изучить различные монтажные материалы, мы проанализировали результирующие передаточные функции. В качестве источника возбуждения использовали электродинамический мини-шейкер Type 4810 (Brüel & Kjær, Дания). Диапазон частот вибростенда составляет от постоянного тока до 18 кГц, что охватывает интересующий диапазон частот от 50 Гц до 10 кГц. В качестве выходного сигнала системы использовался одноосный акселерометр 3225F7 (Dytran Instruments Inc., Чатсуорт, Калифорния), который был откалиброван за 3 месяца до начала этого исследования. Чувствительность акселерометра составляет 100 мВ/г в полосе частот 50 Гц–10 кГц. Входное ускорение измерялось импедансной головкой типа 8001 (Brüel & Kjær, Дания), которая была закреплена на вибростенде. Чувствительность импедансной головки составляет 30 пКл/г, и она была подключена к преобразователю заряда типа 2647-D в постоянный ток (Brüel & Kjær, Дания) с чувствительностью 1 мВ/пКл в полосе частот 50 Гц–10 кГц. . Кожеподобный компонент толщиной 8 мм (Sawbones, WA) использовался для имитации кожи человека. Для размещения кожной накладки на шейкере на головке импеданса закреплялся металлический сплошной цилиндр, увеличивающий контактную поверхность. Затем на металлический цилиндр импедансной головки приклеивали кожную заплату с помощью цианоакрилатного клея.

Рис. 1

Увеличить Загрузить слайд

Испытательные установки для ( a ) выбора монтажного материала и ( b ) анализа опорной силы. ( c ) Электрические соединения в установках ( a ) и ( b ).

Рис. 1

Увеличить Загрузить слайд

Испытательные установки для ( a ) выбора монтажного материала и ( b ) анализа опорной силы. ( c ) Электрические соединения в установках ( а ) и ( б ).

Close modal

В литературе двусторонние и клейкие ленты использовались для крепления акселерометров к коже в различных биомедицинских приложениях [2,24–29]. В этом исследовании были выбраны пять различных монтажных материалов: (1) двусторонняя вспененная лента 3M 200MP и (2) тонкая двухсторонняя лента 3M (компания 3M, Миннесота), (3) двусторонняя самоклеящаяся лента (фирма Элизабет Craft Designs, Inc. , CO), (4) ультразвуковой гель (Thera Sonic, США) и (5) вазелин (Blueseal, IA). Ультразвуковой гель был включен, так как он широко используется медицинским сообществом в ультразвуковой визуализации в качестве механического контактного вещества [30,31]. И наоборот, вазелин был выбран из-за его доступности и относительно высокой вязкости по сравнению с ультразвуковым гелем, что может быть полезно при фиксации акселерометра на коже.

В качестве возбуждения в программе Matlab (The MathWorks, MA) с общая продолжительность 60 с. Для сбора данных использовался блок сбора данных USB-4431 (DAQ, National Instruments, TX) с четырьмя аналоговыми входами и одним аналоговым выходом. Выход DAQ использовался для возбуждения шейкера, а шейкер был подключен к усилителю мощности Type 2781 (Brüel & Kjær, Дания). Выходы акселерометра и головки импеданса были подключены к входным портам DAQ и дискретизировались на частоте 50 кГц.

2.1.2 Выбор подложки.

Мы предположили, что приложение опорной силы может улучшить характеристики акселерометра в этом приложении. Когда опорная сила применяется с помощью ленты, лента может создавать шум трения из-за ненулевого трения на контактной поверхности с акселерометром. В литературе исследователи использовали кинезиотейп и самоклеящиеся ленты в качестве подложек для крепления акселерометров к коже [17,24]. Для этого анализа мы выбрали кинезиотейп, самоклеящуюся ленту, ленту URSA (URSA, Великобритания) и ленту со сверхнизким коэффициентом трения (McMaster-Carr, IL). Лента URSA была включена в это исследование из-за ее гладкой поверхности, которая потенциально могла предложить решение проблемы с низким уровнем шума. Лента с низким коэффициентом трения была использована из-за ее способности обеспечивать низкий уровень шума. Мы также предложили комбинировать ленту с низким коэффициентом трения с другими лентами-подложками, т. е. мы могли бы прикрепить часть ленты с низким коэффициентом трения с клеевым покрытием к соответствующей части другой ленты. Таким образом, мы по-прежнему могли бы использовать кинезио-ленту, самоклеящуюся ленту или ленту URSA, в то время как лента с низким коэффициентом трения могла бы обеспечивать более гладкую контактную поверхность с акселерометром. Мы сравнили спектральную плотность мощности шума (PSD) акселерометра для восьми случаев: (1) без подложки, (2) кинезиотейп, (3) кинезиотейп и ленты с низким коэффициентом трения, (4) самоклеящаяся лента, (5) самоклеящиеся ленты с низким коэффициентом трения, (6) лента URSA, (7) URSA и ленты с низким коэффициентом трения и (8) лента с низким коэффициентом трения.

Для количественного анализа шума, создаваемого подложкой, акселерометр приклеивался и закреплялся на металлической поверхности, и исследователь вручную наматывал подложку на палец; затем эта лента протиралась об акселерометр, чтобы создать шум, аналогичный фактическому измерению. Мы использовали емкостный датчик силы (CS8-10N, SingleTact, CA) для контроля приложенной силы в режиме реального времени. Сила удерживалась на уровне 1 ± 0,1 Н на протяжении всех измерений. Выходной сигнал акселерометра дискретизировался DAQ на частоте 50 кГц. Мы получили измерения в течение 512 с для каждого случая. Суммарная запись была разделена на 1024 равных интервала по 500 мс каждый, и применялось усреднение для получения PSD шума.

2.1.3 Анализ опорной силы.

Специально разработанная установка для анализа опорной силы показана на рис. 1(б). Как и при выборе монтажной ленты, мы использовали мини-шейкер, импедансную головку, накладку на кожу и акселерометр. То же самое возбуждение, описанное в гл. 2.1.1 был использован в анализе опорной силы. Кроме того, мы разработали металлический цилиндр для поддержки приложения усилия к акселерометру. Мы просверлили отверстие диаметром 3 см и высотой 1 см в металлическом цилиндре диаметром 5 см и высотой 2 см для размещения акселерометра. Также был просверлен паз для троса акселерометра, чтобы защитить его от прямого контакта с цилиндром. На металлическом цилиндре были просверлены три отверстия для винтов, чтобы закрепить подкладочную ленту; однако изначально мы заметили, что ленты в значительной степени деформируются и рвутся при креплении с помощью трех винтов. Чтобы решить эту проблему, мы использовали напечатанную на 3D-принтере шайбу толщиной 2 мм. Мы поместили защитную ленту между напечатанной на 3D-принтере шайбой и металлическим цилиндром и закрепили ее с помощью винтов. С этими добавками мы не наблюдали деформации ленты при подпирающих усилиях до 2 Н.

Опорный цилиндр присоединяли к тензодатчику (CALT DYLY-103, Китай) для контроля приложенной силы одновременно с измерением ускорения. Опорный корпус (металлический цилиндр для опоры и датчика нагрузки) был прикреплен к регулировочной ручке. Таким образом, положение опорного тела можно было регулировать, перемещая ручку.

Электрические соединения для анализа опорной силы показаны на рис. 1(c). Весоизмерительная ячейка подключается к DAQ через встроенный адаптер (Honeywell, OH). Перед каждым измерением уровень силы корректировался, а затем фиксировался во время измерений для выявления возможных отклонений во времени. Мы выбрали два метода крепления: (1) ремесленная лента и (2) вазелин, а также три подложки: (1) лента с низким коэффициентом трения, (2) кинезиоленты и ленты с низким коэффициентом трения и (3) самоклеющиеся ленты с низким коэффициентом трения. фрикционные ленты для этого анализа. Детали этих решений представлены в гл. 3.1. Мы использовали пять различных опорных сил: 0, 0,5, 1, 1,5 и 2 Н. При опорных усилиях более 2 Н мы заметили, что подкладочные ленты начали деформироваться, поэтому получение постоянного уровня опорной силы стало недостижимым. Кроме того, как представлено в гл. 3.2, опорная сила ослабляет низкочастотные вибрации ниже 1 кГц, и затухание будет постепенно увеличиваться с увеличением опорной силы. Хотя результаты измерений звуков коленного сустава, представленные в разд. 3.3 не показывают существенных изменений в записанных низкочастотных сигналах при подпирании, более высокие уровни подпорной силы (>2 Н) могут привести к потере этой информации. Таким образом, мы устанавливаем 2 Н в качестве верхнего предела изучаемой опорной силы.

2.1.4 Аналитическое моделирование.

Специально разработанные установки, представленные на рис. 1(a) и 1(b) моделируются как система с двумя степенями свободы, как показано на рис. 2. _sk — масса, жесткость и демпфирование кожного пластыря соответственно. Клейкая лента моделируется как безмассовая пружинно-демпферная система k _adh и c _adh , а акселерометр считается массой m _a . Комплект пружин и демпферов ( k _b и c _b ) добавляется в систему при приложении силы заднего хода. Из-за относительно высокой резонансной частоты (>60 кГц) акселерометра его жесткость в модели не учитывается. Нагрузочная рама также считается жесткой неподвижной опорой, поскольку она намного жестче, чем кожная заплата и липкая лента. Аналитическая модель используется для изучения влияния монтажного материала и опорной силы, как экспериментально описано в гл. 2.1.1 и 2.1.3 соответственно. Для исследования выбора монтажного материала и анализа опорной силы в условиях отсутствия силы k _b и c _b обнуляются.

Рис. 2

Увеличить Скачать слайд

Модель механической системы акселерометра с подложкой

Рис. 2

Уравнение движения системы можно выразить следующим образом:

mskx¨sk(t)=−ksk(xsk(t)−y(t))−csk(x˙sk(t)−y˙(t))−kadh(xsk(t)−xa(t) )−cadh(x˙sk(t)−x˙a(t))

(1)

max¨a(t)=−kbxa(t)−cbx˙a(t)−kadh(xa(t )−xsk(t))−cadh(x˙a(t)−x˙sk(t))

(2)

где y ( t ) – водоизмещение основания, t представляет время, а x _sk ( t ) и x _a ( t ) представляют собой смещения участка кожи и акселерометра соответственно.

Механические свойства и размеры используемых в модели компонентов приведены в таблице 1. Жесткость обшивки рассчитывается как жесткость стержня при осевой нагрузке, а жесткость подкладочной ленты рассчитывается как жесткость свободно опертой балки под действием поперечной изгибающей силы. Таким образом, передаточная функция системы имеет вид где j=−1 представляет мнимую единицу, ω – угловая частота, и KT+KB)

(5)

Таблица 1

. ρ _{Кожный пластырь} (кг/м ³ ) 1215 [32] Масса акселерометра — M ₂ (G) 1 Площадь поверхности кожного патча — A _{Кожа патч -патче.Skin patch} (mm) 8 Thickness of the adhesive tape— t _{Adhesive tape} ( μ m) 30 Thickness of the backing tape— t _{Backing tape} ( μ m) 127 Width of the backing tape— w _{Backing tape} (mm) 9 Length of the backing tape — l _{Backing tape} (mm) 30 Young’s modulus of the skin patch— E _{Skin patch} (MPa) 50 [33] Young’s modulus of the adhesive tape— E _{Adhesive tape} (MPa) 0. 7 [34,35] Young’s modulus of the backing tape— E _{Backing tape} (MPa) 550 [36]

9046 2 (CM ² )

Quantity	Value
Mass density of the skin patch— ρ Skin patch (kg/m 3 )	1215 [32]
16
Область контакта с акселерометром с кожным пластырем — A Акселерометр (CM 2 )	8
Thickness of the adhesive tape— t Adhesive tape ( μ m)	30
Толщина задней ленты — T HAP -лента ( мкм M)	127
Ширина из рубной ленты — W
Ширина из рубной ленты — W 9118
. 9
Length of the backing tape— l Backing tape (mm)	30
Young’s modulus of the skin patch— E Skin patch (MPa)	50 [33]
Young’s modulus of the adhesive tape— E Adhesive tape (MPa)	0.7 [34,35]
Young’s modulus of the backing Лента — E Подложка Лента (МПа)	550 [36]

[37]. Добавление слоя клея уменьшает жесткость между акселерометром и объектом, что может привести к изменению измеряемой вибрационной реакции конструкции. Таким образом, значение жесткости k _adh варьируется в модели для исследования влияния различных монтажных материалов на передаточную функцию системы. Кроме того, было изучено влияние подкладочной ленты ( k _b и c _b ) на передаточную функцию. При надавливании можно добиться лучшего сцепления между клеем и акселерометром/кожным пластырем. При подтягивающей силе 2 Н приложенное давление на клейкую ленту можно рассчитать как P _Клей = 240 кПа, и на этом уровне ожидается, что жесткость клейкой ленты удвоится по сравнению со случаем без давления [34,38].

2.2 Дизайн прототипа.

Результаты параметрического исследования, представленные в разд. 3.1 предположил, что наилучшие характеристики акселерометра достигаются, когда (1) он монтируется с помощью монтажной ленты и (2) лента с низким коэффициентом трения используется в качестве подложки под действием силы 2 Н. Поэтому мы разработали специальный 3D-печатный прототип с лентой с низким коэффициентом трения для приложения усилия к акселерометру, как показано на рис. 3. Прототип был напечатан на 3D-принтере Ultimaker-3 (Ultimaker Inc., Нидерланды) с полимолочной кислотой. нить. Полое пространство было спроектировано внутри прототипа, чтобы обеспечить достаточно места для отклонения подкладочной ленты. Мы сделали небольшой вырез на каждой из двух сторон прототипа для кабеля акселерометра.

Рис. 3

Увеличить Загрузить слайд

Прототип конструкции для измерения звука колена: ( a ) прототип, напечатанный на 3D-принтере, и ( b ) вид сверху и сбоку конструкции с акселерометром

Рис. 3

7 Просмотреть большойСкачать слайд

Прототип конструкции для измерения звука в коленях: ( a ) прототип, напечатанный на 3D-принтере и ( b ) вид конструкции сверху и сбоку с акселерометром

Закрыть окно

900:30 Поскольку мониторинг уровня силы во время измерения звука в колене невозможен, мы измерили уровень опорной силы, когда колено не двигалось. Мы прикрепили опорный прототип к колену и измерили приложенную силу с помощью того же датчика силы SingleTact в разд. 2.1.2. Датчик силы был размещен между акселерометром и прототипом. Измерение проводилось 20 раз, каждый раз отсоединяя и закрепляя прототип новой кинезиотейпированной лентой. Зарегистрированная опорная сила составила 1,8 ± 0,15 Н.

2.3 Протокол измерения звуков колена.

Это исследование было одобрено Наблюдательным советом Технологического института Джорджии, и все участники предоставили письменное согласие. В этом исследовании три женщины (рост = 160,0 ± 0,5 см, вес = 51,0 ± 3,0 кг, возраст = 24,0 ± 3,5 года) и семь мужчин (рост = 179,0 ± 2,8 см, вес = 73,1 ± 7,2 кг, возраст = 26,9 ± 3,0 года) участвовали испытуемые. Каждому испытуемому было предложено выполнить десять циклов сгибания/разгибания колена без нагрузки с периодом 4 с. Метроном использовался, чтобы помочь испытуемым следовать желаемому темпу во время измерений. Как с опорой, так и без опоры испытуемый выполнял одно и то же упражнение на сгибание/разгибание в обеих установках. Каждое измерение проводилось три раза для анализа постоянства измерения. Акселерометр прикрепляли к медиальной стороне надколенника (медиальный ретинакулум) каждого субъекта. Это положение было выбрано для получения звуков коленного сустава с минимальным затуханием в мягких тканях [29].]. Схема измерения показана на рис. 4. Звуки колена были засэмплированы с помощью DAQ на частоте 50 кГц и сохранены на ноутбуке для постобработки.

Рис. 4

Увеличить Скачать слайд

Протокол измерения звука колена и размещение акселерометра с опорной силой и без нее

Режим закрытия

2.4 Обработка сигналов и анализ данных.

Мы использовали метод Уэлча для оценки передаточной функции как при выборе материала крепления, так и при исследованиях анализа опорной силы с окном Хэмминга с длиной 1 с и перекрытием 0,7 с [39]. Выход ускорения импедансной головки использовался как вход x ( t ), а выход ускорения акселерометра использовался как выход y ( t ) системы. Оба сигнала подвергались полосовой фильтрации с частотами среза 50 Гц и 10 кГц. Передаточная функция рассчитывалась следующим образом:

H(f)=Pyx(f)Pxx(f)

(6)

где P _yx ( f ) – перекрестная спектральная плотность мощности на входе и выходе, и P _xx ( f ) — спектральная плотность мощности на входе.

При постобработке звуков колена мы использовали два подхода для количественной оценки того, как фон влияет на восприятие: (1) мы извлекли две спектральные характеристики, спектральную центроидную частоту и спектральную частоту спада, и (2) мы рассчитали два корневых среднеквадратичные (RMS) ускорения путем разделения частотного спектра на две полосы частот 50 Гц–1 кГц и 1–10 кГц. В оставшейся части этой статьи полоса частот 50 Гц–1 кГц будет называться полосой низких частот, а полоса частот 1–10 кГц будет называться полосой высоких частот.

Спектральная центроидная частота является показателем центра масс спектра. Он был рассчитан на основе быстрого преобразования Фурье (БПФ) сигнала путем вычисления средневзвешенного значения следующим образом: число отдельных частотных элементов, которое составляет половину числа точек БПФ, a _n — коэффициент БПФ n -го частотного элемента, и f _n – значение частоты n -го частотного бина [40]. Спектральная частота спада соответствует 95-му процентилю спектрального распределения мощности [40]. Изменения в этих спектральных характеристиках можно визуализировать как признаки изменения частотного содержания сигнала.

В дополнение к спектральным характеристикам мы использовали среднеквадратичное ускорение в полосе низких частот и полосе высоких частот, чтобы наблюдать изменения измеренной мощности с задним ходом. Комбинируя эти два типа признаков, мы потенциально можем анализировать изменения в записанных сигналах с подложкой. Метод обработки сигналов показан на рис. 5.9. 0027

Рис. 5

Увеличить Загрузить слайд

Процедура обработки сигналов для выделения признаков из измерений звука колена

Рис. 5

Увеличить Загрузить слайд

Процедура обработки сигналов для выделения признаков из измерений звука колена Close modal

Для статистического анализа изменений признаков мы впервые использовали критерий нормальности Андерсона-Дарлинга [41]. Мы обнаружили, что данные не были нормально распределены, и поэтому для анализа статистической значимости был выполнен критерий Уилкоксона со знаковым рангом [41]. Для анализа согласованности между измерениями с поддержкой значения внутриклассовой корреляции (ICC) признаков были рассчитаны с использованием модели среднего измерения (т. Е. ICC (1, k)) для оценки воспроизводимости измерений. В расчете ICC 9Использовался 5% доверительный интервал [41].

3 Результаты и обсуждение

В этом разделе, во-первых, представлены и обсуждаются результаты параметрического исследования; это включает в себя результаты исследования выбора монтажного материала и анализа опорной силы. Отклик модели вибрации представлен и сравнен с экспериментальными результатами. Затем приводятся результаты экспериментального исследования на людях.

3.1 Параметрическое исследование.

Спектр мощности входного (импедансная головка) и выходного (акселерометр Дайтрана) ускорений для испытаний по анализу монтажного материала показан на рис. 6. Эти данные были собраны для случая крафт-ленты, который выбран в качестве репрезентативного случая. для этого исследования. Выходной сигнал имеет относительно плоский спектр мощности, в то время как спектр мощности акселерометра падает до 40 дБ для частот выше 1 кГц, как показано на рис. 6(а). Когерентность ввода-вывода этих измерений показана на рис. 6 (б). Высокая когерентность (>0,95) в полосе частот 50 Гц–10 кГц предполагает надежное измерение вибрации.

Рис. 6

Посмотреть в большом размереСкачать слайд

Результаты измерений акселерометра, закрепленного на ленте, без применения силы: ( a ) Спектр мощности по Уэлчу на выходах импедансной головки и акселерометра и ( b ) когерентность измерения

Рис. 6

Посмотреть в большом размереСкачать слайд

Результаты измерений крафтового акселерометра без применения силы: ( a ) Спектр мощности Уэлча выходных сигналов головки импеданса и акселерометра и ( b ) когерентность измерения

Близкая модальная

Передаточные функции, оцененные методом, описанным в гл. 2.4 для пяти различных монтажных материалов в полосе частот 50 Гц–10 кГц показаны на рис. 7(а). Мы видим, что вспененная лента 3M имеет самый низкий отклик (в среднем на 12 дБ ниже в диапазоне частот 50 Гц–10 кГц) из исследованных монтажных материалов. Это можно объяснить большей толщиной вспененной ленты по сравнению с другими лентами и амортизирующим характером вспененного материала. Мы решили использовать самодельную ленту и вазелин в качестве монтажных материалов при анализе опорной силы, поскольку они демонстрируют несколько более высокую реакцию во всем диапазоне частот.

Рис. 7

Посмотреть в большом размереСкачать слайд

Результаты испытаний ( a ) монтажной ленты и ( b ) подкладочной ленты

Рис. 7

Посмотреть в большом формате Скачать слайд

7 90 ) монтажная лента и ( b ) выборочные тесты подложки

Близкий модальный

PSD шума восьми различных подложек представлены на рис. 7(b). Мы наблюдаем, что случаи с лентой с низким коэффициентом трения имеют меньшую PSD шума по сравнению с другими лентами. Во время измерений мы также заметили, что лента URSA недостаточно эластична, чтобы ее можно было использовать при приложении силы поддержки. С этими количественными результатами и практическими наблюдениями мы решили использовать (1) ленту с низким коэффициентом трения, (2) ленты Kinesio и ленты с низким коэффициентом трения и (3) самоклеящиеся ленты с низким коэффициентом трения в качестве поддерживающих лент в поддерживающей силе. анализ. В то время как лента с низким коэффициентом трения модифицирует поверхность раздела подложки и акселерометра, что приводит к уменьшению спектрального шума во всех случаях, кинезио и самоклеящиеся ленты по-прежнему используются для следующего исследования, поскольку каждый материал обеспечивает разные уровни эластичности.

Передаточные функции, измеренные по ускорению отклика, представлены на рис. 8 для различных способов крепления и установки при опорных усилиях 0, 0,5, 1, 1,5 и 2 Н. В диапазоне высоких частот мы наблюдаем улучшение характеристик для все случаи под резервной силой. Улучшение больше для крафтовой ленты по сравнению с вазелином с любой подкладочной лентой, и оно больше для ленты с низким коэффициентом трения по сравнению с другими подложками с любым монтажным материалом. Используя самодельную ленту в качестве монтажного материала и ленту с низким коэффициентом трения в качестве подложки, в полосе частот 1–10 кГц достигается увеличение передаточной функции на 13 дБ при усилии подкладки 2 Н. По мере увеличения опорной силы мы наблюдаем большее улучшение в полосе высоких частот. Однако практически невозможно увеличить усилие более 2 Н, поскольку оно начинает деформировать подкладочную ленту и, таким образом, препятствует возможности получения постоянного уровня поддерживающего усилия с течением времени.

Рис. 8

Посмотреть в большом размереСкачать слайд

Результат анализа опорной силы в различных условиях: монтажный материал – крафт-лента и вазелин с ( a ) и ( b ) лента с низким коэффициентом трения, ( c ) и ( d ) кинезиотейпы и ленты с низким коэффициентом трения и ( e ) и ( f ) самоклеящиеся ленты с низким коэффициентом трения в качестве подложки соответственно

рис. 8

Результат анализа силы подтяжки в различных условиях: монтажный материал — крафт-лента и вазелин с ( a ) и ( b ) ленты с низким коэффициентом трения, ( c ) и ( d ) кинезио и ленты с низким коэффициентом трения и ( e ) и ( f ) самоклеящиеся и с низким коэффициентом трения фрикционные ленты в качестве подкладочной ленты, соответственно

Закрытое модальное покрытие

В целом, мы показали, что при использовании ремесленной ленты в качестве монтажного материала и ленты с низким коэффициентом трения в качестве подкладочной ленты при усилии подкладки 2 Н можно добиться улучшения чувствительности на 13 дБ. в диапазоне высоких частот, в то время как производительность в диапазоне низких частот снижается лишь незначительно. Этот метод монтажа может быть использован для измерения звука колена для улучшения характеристик восприятия.

3.2 Аналитическое моделирование.

Передаточная функция смоделированной системы в диапазоне 50 Гц–10 кГц для настройки выбора монтажного материала представлена ​​на рис. 9(а). Жесткость клея уменьшается на 10 %, начиная со значения, указанного в разд. 2.1.4. Ожидается, что клей будет иметь меньшую жесткость (меньше k _adh ) в системе, когда используется вспененная лента из-за ее многослойной и толстой структуры. Мы наблюдаем уменьшение передаточной функции по мере уменьшения жесткости клея на рис. 9.(а), что согласуется с нашим экспериментальным результатом, представленным на рис. 7 (а). Рисунок 9 и с подложкой

Рис. 9

Посмотреть в большомСкачать слайд

Передаточная функция модели вибрации для ( a ) настройка выбора монтажного материала с различными значениями жесткости k _adh и ( b ) расчет опорной силы без и с опорой

Закрыть модальный режим

b (рис.

b). передаточная функция построена без поддержки и с опорой для модели вибрации анализа опорной силы. Содержание низких частот (<1 кГц) уменьшается в передаточной функции, в то время как более высокие частоты (>1 кГц) увеличиваются при добавлении поддержки. Этот результат также согласуется с экспериментальными результатами, представленными на рис. 8.9.0027

В целом, модель вибрации для экспериментальной установки дает согласованный отклик с экспериментальными результатами, подтверждающими достоверность модели.

3.3 Измерение звуков колена.

Мы использовали специально разработанный прототип, описанный в гл. 2.2 для записи звуков колена с помощью протокола, описанного в разд. 2.3. Спектральные характеристики и среднеквадратичное ускорение низких и высоких частот использовались для проверки эффективности бэкинга. Результаты показаны на рис. 10. На рис. 10(a) и 10(b), центроидная частота и частота спада спектра увеличиваются с задним ходом для всех десяти субъектов. Средняя центроидная частота увеличивается с 0,8 кГц до 1,35 кГц, а средняя частота спада спектра увеличивается с 4,15 кГц до 5,9 кГц.кГц. Обнаружено, что различия между случаями без и с подложкой статистически значимы для обоих признаков с p < 0,01.

Рис. 10

Увеличить Загрузить слайд

Результаты измерения звука коленного сустава — изменения центральной частоты ( a ), ( b ) частоты спада спектра, ( c ) низкой частоты и ( г ) высокочастотные среднеквадратичные ускорения с подложкой прототип

рис. 10

Посмотреть в большомСкачать слайд

Результаты измерений звука коленного сустава — изменения ( a ) центральной частоты, ( b ) частоты спада спектра, ( c ) низкочастотного и ( d ) высокочастотного среднеквадратичного ускорения с Прототип подложки

Близкий модальный

На рис. 10(с) мы не наблюдаем статистически значимой разницы в низкочастотном среднеквадратичном ускорении между без и с подложками. Было обнаружено, что среднее низкочастотное среднеквадратичное ускорение составляет 3,1 мг _RMS и 3,3 мг _RMS без и с подложкой соответственно. По этому показателю также нет устойчивой тенденции: у шести испытуемых он увеличивается, у четырех испытуемых снижается. Напротив, высокочастотное среднеквадратичное ускорение увеличивается для всех испытуемых с поддержкой, и разница является статистически значимой, как показано на рис. 10 (d). Среднеквадратичное ускорение на высоких частотах увеличивается с 0,45 мг _СКЗ до 0,9 мг _СКЗ с задним ходом.

Увеличение центральной частоты спектра означает, что центр масс спектра мощности смещается в сторону более высоких частот. Этого можно достичь, только получая больше высокочастотного контента или меньше низкочастотного контента из звуков колена. Увеличение частоты спада спектра также указывает на более высокочастотный контент.

Хотя спектральные характеристики позволяют предположить, что в записях, собранных с использованием фоновой подложки, присутствует более высокочастотный контент, их недостаточно для того, чтобы показать, что фоновая обработка не снижает низкочастотные характеристики и не улучшает высокочастотные характеристики, что приводит к обратным результатам. Для решения этой проблемы использовались высокочастотные и низкочастотные среднеквадратичные ускорения. Мы заметили, что при сравнении низкочастотных среднеквадратичных ускорений не обнаруживается статистически значимого изменения, в то время как при сравнении высокочастотных среднеквадратичных ускорений обнаруживается статистически значимое увеличение. Это говорит о том, что мы можем получить более широкий диапазон звуковых частот коленного сустава с аккомпанементом. Этот результат согласуется с результатами параметрического исследования и моделирования.

Значения внутриклассовой корреляции (т. е. ICC(1,k)) спектральной центральной частоты, спектральной частоты спада, а также низкочастотного и высокочастотного среднеквадратичных ускорений рассчитываются как 0,89, 0,91, 0,79 и 0,87 соответственно, для записи звуков колена с аккомпанементом. Поскольку значения ICC больше 0,7, мы можем сделать вывод, что измерения, проведенные с подкладкой, согласуются для каждого субъекта, и подложка не оказывает случайного эффекта на измерение [41].

В целом, мы обнаружили, что опорная сила улучшает характеристики акселерометра при измерении звука колена. Чтобы решить проблему обнаружения сигналов низкого уровня при измерении звука колена, предложенный нами прототип подложки может предложить улучшенные характеристики восприятия. При поддержке мы получаем информацию, которая ранее была недоступна без поддержки из-за низкоамплитудного характера этих звуков и высокочастотного затухания, которое демонстрировали предыдущие настройки восприятия. Как функции, связанные с мощностью (например, RMS), так и спектральные характеристики, используемые в этом анализе, широко использовались в информатике здоровья колена с целью классификации здоровых и поврежденных коленей [12]. Эта повышенная производительность датчиков может повысить точность классификации в этих приложениях, которые предоставляют клинически значимую информацию о здоровье колена.

4 Заключение

В этой статье исследуются возможные способы установки акселерометра для измерения акустической эмиссии от коленного сустава. В целом, зарегистрированная мощность при измерении звука колена увеличивается. Важно отметить, что, учитывая их низкую стоимость и небольшой размер, крафт-лента вместе с предлагаемым прототипом подложки может использоваться в качестве метода крепления для улучшения характеристик восприятия при измерении акустических характеристик человеческого тела. Хотя основной целью этой статьи является поиск нового метода крепления акселерометра для измерения звука колена, наши выводы о влиянии опорной силы могут быть полезны в других приложениях акустических измерений, где уровни сигнала низкие, например, при измерении звуков легких и сердца [42]. –46].

Необходимо отметить, что данная работа имеет некоторые ограничения. Наша работа ограничена одним типом акселерометра, а именно одноосным акселерометром Dytran 3225F7. Электрические свойства и физический размер акселерометра могут повлиять на характеристики обнаружения предлагаемого метода. Кроме того, в этом экспериментальном исследовании на людях приняли участие десять человек — все молодые люди с индексом массы тела (ИМТ) в пределах нормы. Эффективность предлагаемого метода следует оценивать на предметах с различными ИМТ. Кроме того, испытуемые выполняли только сгибание/разгибание без нагрузки. Таким образом, эффективность метода крепления следует оценивать для других видов деятельности, таких как приседания и ходьба по ровной поверхности и/или в наклонных/наклонных условиях.

Будущая работа должна быть сосредоточена на способах улучшения прототипа поддержки. Форм-фактор должен быть скорректирован с учетом потребностей различных приложений для измерения человеческого тела, а акустическая изоляция должна учитываться для уменьшения наложения воздушного шума. Следует использовать более последовательный метод крепления, чтобы свести к минимуму возможные несоответствия в размещении датчика и растяжении кинезиотейпа. Кроме того, поскольку большинство современных носимых устройств содержат более одного акселерометра, можно разработать множество поддерживающих прототипов. Таким образом, улучшенная производительность может быть использована любым носимым устройством, которое измеряет акустические характеристики человеческого тела.

Подтверждение

Эта работа была частично поддержана Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) (Соглашение о сотрудничестве N66001-19-2-4002) и частично Национальным научным фондом (NSF)/Национальным институтом здравоохранения (NIH). ) Программа Smart and Connected Health (грант № 1R01EB023808).

Конфликт интересов

Конфликт интересов отсутствует.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, сгенерированные и подтверждающие выводы этой статьи, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу. Авторы подтверждают, что все данные для этого исследования включены в статью.

References

1.

Austermuehle

,

P. D.

,

2001

, “

Common Knee Injuries in Primary Care

,”

Nurse Practitioner

,

26

(

10

), стр.

32

–

45

.

2.

Маккой

,

Г. Ф.

,

МакКри

,

J. D.

,

Beverland

,

D. E.

,

Kernohan

,

W. G.

, and

Mollan

,

R. A.

,

1987

, “

Вибрационная артрография как метод диагностики заболеваний коленного сустава. Предварительный отчет

,

Bone Joint J.

,

69

(

2

), стр.

288

–

293

.

3.

Majewski

,

M.

,

Susanne

,

H.

, and

Klaus

,

S.

,

2006

, «

Эпидемиология спортивных травм колена: 10-летнее исследование

»,

Колено

,

13

(

3

), стр.

184

–

188

. 10.1016/j.knee.2006.01.005

4.

Smith

,

G. S.

,

Dannenberg

,

A. L.

, and

Amoroso

,

P. J.

,

2000

, “

Госпитализация в связи с травмами в армии: оценка текущих данных и рекомендации по их использованию для предотвращения травм

,

утра. Дж. Прев. Мед.

,

18

(

3

), стр.

41

–

53

27 10.1016/S0749-3797(99)00171-3

5.

Gage

,

B. E.

,

McIlvain

,

N. M.

,

Collins

,

C. L.

,

Поля

,

С. К.

, and

Comstock

,

R. D.

,

2012

, “

Epidemiology of 6.6 Million Knee Injuries Presenting to United States Emergency Departments From 1999 Through 2008

,”

Acad. Эмердж. Мед.

,

19

(

4

), стр.

378

–

385

. 10.1111/j.1553-2712.2012.01315.x

6.

Ricci

,

J. A.

,

Stewart

,

W. F.

,

Chee

,

E.

,

Leotta

,

C.

,

Foley

,

K.

, and

Hochberg

,

M. C.

,

2005

, “

Pain Exacerbation as a Major Source of Lost Productive Time in US Workers With Arthritis

»,

Ревмирующий артрит.

,

53

(

5

), стр.

673

–

681

. 10.1002/art.21453

7.

Skinner

,

H. B.

, and

McMahon

,

P. J.

,

2006

,

Current Diagnosis & Treatment in Orthopedics

, 5-е изд.,

Appleton & Lange

,

Норуолк, Коннектикут

.

8.

Chen

,

S.

,

Lach

,

J.

,

Lo

,

B.

, and

Yang

,

G. Z.

, «

На пути к всеобъемлющему анализу походки с помощью носимых датчиков: систематический обзор

»,

IEEE J. Biomed. Информ о здоровье.

,

20

(

6

), стр.

1521

–

1537

9. 10.1109/JBHI.2016.2608720

9.

Nokes

,

L.

,

Fairclough

,

J. A.

,

Mintowt-Czyz

,

W. J.

,

Маки

,

I.

и

Уильямс

,

J.

,

1984

, «

Анализ вибрации большеберцовой кости человека: влияние мягких тканей на выходные данные кожных акселерометров», J.

англ.

,

6

(

3

), с. 10.1016/0141-5425(84)

-9

10.

Хейвенс

,

К. Л.

,

Cohen

,

S. C.

,

Pratt

,

K. A.

, and

Sigward

,

S. M.

,

2018

, “

Accelerations From Носимые акселерометры отражают нагрузку на колено во время бега после реконструкции передней крестообразной связки

»,

Clin. Биомех.

,

58

, стр.

57

–

61

. 10.1016/j.clinbiomech.2018.07.007

11.

Whittingslow

,

D. C.

,

Jeong

,

H. K.

,

Ganti

,

V. G.

,

Киркпатрик

,

Н. Дж.

,

Коглер

,

Г. Ф.

, и

Инан,

O. T.

,

2020

, «

Акустическая эмиссия как неинвазивный биомаркер структурного здоровья колена

»,

Ann. Биомед. англ.

,

48

(

1

), стр.

225

–

235

. 10.1007/s10439-019-02333-x

12.

Семиз

,

Б.

,

Херсек

,

S.

,

Whittingslow

,

D. C.

,

,

L. A.

,

,

L. A.

,

3030.

. A.

.

,

O. T.

,

2018

, “

Использование акустической эмиссии коленного сустава для определения состояния суставов у пациентов с ювенильным идиопатическим артритом: пилотное исследование

089, ”

IEEE Sensors J.

,

18

(

22

), стр.

9128

—

9136

99999999999999999999. 10.1109/JSEN.2018.2869990

13.

Hersek

,

S.

,

Pouyan

,

M. B.

,

Teague

,

C. N.

,

Sawka

,

М. Н.

,

Millard-Stafford

,

M. L.

,

Kogler

,

G. F.

,

Wolkoff

,

P.

, and

Inan

,

O. T.

,

2018

, «

Анализ акустической эмиссии с помощью неконтролируемого анализа графов: новый биомаркер состояния здоровья колена

»,

IEEE Trans. Биомед. англ.

,

65

(

6

), стр.

1291

–

1300 100897 9. 10.1109/TBME.2017.2743562

14.

Zheng

,

Y. L.

,

Ding

,

X. R.

,

Poon

,

C. C. Y.

,

Lo

,

Б. П. Л.

,

Чжан

,

H.

,

Zhou

,

X. L.

,

Yang

,

G. Z.

,

Zhao

,

N.

, and

Zhang

,

Y. T.

,

2014

, «

Ненавязчивые датчики и носимые устройства для медицинской информатики

»,

IEEE

. Биомед. англ.

,

61

(

5

), стр.

1538

–

1554

. 10.1109/TBME.2014.2309951

15.

Teague

,

C. N.

,

Hersek

,

S.

,

Conant

,

J. L.

,

Gilliland

,

С. М.

и

Инан

,

О. Т.

,

2017

, “

Wearable Knee Health Rehabilitation Assessment Using Acoustical Emissions

,”

AIP Conference Proceedings of 43rd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation

,

Atlanta, GA

,

17–22 июля

, т.

1806

. 10.1063/1.4974623.

16.

Ху

,

Ю.

,

Kim

,

E. G.

,

Cao

,

G.

,

Liu

,

S.

, and

Xu

,

Y.

,

2014

, «

Физиологическое акустическое зондирование на основе акселерометров: исследование мобильного здравоохранения

»,

Ann. Биомед. англ.

,

42

(

11

), с.

11

. 10.1007/s10439-014-1111-8

17.

Teague

,

C. N.

,

Hersek

,

S.

,

Toreyin

,

H.

,

Миллард-Стаффорд

,

M. L.

,

Jones

,

M. L.

,

Kogler

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

G. F.

,

Sawka

,

M. N.

, and

Inan

,

O. T.

,

2016

, “

Novel Methods for Sensing Acoustical Emissions From the Knee for Оценка состояния здоровья носимых суставов

»,

IEEE Trans. Биомед. англ.

,

63

(

8

), стр.

1581

–

1590

. 10.1109/TBME.2016.2543226

18.

Чжэн

,

Ю.

,

Вонг

7 90-089 , 90-089

,

Guan

,

X.

, and

Trost

,

S.

,

2013

, “

Physical Activity Recognition From Accelerometer Data Using a Multi-Scale Метод ансамбля

»,

Материалы двадцать пятой инновационной конференции по применению искусственного интеллекта

,

WA

,

14–18 июля

.

19.

Khandelwal

,

S.

и

Wickström

,

N.

,

2017

, «

,

2017

,«

,

2017

, ‘

,

2017

,«

,

2017

, ‘

,

2017 ,‘

,

2017 ». Алгоритмы обнаружения в различных реальных сценариях с использованием базы данных походки MAREA

»,

Осанка походки

,

51

, стр.

84

–

90

. 10.1016/j.gaitpost.2016.09.023

20.

Lynnworth

,

L. C.

, «

Ultrasonic Impedance Matching от Solids Transs Trans. Соникс Ультрасон.

,

12

(

2

), стр.

37

–

48

. 10.1109/T-SU.1965.29359

21.

Wakeling

,

J. M.

, and

Nigg

,

B. M.

,

2001

, “

Soft-Tissue Vibrations in квадрицепсы, измеренные датчиками, закрепленными на коже

»,

J. Biomech.

,

34

(

4

), стр.

539

–

543

. 10.1016/s0021-9290(00)00203-7

22.

Enders

,

H.

,

von Tscharner

,

V.

, and

Nigg

,

B. M.

,

2012

, «

Анализ затухающих колебаний ткани в частотно-временном пространстве: подход на основе вейвлета

»,

J. Biomech.

,

45

(

16

), стр.

2855

–

2859

. 10.1016/j.jbiomech.2012.08.027

23.

Chu

,

M. L.

,

Gradisar

,

I. A.

,

Railey

,

M. R.

, and

Боулинг

,

Г.Ф.

,

1976

, “

Электроакустический метод обнаружения шума в коленном суставе

,

Med. Рез. англ.

,

12

(

1

), стр.

18

–

20

• 9.

  24.

  Акула

  ,

  Л.-К.

  ,

  2011

  , “

  Выявление различий в акустической эмиссии между здоровыми коленями и коленями с остеоартрозом с использованием четырехфазной модели движений сидя-стоя-сидя

  ,

  Open Med. Поставить в известность. Дж.

  ,

  4

  (

  1

  ), стр.

  116

  –

  125 7 9. 10.2174/1874431101004010116

  25.

  Chu

  ,

  M. L.

  ,

  Gradisar

  ,

  I. A.

  ,

  Railey

  ,

  M. R.

  , and

  Bowling

  ,

  G. F.

  ,

  1976

  , «

  Обнаружение заболеваний коленного сустава с помощью метода распознавания акустических образов

  »,

  J. Biomech.

  ,

  9

  (

  3

  ), с. 10.1016/0021-9290(76)-4

  26.

  Декер

  ,

  С.

  ,

  Прасад

• 7
• ,

  030 N.

  , and

  Kawchuk

  ,

  G. N.

  ,

  2011

  , “

  The Reproducibility of Signals From Skin-Mounted Accelerometers Following Removal and Replacement

  ,”

  Gait Posture

  ,

  34

  (

  3

  ), стр.

  432

  –

  434

  . 10.1016/j.gaitpost.2011.05.024

  27.

  Кришнан

  ,

  S.

  ,

  Rangayyan

  ,

  R. M.

  ,

  Bell

  ,

  G. D.

  ,

  ,

  г.

  ,

  К. О.

  ,

  1997

  , “

  Адаптивная фильтрация, моделирование и классификация виброартрографических сигналов коленного сустава для неинвазивной диагностики патологии суставного хряща

  ,

  Мед. биол. англ. вычисл.

  ,

  35

  (

  6

  ), стр.

  677

  –

  684

  . 10.1007/BF02510977

  28.

  Bolus

  ,

  N. B.

  ,

  Jeong

  ,

  H. K.

  ,

  Whittingslow

  ,

  D. C.

  , and

  Inan

  ,

  О. Т.

  ,

  2019

  , “

  A Glove-Based Form Factor for Collecting Joint Acoustic Emissions: Design and Validation

  ,”

  Sensors

  ,

  19

  (

  12

  ), п.

  12

  . 10.3390/s183

  29.

  Shark

  ,

  L. K.

  ,

  Chen

  ,

  H.

  и

  Goodcre

• H.

  , и

  .0027

  ,

  J.

  ,

  2011

  , «

  Акустическая эмиссия коленного сустава: потенциальный биомаркер для количественной оценки старения и дегенерации суставов

  9», Med англ. физ.

  ,

  33

  (

  5

  ), стр.

  534

  –

  545

  . 10.1016/j.medengphy.2010.12.009

  30.

  He

  ,

  Y.

  ,

  Du

  ,

  Z.

  ,

  Lv

  ,

  H.

  ,

  Jia

  ,

  Q.

  ,

  Tang

  ,

  Z.

  ,

  Zheng

  ,

  X.

  ,

  Zhang

  ,

  K.

  , and

  Zhao

  ,

  F.

  ,

  2013

  , “

  Зеленый Синтез наночастиц серебра хризантемой Morifolium Ramat. Экстракт и их применение в клиническом ультразвуковом геле

  ,

  Int. Дж. Наномед.

  ,

  8

  , стр.

  1809

  –

  1815

  . 10.2147/ijn.S43289

  31.

  Binkowski

  ,

  A.

  ,

  Riguzzi

  ,

  C.

  ,

  ,

  .0027

  ,

  D.

  , and

  Fahimi

  ,

  J.

  ,

  2014

  , “

  Evaluation of a Cornstarch-Based Ultrasound gel Alternative for Low-Resource Settings

  , ”

  J. Emerg. Мед.

  ,

  47

  (

  1

  ), стр.

  e5

  –

  e9

  10.1016/j.jemermed.2013.08.073

  32.

  Ин

  ,

  W.

  ,

  Yun

  ,

  L.

  , and

  Zhao-Qing

  ,

  Z.

  ,

  2011

  , “

  Elastic Metamaterials с одновременными отрицательными значениями эффективного модуля сдвига и плотности массы

  »,

  Phys. Преподобный Летт.

  ,

  107

  (

  10

  ), с.

  105506

  . 10.1103/PhysRevLett.107.105506

  33.

  Lindley

  ,

  P. B.

  ,

  1966

  , «

  Отношения нагрузки резиновых единиц

  »,

  J. Джайн. англ. Дес.

  ,

  1

  (

  3

  ), с. 10.1243/030

  V013190

  34.

  Гент

  ,

  А. Н.

  и

  Kaang

  ,

  S.

  ,

  1986

  , “

  Усилие отрыва для клейких лент

  ”,

  J.900l. Полим. науч.

  ,

  32

  (

  4

  ), стр.

  4689

  –

  4700

• 7 . 10.1002/прил.1986.070320433

  35.

  Ламанна

  ,

  Г.

  , и

  Базиль

  9 .0030 A.

  ,

  2013

  , «

  Механика мягких PSA (клеи, чувствительные к давлению)

  »,

  Open Mater. науч. Дж.

  ,

  7

  (

  1

  ), стр.

  23

  –

  27

• 7 10.2174/1874088X01307010023

  36.

  Sato

  ,

  N.

  ,

  Murata

  ,

  A.

  ,

  Fujie

  ,

  T.

  , and

  Takeoka

  ,

  S.

  ,

  2016

  , “

  Stretchable, Adhesive and Ultra-Conformable Elastomer Thin Films

  ,”

  Мягкая материя

  ,

  12

  (

  45

  ), стр.

  9202

  –

  0 9.0930 9. 10.1039/C6SM01242F

  37.

  Пьерсол

  ,

  A. G.

  , и

  Harris

  ,

  C. M.

  ,

  2010

  ,

  Harris ‘Shock and Vibration Handlbook

  , 5THER.

  Нью-Йорк

  .

  38.

  Yan

  ,

  D.

  ,

  Drinkwater

  ,

  B. W.

  , and

  Neild

  ,

  S. A.

  ,

  2009

  , «

  Измерение ультразвуковой нелинейности нелинейных соединений в клеевых соединениях

  »,

  Неразрушающий. Тест. оценка Междунар.

  ,

  42

  (

  5

  ), стр.

  459

  –

  466

  10.1016/j.ndteint.2009.02.002

  39.

  Welch

  ,

  P. D.

  ,

  1967

  , «

  Использование быстрого преобразования Фурье для оценки спектров мощности: метод, основанный на временном усреднении коротких модифицированных периодограмм

  »,

  IEEE Trans. Аудио Электроакустика.

  ,

  15

  (

  2

  ), стр.

  70

  –

  73

• 27 10.1109/TAU.1967.1161901

  40.

  Sandell

  ,

  Г. Дж.

  ,

  1995

  .

  209

  –

  246

  . 10.2307/40285694

  41.

  Rosner

  ,

  B.

  ,

  2010

  ,

  27 Биологические основы0027

  ,

  Cengage Learning

  ,

  Бостон, Массачусетс

  .

  42.

  Durrand

  ,

  R. G. L. G.

  , and

  Genest

  ,

  J.

  ,

  1985

  , “

  Modeling of the Transfer Functions of the Herut-Thorax Acoustic System in Dogs

  »,

  IEEE Trans. Биомед. англ.

  ,

  32

  (

  8

  ), стр.

  592

  –

  601

  . 10.1109/TBME.1985.325598

  43.

  Padmanabhan

  ,

  V.

  ,

  Semmlow

  ,

  J. L.

  , and

  Welkowitz

  ,

  W.

  ,

  1993

  , «

  Акселерометрический датчик сердца для обнаружения низкоуровневых тонов сердца

  »,

  IEEE Trans. Биомед. англ.

  ,

  40

  (

  1

  ), стр.

  21

  –

  28

• 29. 10.1109/10.204767

  44.

  Pasterkamp

  ,

  H.

  ,

  Kraman

  ,

  S. S.

  , and

  Wodicka

  ,

  G. R.

  ,

  1997

  , “

  Дыхательные звуки: достижения за пределами стетоскопа

  ,

  утра. Дж. Дыхание. крит. Уход Мед.

  ,

  156

  (

  3

  ), стр.

  974

  –

  987 100897 9. 10.1164/ajrccm.156.3.9701115

  45.

  Kraman

  ,

  S. S.

  ,

  Wodicka

  ,

  G. R.

  ,

  Pressler

  ,

  G. A.

  , and

  Пастеркамп

  ,

  H.

  ,

  2006

  , «

  Сравнение датчиков звука в легких с использованием системы тестирования биоакустических датчиков

  », Appl. Физиол.

  ,

  101

  (

  2

  ), стр.

  469

  –

  476 7 9. 10.1152/japplphysiol.00273.2006

  46.

  Huq

  ,

  S.

  и

  Муссави

  ,

  Z.

  ,

  2012

  , «

  Акустическое определение фазы дыхания с использованием звуков трахеального дыхания

  »,

  27 Med 9. биол. англ. вычисл.

  ,

  50

  (

  3

  ), стр.

  297

  –

  308

  . 10.1007/s11517-012-0869-9

  Методы монтажа на плате

  В этой статье собраны рекомендации производителя и полезные советы для пассивных компонентов, таких как конденсаторы и рекомендации по монтажу резисторов, ВЫШЕ отраслевых стандартов . Он основан на опросе производителей коммерческих компонентов, в котором собраны и обобщены рекомендации по монтажу общедоступной информации из технической литературы по конденсаторам и резисторам.

  Обзор не ставит своей целью предоставление полного руководства по процедурам монтажа в рамках конкретных отраслевых требований и стандартов.

  Статья состоит из двух частей:

  1. Введение
  2. Описание методов монтажа на плате

  Перейти к разделу

  Обследование основано на сборе данных и информации от этих производителей:

  Производители конденсаторов:

  • AVX
  • COBHAM MICROVAVE
  • NICHeli -Yuden
  • TDK
  • Semco
  • Panasonic
  • Vishay
  • Walsin
  • Yageo

  Resistor Manufacturers:

  • Ampcontrol
  • Arcol
  • Cressall Resistors
  • HVR Pentagon
  • Isabellenhütte Heusler
  • Japan Resistor Manufacturing
  • KOA Speer
  • Murata
  • Ohmite
  • Panasonic
  • Rohm
  • TE Connectivity
  • Telema Precision Resistor Company
  • Vishay (США)

  По данным опроса конечных потребителей EPCI, индуцированные монтажом отказы являются причиной номер один (более 55%) среди причин отказа конденсаторов в полевых условиях – см. Рисунок 1.

  Рис.1. Таблица причин отказа конденсатора на плате; источник: EPCI

  . Сами по себе отказы компонентов конденсатора составляют «всего» 33% основных причин отказа. Таким образом, тщательная оценка инструкций по монтажу и отслеживание реальных процессов сборки в соответствии с рекомендациями производителей компонентов должны рассматриваться как критически важная характеристика. В этом отчете об обзоре руководства по монтажу приведены рекомендации, советы и рекомендации по наилучшей практике монтажа, опубликованные производителями компонентов.

  Сами процессы пайки при монтаже на плату должны быть адаптированы к противоречивым требованиям. С одной стороны, необходимо определенное минимальное время пребывания в расплавленном припое для хорошего смачивания, а с другой стороны, необходимо как можно более короткое воздействие расплавленного припоя, чтобы свести к минимуму любой риск повреждения компонента. При выборе надлежащей техники монтажа и ее параметров необходимо учитывать следующие факторы:

  • процесс монтажа часто является «наихудшим электрическим и механическим напряжением в течение срока службы компонента»
  • термическое напряжение может привести к повреждению деталей из-за чрезмерного нагрева
  • термическое напряжение может вызвать проблемы из-за несоответствия КТР
  • деградация из-за механизмов термического износа – диффузия, миграция, повышение химической активности …
  • история компонента (упаковка, транспортировка) может играют ключевую роль
  • сильное поглощение влаги и воздействие окисления
  • требования к предварительному лужению и повторной пайке (погружение в оловянно-свинцовый припой)
  • варианты и условия доработки
  • температурное воздействие прямо пропорционально отказам после оплавления и срокам службы ppm
  • Конструкция печатной платы, количество слоев, используемая технология, требуемый объем и повторяемость процесса пайки

  Список стандартов

  Ниже приведен список наиболее распространенных стандартов пайки и монтажа, используемых и упоминаемых производителями пассивных компонентов в их спецификациях руководств по монтажу:

  • EIA/IPC/JEDEC J-STD-002E – Solderability Tests for Component Leads, Terminations, Lugs, Terminals and Wires
  • JESD22-B102E – Solderability
  • IPC/JEDEC J-STD-020E – Классификация чувствительности к влаге/оплаванию для негерметичных твердотельных устройств для поверхностного монтажа
  • IPC/JEDEC J-STD-033C ДЖЕДЕК J-STD-075 – Классификация пассивных и твердотельных устройств для процессов сборки
  • BS CECC 00802 – Гармонизированная система оценки качества электронных компонентов.